(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光源から出射されたパルスレーザー光を走査しつつ照射することにより、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有する被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、
前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態を第１の方向において変調させることによって前記被加工物の表面における照射範囲を前記第１の方向において変調させつつ前記パルスレーザー光を照射することにより、
前記第１の方向に連続する部分を有するが、前記第１の方向に垂直な断面の状態が前記第１の方向において変化する前記被加工領域を形成する、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
所定の光源から出射されたパルスレーザー光を走査しつつ照射することにより、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有する被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、
前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態を第１の方向において変調させることによって前記被加工物の表面における照射範囲を前記第１の方向において変調させつつ前記パルスレーザー光を照射することにより、
前記被加工物の表面において前記第１の方向に連続する第１領域と、
前記第１領域に連接するが前記第１の方向において不連続部分を有する第２領域と、
を有する前記被加工領域を形成する、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光の単位パルスごとのビームスポットが前記第１の方向に沿って離散する照射条件で前記パルスレーザー光を走査することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載のレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光の繰り返し周波数をＲ（ｋＨｚ）とし、前記パルスレーザー光の前記被加工物に対する相対的な移動速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記被加工物の前記表面における前記被加工領域の前記第１の方向に直交する方向の予定形成幅をＷ（μｍ）とするとき、
１０（ｋＨｚ）≦Ｒ≦２００（ｋＨｚ）
かつ
３０（ｍｍ／ｓｅｃ）≦Ｖ≦１０００（ｍｍ／ｓｅｃ）
であり、前記パルスレーザー光のビームスポットの中心間隔を表すＶ／Ｒが、
Ｖ／Ｒ≧１（μｍ）
かつ
Ｗ／４（μｍ）≦Ｖ／Ｒ≦Ｗ／２（μｍ）
という関係をみたす照射条件のもとで前記パルスレーザー光を前記第１の方向に沿って走査することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項５】
請求項４に記載のレーザー加工方法であって、
Ｖ／Ｒ≧３（μｍ）という関係をみたす照射条件のもとで前記パルスレーザー光を走査することを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載のレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光の照射エネルギーを変調させつつ前記パルスレーザー光を前記第１の方向に走査することにより前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載のレーザー加工方法であって、
それぞれに前記第１の方向に対し所定の角度を有する第２の方向と第３の方向への前記パルスレーザー光の走査を交互に繰り返すことによって、前記被加工物における前記パルスレーザー光の走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光を前記被加工物の移動方向に直交させる方向にて往復走査させることにより、前記パルスレーザー光の前記走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光を照射することによって被照射部分の材料を除去することにより前記被加工領域を形成するレーザー加工方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のレーザー加工方法であって、
前記パルスレーザー光を照射することによって前記被加工物に融解改質領域を生じさせることにより前記被加工領域を形成することを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のレーザー加工方法であって、
前記基板がサファイア基板、ＧａＮ基板、あるいはＳｉＣ基板のいずれかであることを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１２】
被加工物を分割する方法であって、
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のレーザー加工方法によって、前記加工物に、所定の分割予定線に沿った前記被加工領域を形成する形成工程と、
前記被加工物を前記被加工領域に沿って分割する分割工程と、
を備えることを特徴とする被加工物の分割方法。
【請求項１３】
パルスレーザー光を発する光源と、
前記光源に対して相対的に移動可能に設けられた、被加工物が載置されるステージと、
前記光源からのパルスレーザー光の出射と前記ステージの移動とを制御する制御手段と、
を備え、
前記被加工物が載置された状態で、前記ステージを前記光源に対して相対的に移動させつつ前記光源から前記パルスレーザー光を出射させることによって、前記パルスレーザー光を走査しつつ前記被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工装置であって、
前記被加工物が、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有するものであり、
前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、
前記制御手段が、前記パルスレーザー光を第１の方向において走査させる際に前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態が前記第１の方向において変調するように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、
前記第１の方向に連続する部分を有するが、前記第１の方向に垂直な断面の状態が前記第１の方向において変化する前記被加工領域を形成可能である、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１４】
パルスレーザー光を発する光源と、
前記光源に対して相対的に移動可能に設けられた、被加工物が載置されるステージと、
前記光源からのパルスレーザー光の出射と前記ステージの移動とを制御する制御手段と、
を備え、
前記被加工物が載置された状態で、前記ステージを前記光源に対して相対的に移動させつつ前記光源から前記パルスレーザー光を出射させることによって、前記パルスレーザー光を走査しつつ前記被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工装置であって、
前記被加工物が、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有するものであり、
