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JP5603085B2 - Manufacturing method of optical device wafer - Google Patents

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JP5603085B2
JP5603085B2 JP2010001101A JP2010001101A JP5603085B2 JP 5603085 B2 JP5603085 B2 JP 5603085B2 JP 2010001101 A JP2010001101 A JP 2010001101A JP 2010001101 A JP2010001101 A JP 2010001101A JP 5603085 B2 JP5603085 B2 JP 5603085B2
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Description

本発明は、サファイア基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層とからなる光デバイス層(エピ層)が積層された光デバイスウエーハの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical device wafer in which an optical device layer (epi layer) composed of an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer is laminated on the surface of a sapphire 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の表面に窒化ガリウム系化合物半導体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切断することにより光デバイスが形成された領域を分割して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 an optical device manufacturing process, an optical device layer made of a gallium nitride compound semiconductor is laminated on the surface of a sapphire substrate having a substantially disc shape, and light emitting diodes are divided into a plurality of regions partitioned by a plurality of streets formed in a lattice shape. Then, an optical device such as a laser diode is formed to constitute an optical device wafer. Then, the optical device wafer is cut along the streets to divide the region where the optical device is formed to manufacture individual optical devices. (For example, refer to Patent Document 1.)

また、光デバイスの発光効率を高めるために、p型窒化物半導体層の表面を凹凸状に形成する技術が提案されている。(例えば、特許文献2参照。)   Further, in order to increase the light emission efficiency of the optical device, a technique for forming the surface of the p-type nitride semiconductor layer in an uneven shape has been proposed. (For example, see Patent Document 2.)

特許第2859478号Japanese Patent No. 2859478 特開2000−196152号公報JP 2000-196152 A

而して、上記特許文献2に記載された技術は、サファイア基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層を積層した後に、リソグラフィー技術やドライエッチング技術を用いてp型窒化物半導体層の表面を凹凸状に形成する方法であるため、生産性が低いという問題がある。   Thus, the technique described in Patent Document 2 described above is based on p-type nitridation using a lithography technique or a dry etching technique after an n-type nitride semiconductor layer and a p-type nitride semiconductor layer are stacked on the surface of a sapphire substrate. Since this is a method of forming the surface of the physical semiconductor layer in an uneven shape, there is a problem that productivity is low.

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、光デバイス層の表面が凹凸状に形成された光デバイスウエーハを能率的に製造することができる光デバイスウエーハの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and a main technical problem thereof is an optical device wafer manufacturing method capable of efficiently manufacturing an optical device wafer in which the surface of the optical device layer is formed in an uneven shape. Is to provide.

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、サファイア基板の表面に光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの製造方法であって、
サファイア基板の表面を研削してサファイア基板の表面に光デバイスから発光される光の波長の1/2の波長をもった凹凸のうねりを形成する凹凸形成工程と、
該凹凸形成工程が実施されたサファイア基板の表面に凹凸のうねりに倣って表面が凹凸の光デバイス層を積層して形成する光デバイス層形成工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの製造方法が提供される。
In order to solve the main technical problem, according to the present invention, an optical device wafer manufacturing method in which an optical device layer is laminated on the surface of a sapphire substrate,
An irregularity forming step of grinding the surface of the sapphire substrate to form an irregularity undulation having a wavelength half that of light emitted from the optical device on the surface of the sapphire substrate,
An optical device layer forming step in which the surface of the sapphire substrate subjected to the unevenness forming step is formed by laminating an optical device layer having an uneven surface following the undulation of the unevenness,
An optical device wafer manufacturing method is provided.

上記凹凸形成工程は、研削装置のチャックテーブルの保持面にサファイア基板の裏面側を保持し、研削砥石に振動を付与しつつ回転せしめてサファイア基板の表面に接触させ、該研削砥石と該チャックテーブルとをチャックテーブルの保持面と平行に相対移動させることにより、サファイア基板の表面に微細な凹凸のうねりを形成する。   The concavo-convex forming step includes holding the back surface side of the sapphire substrate on the holding surface of the chuck table of the grinding apparatus, rotating the grinding wheel while vibrating it, and bringing it into contact with the surface of the sapphire substrate. Are relatively moved in parallel with the holding surface of the chuck table, thereby forming fine undulations on the surface of the sapphire substrate.

