JPH0136990B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、主として半導体レーザ装置に用いら
れる棒状単結晶体製造方法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近時、半導体レーザが多方面に活用されてい
る。この半導体レーザの素材としては角棒状ひ化
ガリウム（GaAs）が用いられている。その理由
は、GaAsの１１０劈開面が他の方法では得るこ
とのできない平滑性と清浄さを有しており、これ
がレーザ光発振の共振器面として最適であるから
である。ところで、一般に、GaAsウエーハは極
めて薄く取扱中に破損しやすい。そのうえ割断中
に筋模様が生じ易く、筋模様（損傷）が生じた場
合には、後になつて性能低下する傾向があるの
で、歩留がすこぶる悪かつた。そこで、従来、マ
スクパターンをウエーハに当てて非等方性エツチ
ング剤により選択エツチングを行いウエーハ表面
に劈開方向に沿つてＶ字溝を形成し、このＶ字溝
に沿つて例えば機械的割断を行つていた。しかる
に、劈開方向とマスクパターンを用いて形成され
たＶ字溝の伸長方向との平行度を10秒以下にする
ことは困難である。そのため劈開面である割断面
のき裂線が常にＶ字溝の谷底である最下部をなす
線状部分に沿つて伝播することは通常なく、Ｖ字
溝のいずれか一方の斜面を上る傾向が生じる。そ
の結果、割断面両側の結晶体の剛性に不均衡が生
じ、割断面は剛性が弱い方へ曲つてしまい、微小
階段（数〜数百Åの段差で、ジヨグ（Jog）とも
呼ばれる。）が発生することにより共振性能劣化
の一つの原因となつている。しかも、割断のため
の刃物が当接した部位で必ずしも微小劈開が発生
するとは限らず、ずれた部位で発生するとやはり
剛性の不均衡が生じ、割断面が曲つてしまう欠点
を有している。さらに従来、上筋GaAsの１１０
劈開面は、熟練者が実体顕微鏡下で特殊鋼製のか
みそりの刃を手で保持しながらGaAsウエーハの
１１０結晶面に沿つて劈開させることにより得て
いる。あるいは、若干進んだやり方として、位置
調整自在な保持台上に載置されたGaAsウエーハ
を超硬合金製の工具を用いて劈開作業を行う方法
がある。しかるに、前者のかみそりによる方法で
は、先端角は、13〜14度、また、後者の超硬合金
工具による方法では、先端角は、30度前後であつ
て、いずれも先端角は鋭利であり切れ味は良い
が、その反面、刃こぼれを生じやすく短寿命であ
る欠点をもつている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情を参酌してなされたもの
で、欠陥のない美麗な劈開面を高い歩留で得ると
ともに、割断工具の切れ味が良く、しかも工具の
寿命が長くなる棒状単結結晶体製造方法を提供す
ることを目的とする。

〔発明の概要〕

単結晶ウエーハにあり溝を形成し、このあり溝
に先端角が55度乃至75度のダイヤモンド製割断工
具を当接して割断するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述
する。

第１図は、本実施例の棒状単結晶体製造方法に
用いられる棒状単結晶体製造装置を示している。
直方体状の基台１上には、Ｘテーブル２が、図示
せぬつまみにより矢印Ｘ方向及び矢印θ方向に位
置調整自在に載置されている。さらに、Ｘテーブ
ル２上にはＹテーブル３が図示せぬつまみにより
矢印Ｘ方向に直交する矢印Ｙ方向に位置調整自在
に載設されている。このＹテーブル３には、例え
ばマグネスケール（商標名；ソニーマグネスケー
ル(株)社製）などの変位測定器４が取付けられ、Ｙ
テーブル３のＹ方向の変位量をμｍオーダーで検
出するようになつている。しかして、基台１、Ｘ
テーブル２及びＹテーブル３は、Ｘ−Ｙ−θテー
ブル５を構成している。一方、このＸ−Ｙ−θテ
ーブル５の側部には、Ｚテーブル６が、Ｘ方向及
びＹ方向に直交する矢印Ｚ方向に図示せぬつまみ
により位置調整自在に設置されている。このＺテ
ーブル６上には、支持板７がその一部を横方向に
突出させて固定されている。この支持板７の突端
部には、傾斜角調整自在に割断工具８がねじ８ａ
により固定されている。この割断工具８は、金属
製の板体状保持部９と、この保持部９下端部に挾
持されたダイヤモンド製の刃部１０とからなつて
いる。この刃部１０は、第２図及び第３図に示す
ように、横断面がＶ字をなす一対の刃面１１ａ，
１１ｂよりなつている。これら刃面１１ａ，１１
ｂは、先端において直線状の稜線１１ｃを形成し
ている。また、これら刃面１１ａ，１１ｂのなす
先端角θは、55〜75度の範囲内に設定されてい
る。さらに、稜線１１ｃを通り割断工具８を２分
する左右対称面１２が、Ｙテーブル３の上面と直
交し、直交したときの交線方向がＸ方向と平行に
なるように、割断工具８が支持板７に取付けられ
ている。この交線方向は、後述する割断予定線配
設方向１３となるように設定されている。さら
に、稜線１１ｃとＹテーブル３上面とのなす傾斜
角αは、10度以下となるように設定されている
（第４図参照）。しかして、支持板７の上端面に
は、例えば圧電素子などの加速度ピツクアツプ１
４が貼着されている。この加速度ピツクアツプ１
４は、検出した加速度変化を表示する指示計１５
に電気的に接続されている。これら加速度ピツク
アツプ１４及び指示計１５は、Ｙテーブル３上に
載置されているGaAsウエーハ１６への割断工具
８の接触を検知する接触音検知器１７を構成して
いる。なお、上記ウエーハ１６は、その一端面が
Ｙテーブル３上に固定された位置決め板１８の側
面に接触するように載置されている。さらに、Ｘ
−Ｙ−θテーブル５上方には、２視野顕微鏡１９
が配設されている。この２視野顕微鏡１９は、第
１及び第２の対物レンズ系２０ａ，２０ｂを有し
ている。これら第１及び第２の対物レンズ系２０
ａ，２０ｂの光軸がのつている平面とＹテーブル
３上面との交線は、前記割断予定線配設方向１３
と一致するように設定されている。