前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、
前記制御手段が、前記パルスレーザー光を第１の方向において走査させる際に前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態が前記第１の方向において変調するように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、
前記被加工物の表面において前記第１の方向に連続する第１領域と、
前記第１領域に連接するが前記第１の方向において不連続部分を有する第２領域と、
を有する前記被加工領域を形成可能である、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載のレーザー加工装置であって、
前記制御手段が、前記パルスレーザー光を走査させる際に前記パルスレーザー光の単位パルスごとのビームスポットが前記第１の方向に沿って離散するように前記光源および前記ステージの動作を制御することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のレーザー加工装置であって、
前記パルスレーザー光の繰り返し周波数をＲ（ｋＨｚ）とし、前記パルスレーザー光の前記被加工物に対する相対的な移動速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とするとき、
１０（ｋＨｚ）≦Ｒ≦２００（ｋＨｚ）
かつ
３０（ｍｍ／ｓｅｃ）≦Ｖ≦１０００（ｍｍ／ｓｅｃ）
であり、前記パルスレーザー光のビームスポットの中心間隔を表すＶ／Ｒが、
Ｖ／Ｒ≧１（μｍ）
かつ
Ｗ／４（μｍ）≦Ｖ／Ｒ≦Ｗ／２（μｍ）
という関係をみたすように、前記制御手段が前記光源および前記ステージの動作を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のレーザー加工装置であって、
前記制御手段が、Ｖ／Ｒ≧３（μｍ）という関係をみたすように前記光源および前記ステージの動作を制御することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１８】
請求項１３または請求項１４に記載のレーザー加工装置であって、
前記制御手段が、前記パルスレーザー光を走査させる際に前記パルスレーザー光の照射エネルギーが変調するように前記光源および前記ステージの動作を制御することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項１９】
請求項１３または請求項１４に記載のレーザー加工装置であって、
前記制御手段が、それぞれに前記第１の方向に対し所定の角度を有する第２の方向と第３の方向への前記パルスレーザー光の走査が交互に繰り返されるように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、前記被加工物における前記パルスレーザー光の走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のレーザー加工装置であって、
前記制御手段が、前記パルスレーザー光を前記ステージの移動方向に直交させる方向にて往復走査させるように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、前記パルスレーザー光の前記走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２１】
請求項１３ないし請求項２０のいずれかに記載のレーザー加工装置であって、
前記基板がサファイア基板、ＧａＮ基板、あるいはＳｉＣ基板のいずれかであることを特徴とするレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を照射して被加工物を加工するレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスレーザー光を照射して被加工物を加工する技術（以下、単にレーザー加工もしくはレーザー加工技術とも称する）として種々のものがすでに公知である（例えば、特許文献１ないし特許文献４参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されているのは、被加工物たるダイを分割する際に、レーザーアブレーションにより分割予定線に沿って断面Ｖ字形の溝（ブレイク溝）を形成し、この溝を起点としてダイを分割する手法である。一方、特許文献２に開示されているのは、デフォーカス状態のレーザー光を被加工物（被分割体）の分割予定線に沿って照射することにより被照射領域に周囲よりも結晶状態の悪い断面略Ｖ字形の融解改質領域（変質領域）を生じさせ、この融解改質領域の最下点を起点として被加工物を分割する手法である。
【０００４】
特許文献１および特許文献２に開示の技術を用いて分割起点を形成する場合はいずれも、その後の分割が良好に行われるために、レーザー光の走査方向である分割予定線方向に沿って均一な形状のＶ字形断面（溝断面もしくは変質領域断面）を形成することが、重要である。そのための対応として、例えば、１パルスごとのレーザー光の被照射領域（ビームスポット）が前後で重複するようにレーザー光の照射が制御される。
【０００５】
例えば、レーザー加工の最も基本的なパラメータである、繰返し周波数（単位ｋＨｚ）をＲとし、走査速度（単位ｍｍ／ｓｅｃ）をＶとするとき、両者の比Ｖ／Ｒがビームスポットの中心間隔となるが、特許文献１および特許文献２に開示の技術においては、ビームスポット同士に重なりが生じるよう、Ｖ／Ｒが１μｍ以下となる条件で、レーザー光の照射および走査が行われる。
【０００６】
また、特許文献３には、表面に積層部を有する基板の内部に集光点を合わせてレーザー光を照射することによって基板内部に改質領域を形成し、この改質領域を切断の起点とする態様が開示されている。
【０００７】
また、特許文献４には、１つの分離線に対して複数回のレーザー光走査を繰り返し、分離線方向に連続する溝部および改質部と、分離線方向に連続しない内部改質部とを深さ方向の上下に形成する態様が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−９１３９号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０６２０１７号
【特許文献３】特開２００７−８３３０９号公報
【特許文献４】特開２００８−９８４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
レーザー光により分割起点を形成し、その後、ブレーカーにより分割をおこなうという手法は、従来より行われている機械的切断法であるダイヤモンドスクライビングと比較して、自動性・高速性・安定性・高精度性において有利である。
【００１０】
しかしながら、サファイアなどの硬脆性かつ光学的に透明な材料からなる基板の上に、ＬＥＤ構造などの発光素子構造を形成した被加工物をチップ（分割素片）単位に分割する場合、レーザー加工の結果生じる加工痕が、発光素子内部で生じた光を吸収してしまい、素子からの光の取り出し効率を低下させてしまうという問題がある。特に、屈折率の高いサファイア基板を用いた発光素子構造の場合に係る問題が顕著である。
【００１１】
本発明の発明者は、鋭意検討を重ねた結果、被加工物のレーザー光照射位置（被加工位置）に、数μｍ程度のピッチの微細な凹凸を形成して当該位置での全反射率を低下させることが、上述の問題点を解決するうえで有効であるとの知見を得た。
【００１２】