本発明による光デバイスウエーハの製造方法おいては、サファイア基板の表面を研削してサファイア基板の表面に光デバイスから発光される光の波長の1/2の波長をもった凹凸のうねりを形成し、この凹凸のうねりに倣って表面が凹凸の光デバイス層を積層して形成するので、上記特許文献2に記載された技術のようにサファイア基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層を積層した後に、リソグラフィー技術やドライエッチング技術を用いてp型窒化物半導体層の表面を凹凸状に形成する方法に比して、能率的であり生産性を向上することができる。 In the method of manufacturing an optical device wafer according to the present invention, the surface of the sapphire substrate is ground to form an uneven wave having a wavelength half that of the light emitted from the optical device on the surface of the sapphire substrate. Since the optical device layer having an uneven surface is formed by following the uneven wave, the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride layer are formed on the surface of the sapphire substrate as in the technique described in Patent Document 2 above. Compared with a method in which the surface of the p-type nitride semiconductor layer is formed in a concavo-convex shape by using a lithography technique or a dry etching technique after the physical semiconductor layer is laminated, it is efficient and productivity can be improved.

本発明による光デバイスウエーハの製造方法によって製造される光デバイスウエーハを構成するサファイア基板の斜視図。The perspective view of the sapphire substrate which comprises the optical device wafer manufactured by the manufacturing method of the optical device wafer by this invention. 本発明による光デバイスウエーハの製造方法における凹凸形成工程を実施するための研削装置の斜視図。The perspective view of the grinding apparatus for implementing the uneven | corrugated formation process in the manufacturing method of the optical device wafer by this invention. 図2に示す研削装置の研削ユニットを構成するスピンドルユニットの断面図。Sectional drawing of the spindle unit which comprises the grinding unit of the grinding apparatus shown in FIG. 図1に示すサファイア基板の裏面に保護テープを貼着する保護テープ貼着工程の説明図。Explanatory drawing of the protective tape sticking process which sticks a protective tape on the back surface of the sapphire substrate shown in FIG. 本発明による光デバイスウエーハの製造方法における凹凸形成工程の説明図。Explanatory drawing of the uneven | corrugated formation process in the manufacturing method of the optical device wafer by this invention. 本発明による光デバイスウエーハの製造方法における凹凸形成工程が実施されたサファイア基板の平面図および要部拡大断面図。The top view and principal part expanded sectional view of the sapphire substrate in which the uneven | corrugated formation process in the manufacturing method of the optical device wafer by this invention was implemented. 本発明による光デバイスウエーハの製造方法における光デバイス層形成工程が実施された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。The principal part expanded sectional view of the optical device wafer in which the optical device layer formation process in the manufacturing method of the optical device wafer by this invention was implemented.

以下、本発明による光デバイスの製造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。
図1には、光デバイスウエーハを形成するための円形状のサファイア基板10が示されている。このサファイア基板10は、例えば厚みが480μmに形成されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of an optical device manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a circular sapphire substrate 10 for forming an optical device wafer. The sapphire substrate 10 is formed with a thickness of 480 μm, for example.

上記図1に示すサファイア基板10には、先ず表面10aを研削してサファイア基板10の表面10aに微細な凹凸のうねりを形成する凹凸形成工程を実施する。この凹凸形成工程は、図2に示す研削装置を用いて実施する。図2に示す研削装置2は、全体を番号20で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング20は、細長く延在する直方体形状の主部21と、該主部21の後端部(図1において右上端)に設けられ上下方向に延びる直立壁22とを有している。直立壁22の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール221、221が設けられている。この一対の案内レール221、221に研削手段としての研削ユニット3が上下方向に移動可能に装着されている。   The sapphire substrate 10 shown in FIG. 1 is first subjected to a concavo-convex forming step in which the surface 10 a is ground to form fine undulations on the surface 10 a of the sapphire substrate 10. This uneven | corrugated formation process is implemented using the grinding apparatus shown in FIG. The grinding device 2 shown in FIG. 2 includes a device housing generally designated by numeral 20. The device housing 20 includes a rectangular parallelepiped main portion 21 that extends elongated and an upright wall 22 that is provided at a rear end portion (upper right end in FIG. 1) of the main portion 21 and extends in the vertical direction. A pair of guide rails 221 and 221 extending in the vertical direction are provided on the front surface of the upright wall 22. A grinding unit 3 as grinding means is mounted on the pair of guide rails 221 and 221 so as to be movable in the vertical direction.

