(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地基板上に複数のＬＥＤ単位パターンを２次元的に繰り返し配置してなるＬＥＤパターン付き基板を加工する方法であって、
前記ＬＥＤパターン付き基板を分割予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記ＬＥＤパターン付き基板を格子状にスクライブし、前記レーザー光の被照射位置において、
溝部と、
前記溝部をなす面において前記下地基板の構成材料が変質してなる加工変質層と、
からなる被加工領域を形成するスクライブ工程と、
前記スクライブ工程を経た前記ＬＥＤパターン付き基板をエッチング液に浸漬することにより、前記被加工領域から前記加工変質層を除去するとともに前記溝部において前記下地基板を露出させることによって、スクライブラインを得るエッチング工程と、
前記エッチング工程を経た前記ＬＥＤパターン付き基板を前記スクライブラインに沿ってブレイクすることにより個片化するブレイク工程と、
を備えることを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
前記ＬＥＤパターン付き基板のパターン形成面に保護膜を形成する保護膜形成工程、
を行った上で前記スクライブ工程を行い、
前記保護膜を除去する保護膜除去工程、
を行ったうえで前記ブレイク工程を行う、
ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
前記保護膜除去工程を経た前記ＬＥＤパターン付き基板に、前記複数のＬＥＤ単位パターンのそれぞれに対応した電極を形成する電極形成工程、
をさらに備え、
前記電極が形成された前記ＬＥＤパターン付き基板を前記ブレイク工程においてブレイクする、
ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
前記下地基板がサファイア基板であり、
前記エッチング液が熱リン酸、熱リン酸と熱硫酸の混酸、または熱溶融水酸化カリウムのいずれかである、
ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
前記スクライブ工程においては、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前記分割予定線に沿って照射することにより、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ＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
前記スクライブ工程においては、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前記分割予定線に沿って照射することにより、
前記ＬＥＤパターン付き基板の表面において第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ＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
前記スクライブ工程においては、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前記分割予定線に沿って照射することにより、略楕円錐状もしくは略くさび形状の単位被加工領域が第１の方向に多数連接してなる前記被加工領域を形成する、
ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項８】
請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
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ＬＥＤパターン付き基板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ＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【請求項９】
請求項８に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
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ＬＥＤパターン付き基板に対する相対的な移動速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記ＬＥＤパターン付き基板の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ＬＥＤパターン付き基板の前記表面における照射範囲を変調させる、
ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に複数の単位パターンを２次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板を個片化するための加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ素子は、例えばサファイアなどの基板（ウェハ、母基板）上にＬＥＤ素子の単位パターンを２次元的に繰り返し形成してなるパターン付き基板（ＬＥＤパターン付き基板）を、格子状に設けられたストリートと称されるブレイク位置にてブレイク（分割）し、素片化（チップ化）する、というプロセスにて製造される。係るブレイクに際しその起点となる分割起点を形成する手法としては、アブレーション法や、ＬＭＡ（レーザー融解改質）法などのレーザースクライビング法が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６５２２６号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０６２０１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザースクライビングという加工手法によって分割起点を形成し、その後ブレイクを行う場合、アブレーション法を用いるにせよ、ＬＭＡ（レーザー融解改質）法を用いるにせよ、レーザー光の照射後には基板表面に加工変質層が形成される。この加工変質層が残存していると、ＬＥＤ素子の発光部分からの光が吸収されてしまい、光の取り出し効率（つまりは輝度）が低下するという問題がある。