特許文献１ないし特許文献３においては、係る問題点に対する認識があるとは認められず、当然ながらこれを解決する手段についての開示も示唆もなされてはいない。
【００１３】
例えば、特許文献１および特許文献２に開示されているのは、分割予定線方向に沿って均一な形状のＶ字形断面を形成する技術であり、上述のような凹凸を形成する態様とは相反するものである。
【００１４】
一方、特許文献４においては、レーザー光で分離面を完全に溶断する場合に光の取り出し効率が悪化する旨を指摘したうえで、上述したように１つの分離予定線に対して上下に複数回の加工を行う態様を開示しているが、係る態様は、工程が複雑であり、かつタクトタイムを要するという問題がある。
【００１５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、加工痕における光吸収が低減されるレーザー加工を行えるレーザー加工方法およびこれを実現するレーザー加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、所定の光源から出射されたパルスレーザー光を走査しつつ照射することにより、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有する被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態を第１の方向において変調させることによって前記被加工物の表面における照射範囲を前記第１の方向において変調させつつ前記パルスレーザー光を照射することにより、前記第１の方向に連続する部分を有するが、前記第１の方向に垂直な断面の状態が前記第１の方向において変化する前記被加工領域を形成する、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明は、所定の光源から出射されたパルスレーザー光を走査しつつ照射することにより、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有する被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態を第１の方向において変調させることによって前記被加工物の表面における照射範囲を前記第１の方向において変調させつつ前記パルスレーザー光を照射することにより、前記被加工物の表面において前記第１の方向に連続する第１領域と、前記第１領域に連接するが前記第１の方向において不連続部分を有する第２領域と、を有する前記被加工領域を形成する、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光の単位パルスごとのビームスポットが前記第１の方向に沿って離散する照射条件で前記パルスレーザー光を走査することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項３に記載のレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光の繰り返し周波数をＲ（ｋＨｚ）とし、前記パルスレーザー光の前記被加工物に対する相対的な移動速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記被加工物の前記表面における前記被加工領域の前記第１の方向に直交する方向の予定形成幅をＷ（μｍ）とするとき、１０（ｋＨｚ）≦Ｒ≦２００（ｋＨｚ）かつ３０（ｍｍ／ｓｅｃ）≦Ｖ≦１０００（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、前記パルスレーザー光のビームスポットの中心間隔を表すＶ／Ｒが、Ｖ／Ｒ≧１（μｍ）かつＷ／４（μｍ）≦Ｖ／Ｒ≦Ｗ／２（μｍ）という関係をみたす照射条件のもとで前記パルスレーザー光を前記第１の方向に沿って走査することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４に記載のレーザー加工方法であって、Ｖ／Ｒ≧３（μｍ）という関係をみたす照射条件のもとで前記パルスレーザー光を走査することを特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光の照射エネルギーを変調させつつ前記パルスレーザー光を前記第１の方向に走査することにより前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とする。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項１または請求項２に記載のレーザー加工方法であって、それぞれに前記第１の方向に対し所定の角度を有する第２の方向と第３の方向への前記パルスレーザー光の走査を交互に繰り返すことによって、前記被加工物における前記パルスレーザー光の走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とする。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項７に記載のレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光を前記被加工物の移動方向に直交させる方向にて往復走査させることにより、前記パルスレーザー光の前記走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光を照射することによって被照射部分の材料を除去することにより前記被加工領域を形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のレーザー加工方法であって、前記パルスレーザー光を照射することによって前記被加工物に融解改質領域を生じさせることにより前記被加工領域を形成することを特徴とする。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のレーザー加工方法であって、前記基板がサファイア基板、ＧａＮ基板、あるいはＳｉＣ基板のいずれかであることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２の発明は、被加工物を分割する方法であって、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のレーザー加工方法によって、前記加工物に、所定の分割予定線に沿った前記被加工領域を形成する形成工程と、前記被加工物を前記被加工領域に沿って分割する分割工程と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３の発明は、パルスレーザー光を発する光源と、前記光源に対して相対的に移動可能に設けられた、被加工物が載置されるステージと、前記光源からのパルスレーザー光の出射と前記ステージの移動とを制御する制御手段と、を備え、前記被加工物が載置された状態で、前記ステージを前記光源に対して相対的に移動させつつ前記光源から前記パルスレーザー光を出射させることによって、前記パルスレーザー光を走査しつつ前記被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工装置であって、前記被加工物が、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有するものであり、前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、前記制御手段が、前記パルスレーザー光を第１の方向において走査させる際に前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態が前記第１の方向において変調するように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、前記第１の方向に連続する部分を有するが、前記第１の方向に垂直な断面の状態が前記第１の方向において変化する前記被加工領域を形成可能である、ことを特徴とする。