研削ユニット3は、移動基台31と該移動基台31に装着されたスピンドルユニット32を具備している。移動基台31は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部311、311が設けられており、この一対の脚部311、311に上記一対の案内レール221、221と摺動可能に係合する被案内溝312、312が形成されている。このように直立壁22に設けられた一対の案内レール221、221に摺動可能に装着された移動基台31の前面には前方に突出した支持部313が設けられている。この支持部313にスピンドルユニット32が取り付けられる。   The grinding unit 3 includes a moving base 31 and a spindle unit 32 attached to the moving base 31. The movable base 31 is provided with a pair of legs 311 and 311 extending in the vertical direction on both sides of the rear surface. The pair of legs 311 and 311 is slidably engaged with the pair of guide rails 221 and 221. Guided grooves 312 and 312 are formed. As described above, a support portion 313 protruding forward is provided on the front surface of the movable base 31 slidably mounted on the pair of guide rails 221 and 221 provided on the upright wall 22. The spindle unit 32 is attached to the support portion 313.

スピンドルユニット32は、支持部313に装着されたスピンドルハウジング321と、該スピンドルハウジング321に回転自在に配設された回転スピンドル322とを具備している。このスピンドルユニット32について、図3を参照して説明する。図3に示すスピンドルユニット32を構成するスピンドルハウジング321は略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸穴321aを備えている。スピンドルハウジング321に形成された軸穴321aに挿通して配設される回転スピンドル322は、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ322aが設けられている。このようにしてスピンドルハウジング321に形成された軸穴321aに挿通して配設される回転スピンドル322は、軸穴321aの内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。スピンドルハウジング321に回転可能に支持された回転スピンドル322は、一端部(図3において下端部)がスピンドルハウジング321の下端から突出して配設されており、その一端(図3において下端)にホイールマウント33が設けられている。そして、このホイールマウント33の下面に研削ホイール34が取り付けられる。   The spindle unit 32 includes a spindle housing 321 mounted on the support portion 313 and a rotating spindle 322 that is rotatably disposed on the spindle housing 321. The spindle unit 32 will be described with reference to FIG. A spindle housing 321 constituting the spindle unit 32 shown in FIG. 3 is formed in a substantially cylindrical shape and includes a shaft hole 321a penetrating in the axial direction. A rotary spindle 322 that is inserted through a shaft hole 321a formed in the spindle housing 321 is provided with a thrust bearing flange 322a that protrudes in the radial direction at the center. In this way, the rotary spindle 322 inserted through the shaft hole 321a formed in the spindle housing 321 is rotatably supported by high-pressure air supplied between the inner wall of the shaft hole 321a. One end (lower end in FIG. 3) of the rotary spindle 322 rotatably supported by the spindle housing 321 is disposed so as to protrude from the lower end of the spindle housing 321, and a wheel mount is mounted on one end (lower end in FIG. 3). 33 is provided. A grinding wheel 34 is attached to the lower surface of the wheel mount 33.

研削ホイール34は、円環状のホイール基台341と、該ホイール基台341の下面に装着される複数の研削砥石342とからなっている。ホイール基台341は、内周部を形成し上記ホイールマウント33と連結する環状の取り付け部341aと、該環状の取り付け部341aを囲繞し外周部を形成する環状の砥石装着部341bとを備えている。取り付け部341aがホイールマウント33に締結ボルト35によって着脱可能に装着される。上記環状の砥石装着部341bは、取り付け部341aの上面より下側に段差をもって形成されており、該環状の砥石装着部341bの下面に複数の研削砥石342が周方向に適宜の接着剤によって装着されている。また、砥石装着部341bの上面には、複数の研削砥石342に振動を付与する環状の振動子37が適宜の接着剤によって装着される。この振動子37は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって形成されている。このようにして砥石装着部341bの上面に装着された振動子37は、後述する電力供給手段に接続される。   The grinding wheel 34 includes an annular wheel base 341 and a plurality of grinding wheels 342 mounted on the lower surface of the wheel base 341. The wheel base 341 includes an annular mounting portion 341a that forms an inner peripheral portion and is connected to the wheel mount 33, and an annular grindstone mounting portion 341b that surrounds the annular mounting portion 341a and forms an outer peripheral portion. Yes. The attachment portion 341a is detachably attached to the wheel mount 33 by the fastening bolt 35. The annular grindstone mounting portion 341b is formed with a step below the upper surface of the mounting portion 341a, and a plurality of grinding wheels 342 are mounted on the lower surface of the annular grindstone mounting portion 341b with an appropriate adhesive in the circumferential direction. Has been. An annular vibrator 37 that applies vibration to the plurality of grinding wheels 342 is mounted on the upper surface of the grinding wheel mounting portion 341b with an appropriate adhesive. The vibrator 37 is formed of piezoelectric ceramics such as barium titanate, lead zirconate titanate, and lithium tantalate. The vibrator 37 mounted on the upper surface of the grindstone mounting portion 341b in this way is connected to a power supply unit described later.