【０００５】
この加工変質層の形成容積を極力縮小することで輝度低下を抑える方法も提案されているが、一定程度の加工変質層が残存する限りは、多少の輝度の低下は避けられない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ブレイク後のＬＥＤチップに加工変質層の残存しないパターン付き基板の加工方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、下地基板上に複数のＬＥＤ単位パターンを２次元的に繰り返し配置してなるＬＥＤパターン付き基板を加工する方法であって、前記ＬＥＤパターン付き基板を分割予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記ＬＥＤパターン付き基板を格子状にスクライブし、前記レーザー光の被照射位置において、溝部と、前記溝部をなす面において前記下地基板の構成材料が変質してなる加工変質層と、からなる被加工領域を形成するスクライブ工程と、前記スクライブ工程を経た前記ＬＥＤパターン付き基板をエッチング液に浸漬することにより、前記被加工領域から前記加工変質層を除去するとともに前記溝部において前記下地基板を露出させることによって、スクライブラインを得るエッチング工程と、前記エッチング工程を経た前記ＬＥＤパターン付き基板を前記スクライブラインに沿ってブレイクすることにより個片化するブレイク工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記ＬＥＤパターン付き基板のパターン形成面に保護膜を形成する保護膜形成工程、を行った上で前記スクライブ工程を行い、前記保護膜を除去する保護膜除去工程、を行ったうえで前記ブレイク工程を行う、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記保護膜除去工程を経た前記ＬＥＤパターン付き基板に、前記複数のＬＥＤ単位パターンのそれぞれに対応した電極を形成する電極形成工程、をさらに備え、前記電極が形成された前記ＬＥＤパターン付き基板を前記ブレイク工程においてブレイクする、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記下地基板がサファイア基板であり、前記エッチング液が熱リン酸、熱リン酸と熱硫酸の混酸、または熱溶融水酸化カリウムのいずれかである、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記スクライブ工程においては、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前記分割予定線に沿って照射することにより、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。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記スクライブ工程においては、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前記分割予定線に沿って照射することにより、前記ＬＥＤパターン付き基板の表面において第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。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記スクライブ工程においては、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前記分割予定線に沿って照射することにより、略楕円錐状もしくは略くさび形状の単位被加工領域が第１の方向に多数連接してなる前記被加工領域を形成する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、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ＬＥＤパターン付き基板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。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項８に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、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ＬＥＤパターン付き基板に対する相対的な移動速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記ＬＥＤパターン付き基板の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ＬＥＤパターン付き基板の前記表面における照射範囲を変調させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１ないし請求項９の発明によれば、ＬＥＤパターン付き基板にレーザー光によってスクライブ加工処理を行い、これに続いてウェットエッチング処理を行うことによって加工変質層を除去したうえで、基板ブレイクによる個片化を行うようにすることで、従来よりも光の取り出し効率の優れたＬＥＤ素子を効率的かつ確実に得ることが出来る。
【００１７】
特に、請求項５ないし請求項９の発明によれば、個片化後にＬＥＤチップの端部となる被加工領域に凹凸を形成することで、光の取り出し効率がより優れたＬＥＤ素子を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＬＥＤパターン付き基板１０に対し行う加工処理の概略手順を示す図である。