【００３１】
請求項１４の発明は、パルスレーザー光を発する光源と、前記光源に対して相対的に移動可能に設けられた、被加工物が載置されるステージと、前記光源からのパルスレーザー光の出射と前記ステージの移動とを制御する制御手段と、を備え、前記被加工物が載置された状態で、前記ステージを前記光源に対して相対的に移動させつつ前記光源から前記パルスレーザー光を出射させることによって、前記パルスレーザー光を走査しつつ前記被加工物に被加工領域を形成するレーザー加工装置であって、前記被加工物が、光学的に透明な基板と当該基板の上に形成された発光素子構造とを有するものであり、前記パルスレーザー光が、パルス幅が５０ｎｓｅｃ以上であるＹＡＧ３倍高調波であり、前記制御手段が、前記パルスレーザー光を第１の方向において走査させる際に前記光源からの前記パルスレーザー光の照射状態が前記第１の方向において変調するように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、前記被加工物の表面において前記第１の方向に連続する第１領域と、前記第１領域に連接するが前記第１の方向において不連続部分を有する第２領域と、を有する前記被加工領域を形成可能である、ことを特徴とする。
【００３４】
請求項１５の発明は、請求項１３または請求項１４に記載のレーザー加工装置であって、前記制御手段が、前記パルスレーザー光を走査させる際に前記パルスレーザー光の単位パルスごとのビームスポットが前記第１の方向に沿って離散するように前記光源および前記ステージの動作を制御することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、ことを特徴とする。
【００３５】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載のレーザー加工装置であって、前記パルスレーザー光の繰り返し周波数をＲ（ｋＨｚ）とし、前記パルスレーザー光の前記被加工物に対する相対的な移動速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とするとき、１０（ｋＨｚ）≦Ｒ≦２００（ｋＨｚ）かつ３０（ｍｍ／ｓｅｃ）≦Ｖ≦１０００（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、前記パルスレーザー光のビームスポットの中心間隔を表すＶ／Ｒが、Ｖ／Ｒ≧１（μｍ）かつＷ／４（μｍ）≦Ｖ／Ｒ≦Ｗ／２（μｍ）という関係をみたすように、前記制御手段が前記光源および前記ステージの動作を制御する、ことを特徴とする。
【００３６】
請求項１７の発明は、請求項１６に記載のレーザー加工装置であって、前記制御手段が、Ｖ／Ｒ≧３（μｍ）という関係をみたすように前記光源および前記ステージの動作を制御することを特徴とする。
【００３７】
請求項１８の発明は、請求項１３または請求項１４に記載のレーザー加工装置であって、前記制御手段が、前記パルスレーザー光を走査させる際に前記パルスレーザー光の照射エネルギーが変調するように前記光源および前記ステージの動作を制御することにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させる、ことを特徴とする。
【００３８】
請求項１９の発明は、請求項１３または請求項１４に記載のレーザー加工装置であって、前記制御手段が、それぞれに前記第１の方向に対し所定の角度を有する第２の方向と第３の方向への前記パルスレーザー光の走査が交互に繰り返されるように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、前記被加工物における前記パルスレーザー光の走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とする。
【００３９】
請求項２０の発明は、請求項１９に記載のレーザー加工装置であって、前記制御手段が、前記パルスレーザー光を前記ステージの移動方向に直交させる方向にて往復走査させるように前記光源および前記ステージの動作を制御することによって、前記パルスレーザー光の前記走査軌跡を前記第１の方向に沿った分割予定線と繰り返し交互に交差させることにより、前記被加工物の表面における照射範囲を変調させることを特徴とする。
請求項２１の発明は、請求項１３ないし請求項２０のいずれかに記載のレーザー加工装置であって、前記基板がサファイア基板、ＧａＮ基板、あるいはＳｉＣ基板のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
請求項１ないし請求項２１の発明によれば、被加工物を分割する際の分割起点となる被加工領域を、表面側では連続するが底部が不連続である形状に形成することができる。これにより、発光素子構造を分割する場合に、加工痕における光吸収能が抑制された分割素片が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。
【図２】レーザー加工装置５０におけるレーザー光ＬＢの繰り返し周波数と、ステージ７の走査速度と、ビームスポット中心間隔との関係について説明する図である。
【図３】第１変調モードにおけるレーザー光ＬＢの照射態様と、形成される被加工領域ＲＥとの関係を模式的に示す斜視図である。
【図４】第１変調モードにおけるレーザー光ＬＢの照射態様と、形成される被加工領域ＲＥとの関係を模式的に示す上面図および断面図である。
【図５】第２変調モードにおける照射エネルギーＥとビームスポットＢＳのサイズおよび被加工領域ＲＥの形状との関係を模式的に示す図である。
【図６】第３変調モードにおけるビームスポットＢＳの位置と被加工物１０移動方向との関係を模式的に示す図である。
【図７】変形例に係る被加工領域ＲＥの被加工物１０の表面における形状を例示する図である。
【図８】サファイア基板を被加工物１０として第１変調モードにより加工を行った後の、被加工物１０の上面についての光学顕微鏡像である。
【図９】図８に示すサファイア基板を該被加工領域ＲＥを分割起点としてブレイクした結果得られた分割素片１０ａの側面の光学顕微鏡像である。
【図１０】サファイア基板を被加工物１０として第２変調モードにより加工を行った後の、被加工物１０の上面についての光学顕微鏡像である。
【図１１】図１０に示すサファイア基板を該被加工領域ＲＥを分割起点としてブレイクした結果得られた分割素片１０ｂの側面の光学顕微鏡像である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
＜レーザー加工装置の概要＞
図１は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置５０は、レーザー光照射部５０Ａと、観察部５０Ｂと、例えば石英などの透明な部材からなり、被加工物１０をその上に載置するステージ７と、レーザー加工装置５０の種々の動作（観察動作、アライメント動作、加工動作など）を行うコントローラ１とを主として備える。レーザー光照射部５０Ａは、ステージ７に載置された被加工物１０にレーザー光を照射する部位であり、観察部５０Ｂは、該被加工物１０をレーザー光が照射される側（これを表面と称する）から直接に観測する表面観察と、ステージ７に載置された側（これを裏面と称する）から該ステージ７を介して観察する裏面観察とを行う部位である。
【００４３】