つぎに、上記構成の装置を用いた本実施例の棒
状単結晶体製造方法について述べる。

まず、第５図に示す厚さがほぼ100μｍ、一辺
が20〜25mmの正方形状の単結晶GaAsウエーハ１
６のレーザ発振部に遠い方の主面００１（裏面に
相当）に対して、例えば33％CrO₃−HF系のエツ
チング液でエツチングを行い、顕微鏡によりピツ
トを観察することにより１１０方向をさがす。こ
の１１０方向は主面００１と劈開面１１０との交
線方向である。しかして、0.25mm間隔で互に平行
な複数のスリツトが形成されているマスクパター
ン（図示せず）をスリツトの長手方向が１１０方
向と平行になるようにウエーハ１６の主面００１
に当接し、第６図に示す平坦な底面２１を有する
あり溝２２…を、第７図に示すように、等間隔で
多数本選択エツチングより形成する。これらあり
溝２２…の深さＤは、ウエーハ１６の厚さの10〜
30％となる10〜30μｍとなるようにエツチングす
る。この深さＤが、これよりも深ければ破断しや
すくなつて取扱いが困難となるため好ましくな
く、逆に浅ければ後述する効果を十分に発揮する
ことができない。このとき使用するエツチング液
としてはBr₂−CH₃OH系のものが最適であつて、
たとえばBr₂濃度１重量％のものを用いた場合、
エツチング時間は１〜３分が好ましい。そして、
第６図に示すように、あり溝２２…の側端部が開
口している面は劈開面１１０となつている。ま
た、あり溝２３…に直交する方向は、主面００１
と劈開面１１０との交線方向である１１０方向と
なつていて、この方向に選択エツチングするとＶ
字溝２３が形成される。このＶ字溝２３の側端部
が開口している面は１１０面であつて、本実施例
の割断方法により得ようとする半導体レーザの共
振端面と平行な面となつている。ついで、あり溝
２２…が形成されたウエーハ１６を、あり溝２２
…と位置決め板１８の長手方向とが直交するよう
に、位置決め板１８に当て、テーブル３上に載置
する。ついで、Ｘ方向とあり溝２２…の長手方向
とが一致するように２視野顕微鏡１９を用いてＸ
−Ｙ−θテーブル５を微調整する。すなわち、任
意に選択した１個のあり溝２２の中心線が、第１
及び第２の対物レンズ系２０ａ，２０ｂの光軸と
交わるように、Ｘ−Ｙ−θテーブル５をＸ，Ｙ，
θ方向に微動させる。さらに、Ｘテーブル２をＸ
方向に動かして、割断工具８をあり溝２２の底面
２１の一端部にあて、３〜10μｍ切込み微小劈開
させ、いつたんＸテーブル２の移動を停止する。
このときの割断工具８の刃部１０のウエーハ１６
への接触、つまり刃部１０によるウエーハ１６の
切込みの検出は、接触音検知器１７により行う。
さらに、割断工具８に対してＸテーブル２を動か
す。すると、ウエーハ１６は、あり溝２２の底面
２１にある割断予定線配設方向１３に沿つて二つ
の部分に割断される。しかして、変位測定器４を
見ながら、同様の割断操作を繰返し半分、半分と
二分し、最終的に幅0.25mmのGaAs棒状単結晶体
を作製する。以下、上述の割断操作を繰返すこと
に逐次、GaAs棒状単結晶体を得ることができ
る。