【図２】加工処理前のＬＥＤパターン付き基板１０の構成を示す概略断面図である。
【図３】保護膜１０３が形成されたＬＥＤパターン付き基板１０を示す図である。
【図４】スクライブ加工処理の様子を模式的に示す図である。
【図５】スクライブ加工処理後のＬＥＤパターン付き基板１０を示す図である。
【図６】図５の破線部Ａを中心とする部分拡大図である。
【図７】ＬＥＤパターン付き基板１０をブレイクする様子を示す模式図である。
【図８】スクライブ加工処理に用いるレーザー光ＬＢの繰り返し周波数と、ＬＥＤパターン付き基板を載置するステージの移動速度と、レーザー光ＬＢの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９】離散加工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１０】離散加工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１１】連続加工モードおよび離散加工モードでの加工を実行可能なレーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。
【図１２】エッチング処理を行う前のＬＥＤパターン付き基板１０についての、被加工領域ＲＥに沿った破断面のＳＥＭ像である。
【図１３】エッチング処理を行った後のＬＥＤパターン付き基板１０についての、被加工領域ＲＥに沿った破断面のＳＥＭ像である。
【図１４】変形例に係る離散加工の手法にて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜個片化処理の概略手順＞
はじめに、本実施の形態に係るＬＥＤパターン付き基板の加工方法を含む、ＬＥＤパターン付き基板の個片化処理について、その手順を概略的に説明する。図１は、本実施の形態においてＬＥＤパターン付き基板に対し行う加工処理の手順について、その概略を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、まずは、ＬＥＤパターン付き基板（以下、単に基板とも称する）１０を用意する（ステップＳ１）。図２は、本実施の形態において個片化の対象となる、加工処理前の基板１０の構成を示す概略断面図である。基板１０は、サファイア基板（サファイア単結晶基板）１０１の一方主面上に、ＬＥＤパターン１０２が設けられたものである。
【００２１】
なお、サファイア基板１０１としては、４００μｍ〜７００μｍの厚みを有するものを用いる。５００μｍ厚のサファイア基板１０１を用いるのが好適な一例である。また、ＬＥＤパターン１０２は通常、数μｍ程度の厚みを有するように形成される。また、ＬＥＤパターン１０２は凹凸を有していてもよい。
【００２２】
ＬＥＤパターン１０２は、個片化した後にそれぞれが１つのＬＥＤチップをなす複数の単位パターンＵＰを２次元的に繰り返し配置した構成を有している。ＬＥＤパターン１０２は、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）を初めとするIII族窒化物半導体からなる、発光層その他の複数の薄膜層をエピタキシャル形成することにより形成されてなる。個々の単位パターンＵＰの境界部分が、基板１０の分割位置であってレーザー光が照射されるストリートＳＴとなっている。ストリートＳＴは通常、数十μｍ程度の幅で、ＬＥＤパターン１０２を平面視した場合に格子状をなすように設定される。なお、ストリートＳＴの部分においてサファイア基板１０１が露出している必要はなく、ＬＥＤパターン１０２をなす薄膜層が連続して形成されていてもよい。また、ＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）には外部から通電するための電極パターンが設けられるが、本実施の形態の場合、加工処理前の基板１０においては、個々の単位パターンＵＰに電極は設けられていない。電極は、後段のプロセスにて形成される。
【００２３】
次に、用意した基板１０のＬＥＤパターン１０２の上に、保護膜１０３を形成する（ステップＳ２）。図３は、保護膜１０３が形成された基板１０を示す図である。保護膜１０３は、後段のエッチング処理の際にＬＥＤパターン１０２を保護する目的で設けるものである。数μｍ程度の厚みのＳｉＯ2厚膜やレジスト膜などが、保護膜１０３の好適な一例である。係る保護膜は、塗布法（印刷法）などの公知の厚膜形成技術を適用して形成することが可能である。
【００２４】
保護膜１０３の形成に続いて、基板１０のストリートＳＴの位置にスクライブラインを形成するための、スクライブ加工処理を行う（ステップＳ３）。なお、通常は、スクライブ加工処理に先立ち、ＬＥＤパターン付き基板の配置位置を微調整するアライメント処理を行う。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。係るアライメント動作を行うことによって、スクライブ加工処理における加工位置であるストリートＳＴの位置が正確に特定される。
【００２５】
図４は、スクライブ加工処理の様子を模式的に示す図である。スクライブ加工処理は、レーザー加工装置によって、ストリートＳＴの位置に沿ってレーザー光ＬＢを走査しつつ照射させることにより行う。スクライブ加工処理においては、基板１０が保護膜１０３にて被覆された状態のままで、保護膜１０３越しにストリートＳＴの位置に対してレーザー光ＬＢを照射する。図５は、スクライブ加工処理後の基板１０を示す図である。図６は、図５の破線部Ａを中心とする部分拡大図である。スクライブ加工処理を行うことで、基板１０のストリートＳＴの位置には、先端部分がサファイア基板１０１にまで達する断面視略三角形またはくさび形の溝部である被加工領域ＲＥが形成される。なお、基板１０の表面における被加工領域ＲＥの幅ｄ１はおおよそ５μｍ〜２０μｍ程度であり、深さｄ２はおおよそ１０μｍ〜３０μｍ程度である。深さｄ２は２０μｍ以上であるのが好ましい。スクライブ加工処理の詳細およびレーザー加工装置の具体的な構成態様については後述する。
【００２６】