ステージ７は、移動機構７ｍによってレーザー光照射部５０Ａと観察部５０Ｂとの間で水平方向に移動可能とされてなる。移動機構７ｍは、図示しない駆動手段の作用により水平面内で所定のＸＹ２軸方向にステージ７を移動させる。これにより、レーザー光照射部５０Ａ内におけるレーザー光照射位置の移動や、観察部５０Ｂ内における観察位置の移動や、レーザー光照射部５０Ａと観察部５０Ｂとの間のステージ７の移動などが実現されてなる。なお、移動機構７ｍについては、所定の回転軸を中心とした、水平面内における回転（θ回転）動作も、水平駆動と独立に行えるようになっている。
【００４４】
また、レーザー加工装置５０においては、表面観察と裏面観察とを適宜に切替可能に行えるようになっている。これにより、被加工物１０の材質や状態に応じた最適な観察を柔軟かつ速やかに行うことが出来る。
【００４５】
ステージ７は、上述したように、石英など透明な部材で形成されているが、その内部には、被加工物１０を吸着固定するための吸気通路となる図示しない吸引用配管が設けられてなる。吸引用配管は、例えば、ステージ７の所定位置を機械加工により削孔することにより設けられる。
【００４６】
被加工物１０をステージ７の上に載置した状態で、例えば吸引ポンプなどの吸引手段１１により吸引用配管に対し吸引を行い、吸引用配管のステージ７載置面側先端に設けられた吸引孔に対し負圧を与えることで、被加工物１０（および透明シート４）がステージ７に固定されるようになっている。なお、図１においては、加工対象である被加工物１０が透明シート４に貼り付けられている場合を例示しているが、透明基板保護シート４の貼付は必須ではない。
【００４７】
レーザー光照射部５０Ａは、ステージ７に載置された被加工物１０に対しレーザー光を照射することによって被加工物１０を加工することができるように構成されている。
【００４８】
より詳細にいえば、レーザー光照射部５０Ａにおいては、レーザー光源ＳＬからレーザー光ＬＢを発し、図示を省略する鏡筒内に備わるダイクロイックミラー５１にて反射させた後、該レーザー光ＬＢを、レーザー光照射部５０Ａにステージ７が位置する状態でステージ７に載置された被加工物１０の被加工部位にて合焦するよう集光レンズ５２にて集光し、被加工物１０に照射する。係るレーザー光ＬＢの照射と、ステージ７の移動とを組み合わせることによって、レーザー光ＬＢを被加工物１０に対して相対的に走査させつつ被加工物１０の加工を行えるようになっている。例えば、被加工物１０の表面に溝加工（スクライビング）を施し、被加工物１０を分割する加工が行える。
【００４９】
なお、レーザー加工装置５０においては、加工処理の際、必要に応じて、合焦位置を被加工物１０の表面から意図的にずらしたデフォーカス状態で、レーザー光ＬＢを照射することも可能となっている。
【００５０】
＜レーザー光源＞
レーザー光源ＳＬとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いるのが好適な態様である。あるいは、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザーやその他の固体レーザーを用いる態様であってもよい。さらには、レーザー光源ＳＬは、Ｑスイッチ付きであることが好ましい。
【００５１】
また、レーザー光源ＳＬから発せられるレーザー光ＬＢの波長や出力、パルスの繰り返し周波数、パルス幅の調整などは、コントローラ１の照射制御部２３により実現される。加工モード設定データＤ２に従った所定の設定信号が加工処理部２５から照射制御部２３に対し発せられると、照射制御部２３は、該設定信号に従って、レーザー光ＬＢの照射条件を設定する。
【００５２】
本実施の形態においては、レーザー光ＬＢの波長は１５０ｎｍ〜５６３ｎｍの波長範囲に属することが好ましく、なかでもＮｄ：ＹＡＧレーザーをレーザー光源ＳＬとする場合は、その３倍高調波（波長約３５５ｎｍ）を用いるのが好適な態様である。また、パルスの繰り返し周波数は１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであることが好ましく、パルス幅は、５０ｎｓｅｃ以上であることが好適である。
【００５３】
レーザー光ＬＢは、集光レンズ１８によって１μｍ〜１０μｍ程度のビーム径に絞られて照射されることが好ましい。係る場合、レーザー光ＬＢの照射におけるピークパワー密度はおおよそ１ＧＷ／ｃｍ2〜１０ＧＷ／ｃｍ2となる。
【００５４】
なお、レーザー光源ＳＬから出射されるレーザー光ＬＢの偏光状態は、円偏光であっても直線偏光であってもよい。ただし、直線偏光の場合、結晶性被加工材料中での加工断面の曲がりとエネルギー吸収率の観点から、偏光方向が走査方向と略平行にあるように、例えば両者のなす角が±１°以内にあるようにされることが好ましい。また、出射光が直線偏光の場合、レーザー加工装置５０は図示しないアッテネータを備えることが好ましい。アッテネータはレーザー光ＬＢの光路上の適宜の位置に配置され、出射されたレーザー光ＬＢの強度を調整する役割を担う。
【００５５】
＜照明系および観察系＞
観察部５０Ｂは、ステージ７に載置された被加工物１０に対してステージ７の上方から落射照明光源Ｓ１からの落射照明光Ｌ１の照射と斜光照明光源Ｓ２からの斜光透過照明光Ｌ２の照射とを重畳的に行いつつ、ステージ７の上方側からの表面観察手段６による表面観察と、ステージ７の下方側からの裏面観察手段１６による裏面観察とを、行えるように構成されている。
【００５６】
具体的には、落射照明光源Ｓ１から発せられた落射照明光Ｌ１が、図示を省略する鏡筒内に設けられたハーフミラー９で反射され、被加工物１０に照射されるようになっている。また、観察部５０Ｂは、ハーフミラー９の上方（鏡筒の上方）に設けられたＣＣＤカメラ６ａと該ＣＣＤカメラ６ａに接続されたモニタ６ｂとを含む表面観察手段６を備えており、落射照明光Ｌ１を照射させた状態でリアルタイムに被加工物１０の明視野像の観察を行うことが出来るようになっている。
【００５７】
また、観察部５０Ｂにおいては、ステージ７の下方に、より好ましくは、後述するハーフミラー１９の下方（鏡筒の下方）に設けられたＣＣＤカメラ１６ａと該ＣＣＤカメラ１６ａに接続されたモニタ１６ｂとを含む裏面観察手段１６を備えている。なお、モニタ１６ｂと表面観察手段６に備わるモニタ６ｂとは共通のものであってもよい。
【００５８】
また、ステージ７の下方に備わる同軸照明光源Ｓ３から発せられた同軸照明光Ｌ３が、図示を省略する鏡筒内に設けられたハーフミラー１９で反射され、集光レンズ１８にて集光されたうえで、ステージ７を介して被加工物１０に照射されるようになっていてもよい。さらに好ましくは、ステージ７の下方に斜光照明光源Ｓ４を備えており、斜光照明光Ｌ４をステージ７を介して被加工物１０に対して照射できるようになっていてもよい。これらの同軸照明光源Ｓ３や斜光照明光源Ｓ４は、例えば被加工物１０の表面側に不透明な金属層などがあって表面側からの観察が該金属層からの反射が生じて困難な場合など、被加工物１０を裏面側から観察する際に好適に用いることできる。
【００５９】
＜コントローラ＞
コントローラ１は、上述の各部の動作を制御し、後述する種々の態様での被加工物１０の加工処理を実現させる制御部２と、レーザー加工装置５０の動作を制御するプログラム３ｐや加工処理の際に参照される種々のデータを記憶する記憶部３とをさらに備える。
【００６０】
制御部２は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものであり、記憶部３に記憶されているプログラム３ｐが該コンピュータに読み込まれ実行されることにより、種々の構成要素が制御部２の機能的構成要素として実現される。
【００６１】
具体的には、制御部２は、移動機構７ｍによるステージ７の駆動や集光レンズ１８の合焦動作など、加工処理に関係する種々の駆動部分の動作を制御する駆動制御部２１と、ＣＣＤカメラ６ａおよび１６ａによる撮像を制御する撮像制御部２２と、レーザー光源ＳＬからのレーザー光ＬＢの照射を制御する照射制御部２３と、吸引手段１１によるステージ７への被加工物１０の吸着固定動作を制御する吸着制御部２４と、与えられた加工位置データＤ１および加工モード設定データＤ２に従って加工対象位置への加工処理を実行させる加工処理部２５とを、主として備える。