図示の実施形態におけるスピンドルユニット32は、回転スピンドル322を回転駆動するための電動モータ38を備えている。図示の電動モータ38は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式の電動モータ38は、回転スピンドル322の中間部に形成されたモータ装着部322bに装着された永久磁石からなるロータ381と、該ロータ381の外周側においてスピンドルハウジング321に配設されたステータコイル382とからなっている。このように構成された電動モータ38は、ステータコイル382に後述する電力供給手段によって交流電力を印加することによりロータ381が回転し、該ロータ381を装着した回転スピンドル322を回転せしめる。   The spindle unit 32 in the illustrated embodiment includes an electric motor 38 for driving the rotary spindle 322 to rotate. The illustrated electric motor 38 is a permanent magnet motor. The permanent magnet type electric motor 38 is arranged in a spindle housing 321 on the outer peripheral side of the rotor 381 and a rotor 381 made of a permanent magnet mounted on a motor mounting portion 322b formed in an intermediate portion of the rotary spindle 322. It consists of a stator coil 382. In the electric motor 38 configured as described above, the rotor 381 is rotated by applying AC power to the stator coil 382 by power supply means described later, and the rotating spindle 322 to which the rotor 381 is mounted is rotated.

図示の実施形態におけるスピンドルユニット32は、上記振動子37に交流電力を印加するとともに上記電動モータ38に交流電力を印加する電力供給手段4を具備している。電力供給手段4は、スピンドルユニット32の後端部に配設されたロータリートランス40を具備している。ロータリートランス40は、回転スピンドル322の後端に配設された受電手段41と、該受電手段41と対向して配設されスピンドルハウジング321の後端部に配設された給電手段42とを具備している。受電手段41は、回転スピンドル322に装着されたロータ側コア411と、該ロータ側コア411に巻回された受電コイル412とからなっている。このように構成された受電手段41の受電コイル412には、導電線413が接続されている。この導電線413は、回転スピンドル322の中心部に軸方向に形成された穴322c内に配設され、その先端が上記振動子37に接続されている。上記給電手段42は、受電手段41の外周側に配設されたステータ側コア421と、該ステータ側コア421に配設された給電コイル422とからなっている。このように構成された給電手段42の給電コイル422は、電気配線43を介して交流電力が供給される。   The spindle unit 32 in the illustrated embodiment includes power supply means 4 that applies AC power to the vibrator 37 and applies AC power to the electric motor 38. The power supply means 4 includes a rotary transformer 40 disposed at the rear end of the spindle unit 32. The rotary transformer 40 includes a power receiving unit 41 disposed at the rear end of the rotary spindle 322 and a power feeding unit 42 disposed opposite to the power receiving unit 41 and disposed at the rear end portion of the spindle housing 321. doing. The power receiving means 41 includes a rotor side core 411 mounted on the rotary spindle 322 and a power receiving coil 412 wound around the rotor side core 411. A conductive wire 413 is connected to the power receiving coil 412 of the power receiving means 41 configured as described above. The conductive wire 413 is disposed in a hole 322 c formed in the axial direction at the center of the rotary spindle 322, and the tip thereof is connected to the vibrator 37. The power feeding means 42 includes a stator side core 421 disposed on the outer peripheral side of the power receiving means 41 and a power feeding coil 422 disposed on the stator side core 421. The power feeding coil 422 of the power feeding means 42 configured in this way is supplied with AC power via the electric wiring 43.