スクライブ加工処理が終了すると、続いて、エッチング処理を行う（ステップＳ４）。エッチング処理は、スクライブ加工処理後の基板１０を、エッチング溶液に浸漬することにより行う。エッチング処理を行うのは、スクライブ加工処理後の基板１０の被加工領域ＲＥを清浄化するためである。
【００２７】
図５においては図示を省略しているが、図６に示すように、スクライブ加工処理の結果、被加工領域ＲＥの側面には、レーザー光ＬＢの照射による加熱とその後の冷却とによって、加工変質層ＴＲが付着形成されてしまっている。加工変質層ＴＲは、基板１０の構成材料（主にサファイア）が変質してなる多結晶もしくは非晶質あるいはこれらが混合してなる光学的に不透明な層である。個片化によって得られるＬＥＤ素子に係る加工変質層ＴＲが残存していると、発光層からの光が該加工変質層ＴＲによって吸収されてしまい、光の取り出し効率（つまりは輝度）が低下することになるため、加工変質層ＴＲは除去する必要がある。本実施の形態においては、係る加工変質層ＴＲを個片化に先立ちエッチング処理によって除去する。そして、加工変質層ＴＲが除去された被加工領域ＲＥこそが、スクライブラインＳＣとなる。エッチング処理は、基板１０全体をエッチング液に浸漬するウェットエッチングによって行う。エッチング処理の詳細については後述する。
【００２８】
エッチング処理の後の基板１０は、適宜、洗浄処理に供される。なお、係るエッチング処理の際には、ＬＥＤパターン１０２が形成されていないサファイア基板１０１の他方主面（裏面）も、エッチングされる。従って、サファイア基板１０１には従来よりも厚みの大きなものを用いるのが好ましい。
【００２９】
以上のように、被加工領域ＲＥに対してエッチング処理を行うことで、ＬＥＤ素子において光の取り出し効率を低下させる要因となる加工変質層ＴＲは好適に除去される。
【００３０】
エッチング処理の終了後、保護膜を除去する（ステップＳ５）。保護膜の除去は、ＳｉＯ2厚膜が形成されてなる場合であればフッ酸浸漬によって、レジスト膜が形成されてなる場合であれば硫酸過酸化水素水浸漬によって行われる。
【００３１】
保護膜の除去が終了し、適宜、洗浄・乾燥等が施された基板１０に対し、電極形成が行われる（ステップＳ６）。電極形成は、ＬＥＤパターン１０２上の所定位置に対して、フォトリソグラフィプロセスや印刷プロセスなどの公知の手法を用いて行われる。電極形成材料としては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄなどの一般的な電極形成用金属材料が適宜に選択されて使用される。
【００３２】
電極形成が終了すると、続いて、スクライブラインＳＣに沿って基板１０をブレイク（分割）する（ステップＳ７）。なお、エッチング処理後のサファイア基板１０１の厚みが大きい場合、ブレイクに先立ち、サファイア基板１０１のＬＥＤパターン１０２が形成されていない裏面１０１ａ（図７参照）を研磨して、サファイア基板１０１を薄肉化する（例えば１００μｍ厚以下にする）ようにしてもよい。
【００３３】
図７は、基板１０をブレイクする様子を示す模式図である。基板１０のブレイクは、三点支持の手法によって行うことが出来る。すなわち、基板１０を、被加工領域ＲＥが下側になる姿勢とし、スクライブラインＳＣの両側を２つの下側ブレイクバーＢ１、Ｂ２にて支持した状態で、サファイア基板１０１の裏面１０１ａであってスクライブラインＳＣ先端部直下（図７では直上）のブレイク位置ＢＰに向けて、上側ブレイクバーＢ３を降下させることにより、基板１０をブレイクすることが出来る。
【００３４】
基板１０に形成された全てのスクライブラインＳＣに対して係るブレイクを行うことにより、基板１０は、個々のＬＥＤ素子に個片化（チップ化）されたことになる。
【００３５】
＜スクライブ加工処理の詳細＞
上述した、スクライブラインを形成するためのスクライブ加工処理は、連続加工（オーバーラップ加工）モードと離散加工モードという２つの加工モードで行うことが出来る。概略的に言えば、連続加工モードは、ストリートＳＴに沿って均一な被加工領域ＲＥを形成するモードであり、一般的なレーザー加工処理を行うモードである。連続加工モードの場合、スクライブラインの断面形状は、場所によらず略同一である。一方、離散加工モードは、ストリートＳＴに沿って凹凸形状を有する被加工領域ＲＥを形成するモードである。これらは、レーザー光ＬＢの照射態様を違えることによって切り替えられる。なお、以降の説明においては、ストリートＳＴの中心線を特に分割予定線とも称する。
【００３６】
図８は、スクライブ加工処理の加工モードの違いを説明するべく示す、スクライブ加工処理に用いるレーザー光ＬＢの繰り返し周波数と、基板１０を載置するステージの移動速度と、レーザー光ＬＢの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。
【００３７】
レーザー光ＬＢ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から発せられることになる。ＬＥＤパターン付き基板が載置されたステージが速度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、ＬＥＤパターン付き基板は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。
【００３８】
このことから、基板１０の表面におけるレーザー光ＬＢのビーム径（ビームウェスト径）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。それゆえ、ビーム径Ｄとビームスポット中心間隔Δとの大小関係によって、異なる加工モードでの加工が実現されることとなる。具体的には、連続加工モードの場合は、Ｄ＞Δをみたす条件にてレーザー光ＬＢが基板１０に照射される。一方、離散加工モードの場合は、Ｄ＜Δをみたす条件にてレーザー光ＬＢが基板１０に照射される。例えば、ビーム径Ｄが３μｍ程度の場合、概ねΔ＞３μｍであれば離散加工モードでの加工が実現される。概ねΔ＜１μｍであれば連続加工モードでの加工が実現される。
【００３９】
連続加工モードでの加工は、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、離散加工モードでの加工について詳説する。