【００６２】
記憶部３は、ＲＯＭやＲＡＭおよびハードディスクなどの記憶媒体によって実現される。なお、記憶部３は、制御部２を実現するコンピュータの構成要素によって実現される態様であってもよいし、ハードディスクの場合など、該コンピュータとは別体に設けられる態様であってもよい。
【００６３】
なお、レーザー加工装置５０に対してオペレータが与える種々の入力指示は、コントローラ１において実現されるＧＵＩを利用して行われるのが好ましい。例えば、加工処理部２５の作用により加工処理用メニューがＧＵＩにて提供される。
【００６４】
＜アライメント動作＞
レーザー加工装置５０においては、加工処理に先立ち、観察部５０Ｂにおいて、被加工物１０の配置位置を微調整するアライメント動作が行えるようになっている。アライメント動作は、被加工物１０に定められているＸＹ座標軸をステージ７の座標軸と一致させるために行う処理である。アライメント動作は、公知の技術を適用して実行することが可能であり、加工パターンに応じて適宜の態様にて行われればよい。例えば、１つの母基板を用いて作製された多数個のデバイスチップを切り出す場合など、被加工物１０の表面に繰り返しパターンが形成されているような場合であれば、パターンマッチングなどの手法を用いることで適切なアライメント動作が実現される。この場合、概略的にいえば、被加工物１０に形成されている複数のアライメント用マークの撮像画像をＣＣＤカメラ６ａあるいは１６ａが取得し、それらの撮像画像の撮像位置の相対的関係に基づいて加工処理部２５がアライメント量を特定し、駆動制御部２１が該アライメント量に応じて移動機構７ｍによりステージ７を移動させることによって、アライメントが実現される。
【００６５】
係るアライメント動作を行うことによって、加工処理における加工位置が正確に特定される。なお、アライメント動作終了後、被加工物１０を載置したステージ７はレーザー光照射部５０Ａへと移動し、引き続いてレーザー光ＬＢを照射することによる加工処理が行われることになる。なお、観察部５０Ｂからレーザー光照射部５０Ａへのステージ７の移動は、アライメント動作時に想定された加工予定位置と実際の加工位置とがずれないように保証されている。
【００６６】
＜加工モード＞
本実施の形態に係るレーザー加工装置５０は、レーザー光ＬＢを（相対的に）走査することによる加工処理（レーザー加工）を、種々の加工モードにて行えるようになっている点で特徴的である。これは、レーザー光源ＳＬからのレーザー光ＬＢの照射条件とステージ７を移動させることによる被加工物１０に対するレーザー光ＬＢの走査条件の組合せを違えることで実現される。
【００６７】
加工モードは、レーザー光ＬＢの走査方向の任意の位置における該走査方向に垂直な加工断面が略同一となる照射条件でレーザー光ＬＢを分割予定位置に沿って連続的に照射する連続モードと、被加工物の表面におけるレーザー光ＬＢの照射範囲が変調される照射条件でレーザー光ＬＢを照射する変調モードとに大別される。変調モードには、レーザー光の照射条件や走査条件が異なる種々の態様があり、レーザー加工装置５０においては、そのうちの少なくとも１つが実行可能とされてなる。
【００６８】
概略的に言えば、連続モードは、分割予定線Ｌに沿って均一な被加工領域（あるいは加工痕）を形成するモードであり、変調モードは、分割予定線Ｌに沿って凹凸形状を有する被加工領域（あるいは加工痕）を形成するモードであるといえる。
【００６９】
なお、除去加工の場合は加工溝の断面が加工断面に該当し、融解改質法の場合は、変質領域の断面が加工断面に該当する。
【００７０】
加工モードは、例えば、加工処理部２５の作用によりコントローラ１においてオペレータに利用可能に提供される加工処理メニュー従って選択できるのが好適である。コントローラ１の記憶部３には、被加工物１０についての分割予定線Ｌ（図３）の位置を記述した加工位置データＤ１が記憶されるとともに、個々の加工モードにおけるレーザー加工の態様に応じた、レーザー光の個々のパラメータについての条件やステージ７の駆動条件（あるいはそれらの設定可能範囲）などが記述された加工モード設定データＤ２が記憶されている。加工処理部２５は、加工位置データＤ１を取得するとともに選択された加工モードに対応する条件を加工モード設定データＤ２から取得し、当該条件に応じた動作が実行されるよう、駆動制御部２１や照射制御部２３その他を通じて対応する各部の動作を制御する。
【００７１】
連続モードでの加工は、特許文献１や特許文献２に開示されているような従来のレーザー加工装置においても行われる公知の加工処理態様であるので、本実施の形態においては詳細な説明を省略する。以下においては、本実施の形態に係るレーザー加工装置５０に固有の、変調モードでの加工について詳説する。
【００７２】
＜第１変調モード：ビームスポットが離散するようにレーザー光照射＞
図２は、レーザー加工装置５０におけるレーザー光ＬＢの繰り返し周波数と、ステージ７の移動速度と、ビームスポット中心間隔との関係について説明する図である。
【００７３】
レーザー光の繰り返し周波数がＲ（ｋＨｚ）である場合、１／Ｒ（ｍｓｅｃ）ごとに１つのレーザーパルスがレーザー光源ＳＬから発せられることになる。被加工物１０が載置されたステージ７が速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する場合、あるパルスが発せられてから次のレーザーパルスが発せられる間に、被加工物１０はＶ×（１／Ｒ）＝Ｖ／Ｒ（μｍ）だけ移動することになるので、あるレーザーパルスのビーム中心位置と次に発せられるレーザーパルスのビーム中心位置との間隔、つまりはビームスポット中心間隔Δ（μｍ）は、Δ＝Ｖ／Ｒで定まる。
【００７４】
このことから、被加工物の表面におけるビーム径ＤがΔ＝Ｖ／Ｒよりも大きければ、個々のレーザーパルスは重なるものの、ビーム径ＤがΔ＝Ｖ／Ｒよりも小さい場合は、個々のレーザーパルスは重ならないことになる。第１の変調モードは、このことを利用して、レーザー加工を行うモードである。
【００７５】
図３および図４は、第１変調モードにおけるレーザー光ＬＢの照射態様と、形成される被加工領域ＲＥとの関係を模式的に示す図である。図３は、斜視図である。図３および図４には便宜上、分割予定線Ｌの方向をｘ軸方向、被加工物１０の表面においてｘ軸と直交する方向をｙ軸方向、被加工物１０の表面に直交する方向をｚ軸方向とする三次元座標を付している（以降の図においても同様）。図４は、被加工領域ＲＥのＸＹ上面図（中央の図）、Ａ−Ａ’断面図（右側の図）、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、およびＤ−Ｄ’断面図（左側の図）である。Ａ−Ａ’断面図は、分割予定線Ｌに平行な面における断面図である。Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、およびＤ−Ｄ’断面図は、分割予定線Ｌ上の異なる位置での分割予定線Ｌに垂直な面における断面図である。
【００７６】
第１変調モードにおいては、レーザー光ＬＢの単位パルスごとのビームスポットＢＳが分割予定線Ｌの方向において離散的に位置する照射条件で、レーザー光ＬＢを照射する。これは、ビーム径Ｄとビームスポット中心間隔Δ＝Ｖ／Ｒとが、Ｄ＜Δなる関係をみたすことで実現される。具体的には、１０（ｋＨｚ）≦Ｒ≦２００（ｋＨｚ）、３０（ｍｍ／ｓｅｃ）≦Ｖ≦１０００（ｍｍ／ｓｅｃ）、Ｄ＜Ｖ／ＲかつＷ／４（μｍ）≦Ｖ／Ｒ≦Ｗ／２（μｍ）なる範囲でレーザー光の照射条件およびステージ７の駆動条件が設定可能であるように加工モード設定データＤ２に記述がなされる。ここで、Ｗは分割予定線Ｌに垂直な方向における加工予定幅である。