図示の実施形態における電力供給手段4は、上記ロータリートランス40の給電コイル422に供給する交流電力の交流電源44と、電力調整手段としての電圧調整手段45と、上記給電手段42に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段46と、電圧調整手段45および周波数調整手段46を制御する制御手段47と、該制御手段47に複数の研削砥石342に付与する振動の振幅等を入力する入力手段48を具備している。なお、図3に示す電力供給手段4は、制御回路49および電気配線383を介して上記電動モータ38のステータコイル382に交流電力を供給する。   The power supply means 4 in the illustrated embodiment includes an AC power supply 44 for AC power supplied to the power supply coil 422 of the rotary transformer 40, a voltage adjustment means 45 as power adjustment means, and AC power supplied to the power supply means 42. Frequency adjusting means 46 for adjusting the frequency of the power, control means 47 for controlling the voltage adjusting means 45 and the frequency adjusting means 46, and input means for inputting the amplitude of vibration applied to the plurality of grinding wheels 342 to the control means 47. 48. The power supply means 4 shown in FIG. 3 supplies AC power to the stator coil 382 of the electric motor 38 via the control circuit 49 and the electric wiring 383.

図示の実施形態におけるスピンドルユニット32は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
研削作業を行う際には、電力供給手段4から電動モータ38のステータコイル382に交流電力が供給される。この結果、電動モータ38が回転して回転スピンドル322が回転し、該回転スピンドル322の先端に取付けられた研削ホイール34が回転せしめられる。
The spindle unit 32 in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
When performing the grinding operation, AC power is supplied from the power supply means 4 to the stator coil 382 of the electric motor 38. As a result, the electric motor 38 rotates and the rotary spindle 322 rotates, and the grinding wheel 34 attached to the tip of the rotary spindle 322 is rotated.

一方、電力供給手段4は、制御手段47によって電圧調整手段45および周波数変換手段46を制御し、交流電力の電圧を所定の電圧(例えば、20V)に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数(例えば、10kHz)に変換して、ロータリートランス40を構成する給電手段42の給電コイル422に供給する。このように所定周波数の交流電力が給電コイル822に印加されると、回転する受電手段81の受電コイル412、導電線413を介して振動子37に所定周波数の交流電力が印加される。この結果、振動子37は径方向および軸方向に繰り返し変位して振動する。この振動はホイール基台341の砥石装着部341bを介して複数の研削砥石342に伝達され、複数の研削砥石342が径方向および軸方向に振動する。   On the other hand, the power supply unit 4 controls the voltage adjusting unit 45 and the frequency converting unit 46 by the control unit 47 to control the voltage of the AC power to a predetermined voltage (for example, 20V) and the frequency of the AC power to the predetermined frequency. (E.g., 10 kHz) and supplied to the power supply coil 422 of the power supply means 42 constituting the rotary transformer 40. When AC power having a predetermined frequency is applied to the feeding coil 822 as described above, AC power having a predetermined frequency is applied to the vibrator 37 via the power receiving coil 412 and the conductive wire 413 of the rotating power receiving means 81. As a result, the vibrator 37 vibrates by being repeatedly displaced in the radial direction and the axial direction. This vibration is transmitted to the plurality of grinding wheels 342 via the wheel mounting portion 341b of the wheel base 341, and the plurality of grinding wheels 342 vibrate in the radial direction and the axial direction.

図2に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置2は、上記研磨ユニット32を上記一対の案内レール221、221に沿って上下方向(後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向)に移動せしめる研削ユニット送り機構5を備えている。この研磨ユニット送り機構5は、直立壁22の前側に配設され上下方向に延びる雄ねじロッド51を具備している。この雄ねじロッド51は、その上端部および下端部が直立壁22に取り付けられた軸受部材52および53によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材52には雄ねじロッド51を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ54が配設されており、このパルスモータ54の出力軸が雄ねじロッド51に伝動連結されている。移動基台31の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部(図示していない)も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴(図示していない)が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド51が螺合せしめられている。従って、パルスモータ54が正転すると移動基台31即ち研磨ユニット3が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ54が逆転すると移動基台31即ち研磨ユニット3が上昇即ち後退せしめられる。   Referring back to FIG. 2, the grinding apparatus 2 in the illustrated embodiment moves the polishing unit 32 in the vertical direction along the pair of guide rails 221 and 221 (perpendicular to the holding surface of the chuck table described later). A grinding unit feed mechanism 5 that moves in a specific direction. The polishing unit feed mechanism 5 includes a male screw rod 51 disposed on the front side of the upright wall 22 and extending in the vertical direction. The male screw rod 51 is rotatably supported by bearing members 52 and 53 whose upper end and lower end are attached to the upright wall 22. The upper bearing member 52 is provided with a pulse motor 54 as a drive source for rotationally driving the male screw rod 51, and an output shaft of the pulse motor 54 is transmission-coupled to the male screw rod 51. A connecting portion (not shown) that protrudes rearward from the center portion in the width direction is also formed on the rear surface of the movable base 31, and a through female screw hole (not shown) that extends in the vertical direction is formed in this connecting portion. The male screw rod 51 is screwed into the female screw hole. Accordingly, when the pulse motor 54 rotates in the forward direction, the moving base 31, that is, the polishing unit 3 is lowered or moved forward, and when the pulse motor 54 rotates in the reverse direction, the moving base 31, that is, the polishing unit 3 is raised or moved backward.