このように本実施例は、あり溝２２…に沿つて
劈開を行わせるようにしているので、選択エツチ
ングによるあり溝２…の伸長方向と劈開方向との
間に角度差が存在していてもあり溝２２…の各底
面２１…内に劈開予定線が存在する限り（あり溝
２２…の伸長方向と劈開方向との角度差は、±３
程度まで許容される。）、割断き裂があり溝２２…
の斜面を上るようなことはない。したがつて、割
断された左右両側結晶体間に剛性の不均衡が発生
することはない。したがつて、割断面が剛性が弱
い方向へ曲つてしまうことにより、損傷が生じる
ことを防止して、欠陥のない美麗な劈開面（共振
端面）を得ることができる。しかも、溝幅を広く
取れるので、割断工具８の切込みが容易となる。
したがつて、共振端面の品質が向上し、歩留が向
上する。さらに、上記実施例においては、割断工
具８のダイヤモンド製刃部１０の先端角θを55〜
75度（第８図範囲Ａ）としたので、劈開に際して
良好な切れ味を示すとともに、美麗な劈開面が再
現性よく得られる。しかも、工具寿命が長くな
り、採算上、極めて有利となる。ちなみに、第８
図は、前記傾斜角αが５度のときの、先端角θと
寿命までのGaAs単結晶ウエーハの割断回数を示
している。この図が示すように、先端角θが55度
以下の場合は、工具寿命が著減することがわか
る。逆に、先端角θが75度以上である場合は、切
れ味が鈍化することが実験的に確認された。ま
た、上記実施例においては、割断工具８とGaAs
ウエーハ１６との最初の切込み時点を接触音検知
器１７を用いて検出しているので、共振端面に欠
陥を生じることがなくなる。

なお、上記実施例における割断対象はGaAsで
あるが、選択エツチングにより形成したあり溝を
利用して割断するのであれば、GaP、InSb、
ZnS、CdWO₄等にも本発明を適用することがで
きる。この場合でも、前記割断工具８の先端角θ
は、55〜75度が好ましい。さらにまた、選択エツ
チング液を使用しなくとも、例えば反応性イオン
エツチング（Reactive Ion Etching）などの方
法で劈開面とウエーハ主面との交線方向に溝底が
比較的平坦な溝を形成して、割断してもよい。さ
らに、平坦な底面を有する溝は、ウエーハ２の端
部にのみ形成して割断してもよい。さらに、上記
実施例における棒状単結晶体製造装置は、選択エ
ツチングによりあり溝が形成された単結晶ウエー
ハの割断に用いているが、特に選択エツチングさ
れていない単結晶ウエーハの割断にも利用できる
ことはもちろんである。

〔発明の効果〕

本発明は、割断方向に沿つて選択エツチングに
よりあり溝を形成し、このあり溝を利用して割断
を行うようにしているので、あり溝の伸長方向と
劈開方向との間に角度差が存在していても、あり
溝の底面内に劈開面が存在する限り、割断面の跡
つまりき裂線が溝の斜面を上るようなことはな
い。したがつて、欠陥のない美麗な劈開面を得る
ことができる。しかも、溝幅を広くとれるので、
刃物の切込みが容易となる。さらに、本発明は、
割断工具の刃部をダイヤモンドにより形成し、さ
らに先端角θを55〜75度に設定しているので、割
断作業を能率的かつ再現性をもつて行うことがで
きるとともに、工具寿命も長くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の棒状単結晶体製造
方法に用いられる装置の要部斜視図、第２図は第
１図の割断工具の要部正面図、第３図は第２図の
Ｘ−Ｘ線に沿つた矢視断面図、第４図は割断工具
の傾斜角を示す図、第５図は本発明の一実施例の
棒状単結晶体製造方法におけるあり溝形成方向を
示す斜視図、第６図はあり溝及びＶ字溝の配向関
係を示す要部拡大斜視図、第７図は選択エツチン
グにより形成された複数のあり溝を示す斜視図、
第８図は割断工具の先端角と寿命までの割断回数
との関係を示すグラフである。 ４：変位測定器、５：Ｘ−Ｙ−θテーブル、
８：割断工具、１１ｃ：稜線（刃先）、１３：割
断予定線（配設方向）、１６：ウエーハ（単結晶
−）、１７：接触音検知器、１９：２視野顕微鏡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単結晶ウエーハの劈開を生じさせる割断予定
   線に沿つて選択エツチングを行い底面がほぼ平坦
   なあり溝を形成させる方法と、上記溝の底面に先
   端角が55度乃至75度の横断面Ｖ字状のダイヤモン
   ド製割断工具を当接させこの割断工具を上記単結
   晶ウエーハに対して上記割断予定線に沿つて相対
   的に移動させ上記単結晶ウエーハを割断する方法
   とを具備することを特徴とする棒状単結晶体製造
   方法。