【００４０】
図９および図１０は、離散加工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９および図１０には便宜上、分割予定線Ｌの方向をｘ軸方向、基板１０の表面においてｘ軸と直交する方向をｙ軸方向、基板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９は、斜視図である。図１０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。
【００４１】
離散加工モードにおいては、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、上述のように、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。好ましくは、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の駆動条件が設定される。ここで、Ｗは分割予定線Ｌに垂直な方向におけるストリートの加工予定幅である。
【００４２】
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、離散加工モードでのスクライブ加工は、ＬＥＤパターン付き基板の表面における照射範囲を変調させてレーザー光ＬＢを照射する変調加工に該当する。
【００４３】
このような条件の下でレーザー光ＬＢを走査すると、図９および図１０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。
【００４４】
より詳細には、被加工領域ＲＥは、基板１０の表面において連続する一方で、図９および図１０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１０に示す場合においては、被加工領域ＲＥは、基板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、離散加工モードでの加工は、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。
【００４５】
また、別の見方をすれば、図１０のＡ−Ａ’断面図に示すように、被加工領域ＲＥは、基板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。
【００４６】
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。
【００４７】
係る凹凸を設けることは、ブレイクによって得られるＬＥＤチップにおいて端面の一部に凹凸を設けることに相当するが、これは、該ＬＥＤチップにおいて、発光層からの光の取り出し効率を高める効果がある。なぜならば、チップ端面に凹凸がある方が、端面が平坦な場合に比して、発光層からの光が全反射せず外部に透過しやすいからである。
【００４８】
ＶやＲの具体的な値は基板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。
【００４９】
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、実質的に連続加工モードでの加工と差異がなくなる。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、被加工領域ＲＥが不連続となってスクライブラインを構成しなくなる。
【００５０】
＜レーザー加工装置＞
図１１は、上述した連続加工モードおよび離散加工モードでの加工を実行可能なレーザー加工装置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、基板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、ステージ７に載置された基板１０に対しレーザー光ＬＢを照射することによって基板１０を加工することができるように構成されている。
【００５１】
ステージ７は、移動機構７ｍによって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、レーザー光照射位置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。
【００５２】
また、レーザー加工装置５０においては、図示しない撮像手段を通じて、該基板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や、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などを行えるようになっている。
【００５３】
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、基板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。
【００５４】
基板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、基板１０（および透明基板保護シート４）がステージ７に固定されるようになっている。なお、図１１においては、加工対象である基板１０が透明基板保護シート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。
【００５５】
より詳細にいえば、レーザー加工装置５０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、ステージ７に載置された基板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、基板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を基板１０に対して相対的に走査させつつ基板１０の加工を行えるようになっている。例えば、基板１０を分割するために、基板１０の表面に溝加工（スクライビング）を施す加工などが行える。