図1を参照して説明を続けると、ハウジング20の主部21にはチャックテーブル機構6が配設されている。チャックテーブル機構6は、チャックテーブル61と、該チャックテーブル61の周囲を覆うカバー部材62と、該カバー部材62の前後に配設された蛇腹手段63および64を具備している。チャックテーブル61は、その上面に被加工物であるウエーハを図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。また、チャックテーブル61は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図2に示す被加工物載置域Aと上記スピンドルユニット42を構成する研削ホイール34による研削域Bとの間で移動せしめられる。蛇腹手段63および64はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段63の前端は主部21の前面壁に固定され、後端はカバー部材62の前端面に固定されている。蛇腹手段64の前端はカバー部材62の後端面に固定され、後端は装置ハウジング20の直立壁22の前面に固定されている。チャックテーブル61が矢印61aで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段63が伸張されて蛇腹手段64が収縮され、チャックテーブル61が矢印61bで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段63が収縮されて蛇腹手段64が伸張せしめられる。   Continuing the description with reference to FIG. 1, the chuck table mechanism 6 is disposed in the main portion 21 of the housing 20. The chuck table mechanism 6 includes a chuck table 61, a cover member 62 that covers the periphery of the chuck table 61, and bellows means 63 and 64 disposed before and after the cover member 62. The chuck table 61 is configured to suck and hold a wafer, which is a workpiece, on its upper surface by operating suction means (not shown). Further, the chuck table 61 is moved between a workpiece placement area A shown in FIG. 2 and a grinding area B by the grinding wheel 34 constituting the spindle unit 42 by a chuck table moving means (not shown). The bellows means 63 and 64 can be formed from any suitable material such as campus cloth. The front end of the bellows means 63 is fixed to the front wall of the main portion 21, and the rear end is fixed to the front end surface of the cover member 62. The front end of the bellows means 64 is fixed to the rear end surface of the cover member 62, and the rear end is fixed to the front surface of the upright wall 22 of the apparatus housing 20. When the chuck table 61 is moved in the direction indicated by the arrow 61a, the bellows means 63 is expanded and the bellows means 64 is contracted. When the chuck table 61 is moved in the direction indicated by the arrow 61b, the bellows means 63 is The bellows means 64 is expanded by contraction.