【００７７】
なお、レーザー光ＬＢを分割予定線Ｌの方向に沿って走査する際にビームスポットＢＳが離散的に位置するということは、分割予定線Ｌの方向においてレーザー光ＬＢが照射される箇所と照射されない箇所とが存在することであるので、被加工物の表面における照射範囲を変調させてレーザー光ＬＢを照射する態様に該当する。
【００７８】
このような条件の下でレーザー光を走査すると、図３および図４に示すような形状の被加工領域ＲＥが形成される。概略的には、被加工領域ＲＥは、個々のレーザーパルスのビームスポットは離散しているにもかかわらず、個々のレーザーパルスによって形成される略楕円錐状（もしくは略くさび形状）の単位被加工領域ＲＥｕが分割予定線Ｌの方向に多数連接してなる形状を有する。
【００７９】
より詳細には、被加工領域ＲＥは、被加工物１０の表面において連続する一方で、図３および図４のＢ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、およびＤ−Ｄ’断面図に示すように、分割予定線Ｌに垂直な方向についての幅および断面形状が分割予定線Ｌ方向（ｘ軸方向）の位置により異なっている。すなわち、被加工領域ＲＥは、分割予定線Ｌの方向（ｘ軸方向）に連続する部分を有するが、ｘ軸方向に垂直な断面（ｙｚ断面）の状態がｘ軸方向において変化する形状を有しているともいえる。なお、図４に示す場合においては、被加工領域ＲＥは、被加工物１０の表面近傍におけるｙ軸方向の加工幅が、ｘ軸方向に沿ってｗ１〜ｗ３の間で変化するように形成されてなる。仮に、Ｃ−Ｃ’断面における当該加工幅ｗ２が加工予定幅Ｗと等しいとすると、第１変調モードでの加工は、加工予定幅Ｗより大きい加工幅を有する領域と加工予定幅Ｗより小さい加工幅を有する領域とを繰り返し交互に形成していく態様であると捉えることもできる。ただし、実際の加工においては、ｗ１≒ｗ２、ｗ３≒ｗ２となる場合もある。
【００８０】
また、別の見方をすれば、図４のＡ−Ａ’断面図に示すように、被加工領域ＲＥは、被加工物１０の表面近傍においてｘ軸方向に連続する連続領域ＲＥ１と、ｙ軸方向において連続領域ＲＥ１に連接するが、ｘ軸方向には不連続である不連続領域ＲＥ２とから構成されているともいえる。
【００８１】
いずれにせよ、被加工領域ＲＥは、ｘｙ断面およびｚｘ断面において、つまりはｘ軸方向に沿って、凹凸を有するものとなっている。凹凸のピッチは、レーザー光ＬＢの照射条件やステージ７の駆動条件によっても異なるが、数μｍ〜十数μｍ程度である。
【００８２】
ＶやＲの具体的な値は被加工物１０の材質や吸収率、熱伝導率、融点などを勘案して適宜に定められてよい。また、パルスの照射エネルギーは１０μＪ〜１０００μＪの範囲内で適宜に定められてよい。
【００８３】
なお、Ｖ／Ｒ＜Ｗ／４（μｍ）の場合は、単位被加工領域ＲＥｕの重なりが大きくなって加工予定幅と実際の加工幅との差が小さくなり、実質的に連続モードでの加工と差異がなくなってしまう。一方、Ｖ／Ｒ＞Ｗ／２（μｍ）なる場合は、隣り合うビームスポットの距離が大きくなり過ぎるために、結果として個々の単位被加工領域ＲＥｕが連接しなくなるため好ましくない。
【００８４】
＜第２変調モード：エネルギー変調＞
上述の第１変調モードは、Ｖ／Ｒ＞Ｄなる条件のもとで加工を行うことを特徴とするモードであったが、第２変調モードは、Ｖ／Ｒ≦Ｄという条件の下で加工を行えるモードである。すなわち、隣接するビームスポットが重なりを有する状態でレーザー光ＬＢが照射される条件下でも取り得る加工モードである。
【００８５】
一般に、照射されるレーザーパルスの照射エネルギーＥが大きいほど、被加工物１０の厚み方向のより深い領域までが加工され、表面における加工範囲も広がる。第２変調モードでは、このことを利用する加工モードである。
【００８６】
図５は、第２変調モードにおける照射エネルギーＥとビームスポットＢＳのサイズおよび被加工領域ＲＥの形状との関係を模式的に示す図である。第２変調モードにおいては、レーザー光ＬＢを分割予定線Ｌに沿って走査させる際に、レーザー光ＬＢの照射エネルギーが、図５に示すように最小値Ｅminと最大値Ｅmaxとの間で周期的に変化するように加工処理部２５が各部の動作を制御する。つまりは、レーザー加工装置５０は、照射エネルギーを変調させつつレーザー光が走査を行うように制御される。すると、照射エネルギーの値に応じて、被加工物１０の表面におけるレーザー光ＬＢのビームスポットＢＳのサイズが変化する。図５においては、Ｅ＝ＥminのときのビームスポットＢＳ（ＢＳ１）と、Ｅ＝ＥmaxのときのビームスポットＢＳ（ＢＳ２）とを例示しているが、これらの中間のサイズも取り得る。これにより、結果として、図４と同様の形状の被加工領域ＲＥが形成される。
【００８７】
具体的には、５（μＪ）≦Ｅmin≦１００（μＪ）、および２０（μＪ）≦Ｅmax≦１０００（μＪ）をみたすようにＥminとＥmaxが定められる。また、第２モードにおいては、５０（ｋＨｚ）≦Ｒ≦２００（ｋＨｚ）、５０（ｍｍ／ｓｅｃ）≦Ｖ≦１０００（ｍｍ／ｓｅｃ）という範囲をみたすようにＲとＶの値が設定される。また、変調周期は２μｍ〜２０μｍ程度とするのが好適である。第２変調モードに関しては、これらの設定範囲が加工モード設定データＤ２に記述される。
【００８８】
図５からわかるように、照射エネルギーＥを変調させるということは結局のところ加工に有効な実質のビームスポット径を変調させることになるので、第２変調モードも、被加工物の表面における照射範囲を変調させてレーザー光ＬＢを照射する態様に該当する。
【００８９】
＜第３変調モード：レーザー光を分割予定線と直交する方向に走査＞
第３変調モードは、分割予定線と直交する方向にレーザー光ＬＢを走査させつつ、単位パルスごとのビームスポットＢＳが離散的に位置するように、レーザー光ＬＢを照射する加工モードである。
【００９０】
図６は、第３変調モードにおけるビームスポットＢＳの位置と被加工物１０の移動方向との関係を模式的に示す図である。第３変調モードにおいては、被加工物１０が載置されたステージ７を分割予定線Ｌがｘ軸方向に沿うように移動させる一方で、図６において矢印ＡＲ１にて示すように、分割予定線Ｌに垂直な方向（ｙ軸方向）にレーザー光ＬＢを往復走査させる。これは、レーザー加工装置５０が、レーザー光源ＳＬあるいはレーザー光ＬＢの照射経路の途中にガルバノミラーなどの走査機構を備えることで実現される。
【００９１】
あるレーザーパルスが発せられたときのビームスポット中心と、次のレーザーパルスが発せられたときのビームスポット中心との距離を、レーザー光ＬＢのｙ軸方向への走査幅ｐ（μｍ）と合致させるとすると、上述したように、１／Ｒ（ｍｓｅｃ）ごとに１つのレーザーパルスがレーザー光源ＳＬから発せられることから、ｙ軸方向への走査速度がｐ／（１／Ｒ）＝ｐＲである場合、図６に示すように、分割予定線Ｌを挟んで交互にビームスポットＢＳが位置するように、レーザー光ＬＢが照射されることになる。
【００９２】
このとき、レーザー光ＬＢはｙ軸方向に往復走査するだけであるが、被加工物１０はｘ軸方向に移動するので、ｘ軸方向については、第１変調モードと同様に、Δ＝Ｖ／ＲをみたすようにビームスポットＢＳが離散的に位置することになる。
【００９３】
結果として、被加工物１０においては、図６に示すように、レーザー光ＬＢの走査軌跡Ｔは、分割予定線Ｌと繰り返し交互に交差するようになる。いわば、分割予定線Ｌを軸としてジグザグな走査軌跡Ｔをたどってレーザー光ＬＢが照射されることになる。
【００９４】
係る第３変調モードの場合、分割予定線Ｌの方向（ｘ軸方向）に沿ってみれば、レーザー光ＬＢのｙ軸方向についての照射位置および照射範囲が変化している（照射されない位置も存在する）。従って、係る場合も、被加工物の表面における照射範囲を変調させてレーザー光ＬＢを照射する態様に該当する。