【００５６】
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、合焦位置を基板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。本実施の形態においては、デフォーカス値（基板１０の表面から内部に向かう方向への合焦位置のずらし量）を１０μｍ以上４０μｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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以上２００ｋＨｚ以下であることが好ましく、パルス幅は、１０ｎｓｅｃ以上２００ｎｓｅｃ以下であることが好適である。ピークパワーは１．５Ｗ以上１０Ｗ以下であることが好適である。
【００６０】
レーザー光ＬＢは、集光レンズ５２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。
【００６１】
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。
【００６２】
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基板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。
【００６３】
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。
【００６４】
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５２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、図示しない撮像手段による基板１０の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への基板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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
以上のような構成を有するレーザー加工装置５０は、上述した連続加工モードによる加工と離散加工モードによる加工とを選択的に行えるようになっている。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基板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。
【００６８】
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、基板１０についての分割予定線Ｌ（図９）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。
【００６９】
＜エッチング処理の詳細＞
上述のエッチング処理は、例えば２００℃程度に加熱した熱リン酸、熱リン酸と熱硫酸の混酸、または熱溶融水酸化カリウムをエッチング溶液として用いるのが好適である。エッチング時間は、基板１０のサイズに応じて、適宜、設定すればよい。
【００７０】
図１２は、エッチング処理を行う前の基板１０についての、被加工領域ＲＥに沿った破断面のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）像である。図１３は、エッチング処理を行った後の基板１０についての、被加工領域ＲＥに沿った破断面のＳＥＭ像である。なお、両ＳＥＭ像の基板１０はいずれも、被加工領域ＲＥの様子を観察するために、以降に説明する通常の手順とは異なる態様にて破断されたものである。また、両ＳＥＭ像の撮像対象となった基板１０および撮像位置は異なっているが、いずれも、サファイア基板１０１の上方部分に被加工領域ＲＥが形成されてなる点では同じである。ちなみに、被加工領域ＲＥの下端部がくさび型状の（もしくは櫛歯状の）凹凸を有するのは、スクライブ加工処理が、離散加工モードで行われたからである。また、図１３の略中央部分は、ストリートＳＴの交点位置となっており、破断面をなす被加工領域ＲＥにクロスする被加工領域ＲＥが観察される。
【００７１】
図１２に示すエッチング処理前の基板１０については、被加工領域ＲＥに加工変質層ＴＲが密に形成されてしまっている。
【００７２】
これに対して、図１３に示すエッチング処理後の基板１０については、加工変質層ＴＲは全く確認されない。このことは、光の取り出し効率を低下させる要因となる加工変質層ＴＲがエッチング処理によって完全に除去されたことを意味している。なお、加工変質層ＴＲが除去されるとは、被加工領域ＲＥに付着している加工変質層ＴＲが分離される態様のみならず、加工変質層ＴＲをなしている非晶質や多結晶のサファイアがエッチング液によって溶解される場合をも含む。
【００７３】
係る結果は、スクライブ加工処理による被加工領域ＲＥの形成後にエッチング処理を行うことで、スクライブ加工処理によって生じた加工変質層ＴＲが好適に除去され、サファイア基板１０１の端面が露出することを示している。これにより、最終的に得られるＬＥＤ素子において、発光層からの光が該加工変質層ＴＲによって吸収されることがなくなるため、高い光の取り出し効率が実現される。
【００７４】
なお、図１３においてサファイア基板１０１に形成されたくさび型状の被加工領域ＲＥ内に確認されるサブミクロンオーダーの周期の微細な凹凸は、サファイア基板１０１の劈開面がなす凹凸であり、凹凸部分自体は光学的に透明である。ＬＥＤチップの端部をなす被加工領域ＲＥ内にこのような凹凸が形成されることは、被加工領域ＲＥ自体の凹凸形状ともども、ＬＥＤ素子の端面における反射率を低下させ、光の取り出し効率を高める効果がある。なお、係る劈開面自体は連続加工モードでの加工によっても形成される。
【００７５】
また、図１２および図１３では、離散加工モードにてスクライブ加工された基板１０について示しているが、連続加工モードにてスクライブ加工された基板１０についても、被加工領域ＲＥに形成された加工変質層ＴＲはエッチング処理によって好適に除去されることは言うまでもない。