上述した研削装置2を用いて上記凹凸形成工程を実施するには、図4に示すようにサファイア基板10の裏面10bに保護テープTを貼着する(保護テープ貼着工程)。このように保護テープTが貼着されたサファイア基板10の保護テープT側を研削装置2の被加工物載置域Aに位置付けられているチャックテーブル61の上面(保持面)に載置する。そして、図示しない吸引手段によってチャックテーブル61上に保護テープTを介してサファイア基板10を吸着保持する(サファイア基板保持工程)。従って、チャックテーブル61上に保持されたサファイア基板10は、表面10aが上側となる。このようにチャックテーブル61上にサファイア基板10を吸引保持したならば、チャックテーブル61を研削域Bに移動して図5に示すように研削開始位置に位置付ける。次に、研削ホイール34を図5において矢印34aで示す方向に例えば1000rpmで回転しつつ下方に向けて所定の研削位置(例えば、サファイア基板10の表面から30μm下方位置)まで研削送りするとともに、上述したように振動子37に例えば10kHzの交流電力が印加することにより研削ホイール34を構成する複数の研削砥石342を10kHzの周波数で振動させる。そして、チャックテーブル61を矢印61aで示す方向に例えば3mm/秒の加工送り速度で加工送りし、図5においてに2点鎖線で示す研削終了位置まで移動せしめる。なお、研削終了位置は、サファイア基板10の左端が研削砥石342の下面である研削面を通過した所定位置に設定されている。この結果、チャックテーブル61に保持されたサファイア基板10の表面10aは、一端(右端)から他端(左端)に向けて研削砥石342の研削面が作用し、研削加工される。この結果、チャックテーブル61に保持されたサファイア基板10の表面10aには、図6の(a)および(b)に示すように微細な凹凸のうねり100が形成される。なお、上記加工条件によってサファイア基板10の表面10aに形成される凹凸のうねり100の波長(S)は、300nmとなる。例えば、光デバイスから発光される光の波長の1/2の凹凸のうねりが光デバイス層に形成されると発光効率をより向上できるとされており、従って600nmの波長の光を発光する光デバイスを製造する場合には、上述した加工条件によってサファイア基板10の表面10aを研削することが望ましい。   In order to carry out the unevenness forming step using the grinding device 2 described above, a protective tape T is attached to the back surface 10b of the sapphire substrate 10 as shown in FIG. 4 (protective tape attaching step). Thus, the protective tape T side of the sapphire substrate 10 to which the protective tape T is adhered is placed on the upper surface (holding surface) of the chuck table 61 positioned in the workpiece placement area A of the grinding device 2. Then, the sapphire substrate 10 is sucked and held on the chuck table 61 via the protective tape T by suction means (not shown) (sapphire substrate holding step). Therefore, the surface 10a of the sapphire substrate 10 held on the chuck table 61 is on the upper side. When the sapphire substrate 10 is sucked and held on the chuck table 61 in this way, the chuck table 61 is moved to the grinding zone B and positioned at the grinding start position as shown in FIG. Next, the grinding wheel 34 is ground and fed downward to a predetermined grinding position (for example, a position 30 μm below the surface of the sapphire substrate 10) while rotating at 1000 rpm, for example, in the direction indicated by the arrow 34a in FIG. As described above, for example, by applying AC power of 10 kHz to the vibrator 37, the plurality of grinding wheels 342 constituting the grinding wheel 34 are vibrated at a frequency of 10 kHz. Then, the chuck table 61 is processed and fed in the direction indicated by the arrow 61a at a processing feed rate of 3 mm / second, for example, and moved to the grinding end position indicated by a two-dot chain line in FIG. The grinding end position is set to a predetermined position where the left end of the sapphire substrate 10 passes through the grinding surface which is the lower surface of the grinding wheel 342. As a result, the surface 10a of the sapphire substrate 10 held by the chuck table 61 is ground by the grinding surface of the grinding wheel 342 acting from one end (right end) to the other end (left end). As a result, on the surface 10a of the sapphire substrate 10 held on the chuck table 61, a fine undulation 100 is formed as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). In addition, the wavelength (S) of the uneven | corrugated wave | undulation 100 formed in the surface 10a of the sapphire substrate 10 by the said process conditions will be 300 nm. For example, it is said that the light emission efficiency can be further improved by forming a concavo-convex wave having a half of the wavelength of light emitted from the optical device in the optical device layer. Therefore, an optical device that emits light having a wavelength of 600 nm. Is manufactured, it is desirable to grind the surface 10a of the sapphire substrate 10 under the processing conditions described above.

上述した凹凸形成工程を実施したならば、サファイア基板10の表面10aに光デバイス層を積層して形成する光デバイス層形成工程を実施する。即ち、図7に示すようにサファイア基板10の表面10aにn型窒化物半導体層111をエピタキシャル成長により積層し、このn型窒化物半導体層111の表面にp型窒化物半導体層112をエピタキシャル成長により積層することにより、光デバイス層11を形成する。この結果、サファイア基板10の表面10aにn型窒化物半導体層111とp型窒化物半導体層112とからなる光デバイス層11が形成された光デバイスウエーハ1が得られる。このようにサファイア基板10の表面10aに形成された光デバイス層11を構成するn型窒化物半導体層111およびp型窒化物半導体層112は、サファイア基板10の表面10aに形成された凹凸のうねり100に倣って形成されるので、光デバイス層11の表面は凹凸のうねりとなる。   If the uneven | corrugated formation process mentioned above is implemented, the optical device layer formation process which laminates | stacks and forms an optical device layer on the surface 10a of the sapphire substrate 10 will be implemented. That is, as shown in FIG. 7, an n-type nitride semiconductor layer 111 is stacked on the surface 10a of the sapphire substrate 10 by epitaxial growth, and a p-type nitride semiconductor layer 112 is stacked on the surface of the n-type nitride semiconductor layer 111 by epitaxial growth. Thus, the optical device layer 11 is formed. As a result, the optical device wafer 1 in which the optical device layer 11 composed of the n-type nitride semiconductor layer 111 and the p-type nitride semiconductor layer 112 is formed on the surface 10a of the sapphire substrate 10 is obtained. As described above, the n-type nitride semiconductor layer 111 and the p-type nitride semiconductor layer 112 constituting the optical device layer 11 formed on the surface 10 a of the sapphire substrate 10 are undulations formed on the surface 10 a of the sapphire substrate 10. Therefore, the surface of the optical device layer 11 has undulations.