【００９５】
第３変調モードによるレーザー光ＬＢの照射の結果、図６に示すような表面形状を有する被加工領域ＲＥが形成される。この場合の被加工領域ＲＥは、概略的には、個々のレーザーパルスのビームスポットは離散しているにもかかわらず、個々のレーザーパルスによって形成される略楕円錐状（もしくは略くさび形状）の単位被加工領域ＲＥｕが走査軌跡Ｔに沿って多数連接してなる形状を有する。
【００９６】
この場合も、被加工領域ＲＥは、被加工物１０の表面において連続する一方で、分割予定線Ｌに垂直な方向についての幅および断面形状が分割予定線Ｌ方向（ｘ軸方向）の位置により異なるものとなっている。すなわち、被加工領域ＲＥは、分割予定線Ｌの方向（ｘ軸方向）に連続する部分を有するが、ｘ軸方向に垂直な断面（ｙｚ断面）の状態がｘ軸方向において変化する形状を有しているともいえる。
【００９７】
また、図示は省略するが、第３変調モードで得られる被加工領域ＲＥも、被加工物１０の表面近傍においてｘ軸方向に連続する連続領域と、ｙ軸方向において連続領域に連接するが、ｘ軸方向には不連続である不連続領域とから構成される。
【００９８】
すなわち、第３変調モードで得られる被加工領域ＲＥについても、ｘｙ断面およびｚｘ断面において、つまりはｘ軸方向に沿って、凹凸を有するものとなっている。凹凸のピッチは、レーザー光ＬＢの照射条件やステージ７の駆動条件によっても異なるが、数μｍ〜十数μｍ程度である。
【００９９】
第３変調モードにおいては、単位パルスごとのビームスポットＢＳが離散的に位置するため、ビーム径Ｄとビームスポット中心間隔Δ＝Ｖ／Ｒと走査幅とが、Ｄ＜（Δ2＋ｐ2）1/2なる関係をみたすことになる。また、１０（ｋＨｚ）≦Ｒ≦２００（ｋＨｚ）、３０（ｍｍ／ｓｅｃ）≦Ｖ≦１０００（ｍｍ／ｓｅｃ）なる範囲でレーザー光の照射条件およびステージ７の駆動条件が設定可能であるように加工モード設定データＤ２に記述がなされる。なお、１（μｍ）≦ｐ≦３（μｍ）である。例えば、ｐ＝１．５μｍ程度に設定するのが好適である。ＶやＲの具体的な値は被加工物１０の材質や吸収率、熱伝導率、融点などを勘案して適宜に定められてよい。また、パルスの照射エネルギーは１０μＪ〜１０００μＪの範囲内で適宜に定められてよい。
【０１００】
＜第３変調モードの変形例＞
上述の第３変調モードでは、単位パルスごとのビームスポットＢＳが離散的に位置するようにしているが、分割予定線Ｌと直交する方向にレーザー光ＬＢを走査させつつも、隣接するビームスポットが重なりを有する態様での加工も可能である。
【０１０１】
図７は、係る場合に形成される被加工領域ＲＥの、被加工物１０の表面における形状を例示する図である。この場合、走査軌跡Ｔ’は分割予定線Ｌと繰り返し交互に交差するようになる。そして、被加工領域ＲＥはｘｙ断面においては凹凸を有するものの、ｚｘ断面においては略連続的に形成される。
【０１０２】
＜変調モードによる分割起点の形成＞
上述のような第１ないし第３変調モードによる加工は、サファイア、ＧａＮ、あるいはＳｉＣなどの硬脆なかつ光学的に透明な材料からなる基板の上に、ＬＥＤ構造などの発光素子構造を形成した被加工物１０をチップ（分割素片）単位に分割する場合の、分割起点の形成に特に好適である。
【０１０３】
すなわち、上述した変調モードを用いて、数μｍ程度のピッチの微細な凹凸形状を有する被加工領域ＲＥを形成し、該被加工領域を分割起点として被加工物をブレイクしてチップを得るようにする。なお、係るブレイクは、例えば、被加工物１０の上面から被加工領域ＲＥを挟んで相反する側にそれぞれ、被加工領域ＲＥを軸として相反する向きの力を作用させることで実現可能である。この場合、被加工領域ＲＥの最下端部が起点となって、被加工物１０の下方へと分割が進行する。これにより、被加工物１０の上下面と略垂直なブレイク面が形成される。
【０１０４】
被加工領域ＲＥを形成した部位は加工痕として残るが、当該部位は、変調モードで加工を行った結果形成された凹凸を有するので、全反射しにくい形状となっている。これにより、当該部位における光吸収は抑制され、当該部位においても、内部で発光した光が効率的に外部に透過する。
【０１０５】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、上述した第１ないし第３変調モードのいずれかを用いることで、被加工物を分割する際の分割起点となる被加工領域を、表面側では連続するが底部が不連続である形状に形成することができる。これにより、発光素子構造を被加工物として分割を行うようにすれば、加工痕における光吸収能が抑制された、光取り出し効率の優れた発光素子チップを得ることができる。
【実施例】
【０１０６】
（実施例１）
図８は、サファイア基板を被加工物１０として第１変調モードにより除去加工を行った後の、被加工物１０の上面についての光学顕微鏡像である。図面視左右方向に一様に延在しているのが、被加工領域ＲＥの表面部分（連続領域ＲＥ１に相当）である。なお、加工は、Ｒ６６ｋＨｚ、Ｖ２００ｍｍ／ｓｅｃ、照射エネルギー１．５Ｗ、デフォーカス値−１２μｍという条件の下で行われた。
【０１０７】
また、図９は、係る加工の後、図８に示すサファイア基板を該被加工領域ＲＥを分割起点としてブレイクした結果得られた分割素片１０ａの側面の光学顕微鏡像である。
【０１０８】
図９においては、連続領域ＲＥ１に相当する加工痕Ｍ１と、不連続領域ＲＥ２に相当する加工痕Ｍ２と、平坦なブレイク面Ｆとが確認される。特に、不連続領域ＲＥ２においては、略くさび形状の微細領域が略等間隔で離散的に存在している。これが単位被加工領域ＲＥｕに相当し、ブレイク時には、それらの微細領域の間でのみ破断が生じている。すなわち、図９からは、分割素片１０ａに、被加工領域ＲＥに由来する凹凸形状が形成されていることが確認される。
【０１０９】
（実施例２）
図１０は、サファイア基板を被加工物１０として第２変調モードにより除去加工を行った後の、被加工物１０の上面についての光学顕微鏡像である。実施例１と同様に、図面視左右方向に一様に延在しているのが、被加工領域ＲＥの表面部分である。なお、加工は、Ｒ＝１００ｋＨｚ、Ｖ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ、デフォーカス値＝−１０μｍとし、照射エネルギーを１４μＪ〜２０μＪの範囲として、１５μｍ周期で変調させる条件で行った。
【０１１０】
また、図１１は、係る加工の後、図１０に示すサファイア基板を該被加工領域ＲＥを分割起点としてブレイクした結果得られた分割素片１０ｂの側面の光学顕微鏡像である。
【０１１１】
図１１においても、略くさび形状の微細領域が略等間隔で離散的に存在している不連続領域ＲＥ２に相当する加工痕Ｍ３が確認される。すなわち、図１１からは、分割素片１０ｂにおいても、被加工領域ＲＥに由来する凹凸形状が形成されていることが確認される。
【符号の説明】
【０１１２】
４  透明シート
７  ステージ
７ｍ  移動機構
１０  被加工物
１０ａ、１０ｂ  分割素片
１８  集光レンズ
５０  レーザー加工装置
ＢＳ  ビームスポット
Ｆ  ブレイク面
Ｌ  分割予定線
ＬＢ  レーザー光
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  加工痕
ＲＥ  被加工領域
ＲＥ１  連続領域
ＲＥ２  不連続領域
ＲＥｕ  単位被加工領域
ＳＬ  レーザー光源
Ｔ、Ｔ’  走査軌跡
Ｗ  加工予定幅
ｐ  走査幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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