【００７６】
また、本実施の形態においては、エッチング液によるウェットエッチングを行うようにしているが、これは、数μｍ〜数十μｍ程度の幅や深さを有するに過ぎない被加工領域ＲＥにエッチング液をくまなく行き渡らせることにより、加工変質層ＴＲを完全に除去することが出来るという点で、好適な手法であるといえる。特に、離散加工モードのように、先端部ほど細くなる被加工領域ＲＥが形成される場合に、その効果が大きい。
【００７７】
ウェットエッチングによる加工変質層ＴＲの除去という手法は、従来に比してよりアスペクト比の高い（幅に比べて深さの大きい）被加工領域（スクライブライン）を形成したうえでブレイクすることを実現可能とするものでもある。すなわち、本実施の形態に係る手法は、ブレイク精度の向上や、あるいはストリート幅の低減によるチップの取り個数の増大にも資するものである。
【００７８】
また、本実施の形態では、個々のＬＥＤチップではなくスクライブ加工処理後のＬＥＤパターン付き基板をエッチング処理の対象としているので、スクライブ加工処理によって形成された全ての被加工領域から、一括して加工変質層を除去することが出来る。すなわち、個々のチップから加工変質層を除去する場合に比して、効率的かつ確実な加工変質層の除去が実現できる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電極形成前のＬＥＤパターン付き基板にレーザー光によってスクライブ加工処理を行い、これに続いてウェットエッチング処理を行うことによって加工変質層を除去したうえで、電極形成さらにはＬＥＤパターン付き基板のブレイクによる個片化を行うようにすることで、従来よりも光の取り出し効率の優れたＬＥＤ素子を効率的かつ確実に得ることが出来る。
【００８０】
＜変形例＞
上述の実施の形態においては、サファイア基板（母基板）に多数のＬＥＤパターンを２次元的に繰り返し形成してなるＬＥＤパターン付き基板を個片化する（個々のチップに分割する）処理を対象に説明するが、本実施の形態に係る加工方法は、他の用途の基板を分離・分割する際にも鋭意に適用が可能である。
【００８１】
また、ＬＥＤパターン付き基板にサファイア基板以外の下地基板が用いられる場合には、エッチング処理には当該基板に応じたエッチング液を使用すればよい。
【００８２】
離散加工モードでの加工は、上述の実施の形態に示したものには限られない。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、基板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。以下に示す変形例は、このことを利用した加工手法である。上述した離散加工モードでの加工は、Ｖ／Ｒ＞Ｄなる条件のもとで行うことを特徴としていたが、以下に示す加工は、Ｖ／Ｒ≦Ｄという条件の下で行うことが可能である。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、ストリートＳＴに沿って凹凸形状を有する被加工領域ＲＥを形成することができる。
【００８３】
図１４は、変形例に係る離散加工の手法にて説明するための図である。図１４は、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している。
【００８４】
当該変形例においては、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１４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、基板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１４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１０と同様の形状の被加工領域ＲＥが形成される。
【００８５】
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、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。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。
【００８６】
図１４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、当該変形玲による加工も、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。
【符号の説明】
【００８７】
１  コントローラ
４  透明基板保護シート
７  ステージ
７ｍ  移動機構
１０  （ＬＥＤパターン付き）基板
５０  レーザー加工装置
１０１  サファイア基板
１０２  ＬＥＤパターン
１０３  保護膜
Ｂ１、Ｂ２  下側ブレイクバー
Ｂ３  上側ブレイクバー
ＢＰ  ブレイク位置
ＢＳ  ビームスポット
Ｌ  分割予定線
ＬＢ  レーザー光
ＲＥ  被加工領域
ＳＣ  スクライブライン
ＳＬ  レーザー光源
ＳＴ  ストリート
ＴＲ  加工変質層
【図１】
0005494592.tif 000002
【図２】
0005494592.tif 000003
【図３】
0005494592.tif 000004
【図４】
0005494592.tif 000005
【図５】
0005494592.tif 000006
【図６】
0005494592.tif 000007
【図７】
0005494592.tif 000008
【図８】
0005494592.tif 000009
【図９】
0005494592.tif 000010
【図１０】
0005494592.tif 000011
【図１１】
0005494592.tif 000012
【図１４】
0005494592.tif 000013
【図１２】
0005494592.tif 000014
【図１３】
0005494592.tif 000015