上述した光デバイスウエーハの製造方法においては、サファイア基板10の表面10aを研削してサファイア基板20の表面10aに微細な凹凸のうねり100を形成し、この凹凸のうねり100に倣ってn型窒化物半導体層111およびp型窒化物半導体層112を積層するので、上記特許文献2に記載された技術のようにサファイア基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層を積層した後に、リソグラフィー技術やドライエッチング技術を用いてp型窒化物半導体層の表面を凹凸状に形成する方法に比して、能率的であり生産性を向上することができる。   In the optical device wafer manufacturing method described above, the surface 10a of the sapphire substrate 10 is ground to form fine irregularities 100 on the surface 10a of the sapphire substrate 20, and the n-type nitride follows the irregularities 100. Since the semiconductor layer 111 and the p-type nitride semiconductor layer 112 are stacked, the n-type nitride semiconductor layer and the p-type nitride semiconductor layer are stacked on the surface of the sapphire substrate as in the technique described in Patent Document 2 above. Compared with a method of forming the surface of the p-type nitride semiconductor layer in a concavo-convex shape using a lithography technique or a dry etching technique, it is efficient and productivity can be improved.

1:光デバイスウエーハ
10:サファイア基板
11:光デバイス層(エピ層)
111:n型窒化物半導体層
112:p型窒化物半導体層
2:研削装置
3:研削ユニット
32:スピンドルユニット
34:研削ホイール
342:研削砥石
37:振動子
4:電力供給手段
6:チャックテーブル機構
61:チャックテーブル
T:保護テープ
1: Optical device wafer 10: Sapphire substrate 11: Optical device layer (epi layer)
111: n-type nitride semiconductor layer 112: p-type nitride semiconductor layer 2: grinding device 3: grinding unit 32: spindle unit 34: grinding wheel 342: grinding wheel 37: vibrator 4: power supply means 6: chuck table mechanism 61: Chuck table
T: Protective tape

Claims (2)

サファイア基板の表面に光デバイス層が積層された光デバイスウエーハの製造方法であって、
サファイア基板の表面を研削してサファイア基板の表面に光デバイスから発光される光の波長の1/2の波長をもった凹凸のうねりを形成する凹凸形成工程と、
該凹凸形成工程が実施されたサファイア基板の表面に凹凸のうねりに倣って表面が凹凸の光デバイス層を積層して形成する光デバイス層形成工程と、を含む、
ことを特徴とする光デバイスウエーハの製造方法。
An optical device wafer manufacturing method in which an optical device layer is laminated on the surface of a sapphire substrate,
An irregularity forming step of grinding the surface of the sapphire substrate to form an irregularity undulation having a wavelength half that of light emitted from the optical device on the surface of the sapphire substrate,
An optical device layer forming step in which the surface of the sapphire substrate subjected to the unevenness forming step is formed by laminating an optical device layer having an uneven surface following the undulation of the unevenness,
An optical device wafer manufacturing method characterized by the above.
該凹凸形成工程は、研削装置のチャックテーブルの保持面にサファイア基板の裏面側を保持し、研削砥石に振動を付与しつつ回転せしめてサファイア基板の表面に接触させ、該研削砥石と該チャックテーブルとをチャックテーブルの保持面と平行に相対移動させることにより、サファイア基板の表面に光デバイスから発光される光の波長の1/2の波長をもった凹凸のうねりを形成する、請求項1記載の光デバイスウエーハの製造方法。 The concavo-convex forming step includes holding the back surface side of the sapphire substrate on the holding surface of the chuck table of the grinding apparatus, rotating the grinding wheel while vibrating it, and bringing it into contact with the surface of the sapphire substrate. 2 is formed on the surface of the sapphire substrate to form a concavo-convex undulation having a wavelength half that of the light emitted from the optical device. Optical device wafer manufacturing method.
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