(57)【要約】【課題】パターン付き基板の分割に不具合を生じさせることなく加工痕の形成個数を従来よりも削減可能な加工方法を提供する。【解決手段】単結晶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の加工方法において、基板に設定された加工予定線に沿ったレーザー光照射により、基板に分割起点を形成する分割起点形成工程が、レーザー光を加工予定線に沿って走査しつつ照射することによって、レーザー光のそれぞれの単位パルス光によってパターン付き基板に形成される加工痕が加工予定線に沿って離散的に位置するようにするとともに、それぞれの加工痕からパターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工工程、を含み、分割起点形成工程においては、加工痕が等間隔に形成される第１領域と、加工痕が形成されない第２領域とが、交互に形成されるように、亀裂伸展加工工程を加工予定線に沿って断続的に行う。【選択図】図４
2014216556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶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加工する方法であって、
前記パターン付き基板に設定された加工予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記パターン付き基板に分割起点を形成する分割起点形成工程と、
前記パターン付き基板を前記分割起点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、
前記分割起点形成工程が、前記レーザー光を前記加工予定線に沿って走査しつつ照射することによって、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するようにするとともに、それぞれの加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工工程、
を含み、
前記分割起点形成工程においては、前記亀裂伸展加工工程が行われることによって前記加工痕が等間隔に形成される第１の領域と、前記亀裂伸展加工工程が行われず前記加工痕が形成されない第２の領域とが、前記加工予定線に沿って交互に形成されるように、前記亀裂伸展加工工程を前記加工予定線に沿って断続的に行う、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン付き基板の加工方法であって、
前記加工予定線に沿う方向における前記単位パターンのサイズが、前記加工予定線に沿う方向における前記第１の領域のサイズと前記第２の領域のサイズの和の整数倍であり、
前記加工予定線に沿う方向における前記第１の領域のサイズに対する前記第２の領域のサイズの比が、２０／８０以上６０／４０以下である、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工方法。
【請求項３】
請求項２に記載のパターン付き基板の加工方法であって、
前記加工予定線に沿う方向において、前記第１の領域における前記加工痕の間隔が
４００μｍ以下であり、前記第２の領域のサイズが１００μｍ以下である、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のパターン付き基板の加工方法であって、
前記加工予定線が互いに直交する第１の加工予定線と第２の加工予定線であり、
前記分割起点形成工程においては、前記第１の加工予定線における前記第１の領域と前記第２の加工予定線における前記第１の領域とが交差するように、前記亀裂伸展加工工程を行う、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工方法。
【請求項５】
単結晶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加工する方法であって、
前記パターン付き基板に設定された加工予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記パターン付き基板に分割起点を形成する分割起点形成工程と、
前記パターン付き基板を前記分割起点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、
前記分割起点形成工程が、前記レーザー光を前記加工予定線に沿って走査しつつ照射することによって、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するようにするとともに、それぞれの加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工工程、
を含み、
前記分割起点形成工程においては、前記亀裂伸展加工工程が行われることによって前記加工痕が形成される領域が前記加工予定線に沿って等間隔に偏在するように、前記亀裂伸展加工工程を前記加工予定線に沿って断続的に行う、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工方法。
【請求項６】
単結晶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加工する装置であって、
前記パターン付き基板に設定された加工予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記パターン付き基板に分割起点を形成する分割起点形成手段と、
前記パターン付き基板を前記分割起点に沿ってブレイクすることにより個片化するブレイク手段と、
を備え、
前記分割起点形成手段が、前記レーザー光を前記加工予定線に沿って走査しつつ照射することによって、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するようにするとともに、それぞれの加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工手段、
を含み、
前記分割起点形成手段が、前記亀裂伸展加工手段によって前記加工痕が等間隔に形成される第１の領域と、前記加工痕が形成されない第２の領域とが、前記加工予定線に沿って交互に形成されるように、前記亀裂伸展加工を前記加工予定線に沿って断続的に行わせる手段である、
ことを特徴とするパターン付き基板の加工装置。
【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分割する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ素子は、例えばサファイア単結晶などの基板（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分割予定領域にて分割し、個片化（チップ化）する、というプロセスにて製造される。ここで、ストリートとは、分割によってＬＥＤ素子となる２つの部分の間隙部分である幅狭の領域である。
【０００３】
係る分割のための手法として、パルス幅がｐｓｅｃオーダーの超短パルス光であるレーザー光を、個々の単位パルス光の被照射領域が加工予定線に沿って離散的に位置する条件にて照射することにより、加工予定線（通常はストリート中心位置）に沿って分割のための起点を形成する手法が既に公知である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された手法においては、それぞれの単パルス光の被照射領域において形成される加工痕の間で劈開や裂開による亀裂伸展（クラック伸展）が生じ、係る亀裂に沿って基板を分割（ブレイク）することで、個片化が実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３１２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようなパターン付き基板においては、通常、サファイア単結晶基板に設けられたオリフラ（オリエンテーションフラット）に平行な方向とこれに直交する方向とに沿って単位パターンが配置されてなる。それゆえ、係るパターン付き基板において、ストリートは、オリフラに平行な方向とこれに垂直な方向とに延在してなる。それゆえ、パターン付き基板を個片化した場合、得られた個々のＬＥＤ素子には、４つの分割面が存在することになる。
【０００６】
係る個片化を特許文献１に開示された手法によって行った場合、個々のＬＥＤ素子の分割面の表面側近傍には、上述した態様にてパルスレーザー光が加工予定線に沿って照射されたことで、個々の単パルス光の被照射領域に微小な加工痕が離散的に形成されてなる。それぞれの加工痕は、基板厚み方向に長手方向を有する略錐状、略くさび形状、もしくは略柱状の微小な孔部でありかつその表面にサファイア基板等の構成物質が変質した変質領域が形成されてなるものであったり、あるいは、変質領域自体が基板厚み方向に長手方向を有する略錐状、略くさび形状、もしくは略柱状をなして存在していたりするものであるが、いずれにせよ、それぞれの加工痕は、ＬＥＤ素子内部から発せられた光の透過を妨げる、当該光に対して不透明な領域として存在する。それゆえ、ＬＥＤ素子における光取り出し効率の向上という観点からは、加工痕の形成はできるだけ抑制されることが望ましい。しかしながら、単に加工痕の形成間隔を増大させて加工痕の数を削減することは、亀裂伸展を生じさせるにあたってパルスレーザー光のパワーをより大きくする必要が生じることや、ブレイクに際してより多くの力を要することになり、結果として、ＬＥＤ素子となる部分にダメージを与えてしまったり、加工予定線に沿ったパターン付き基板の分割が良好に行い得なくなる可能性が高くなるため、好ましくない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、パターン付き基板の分割に不具合を生じさせることなく加工痕の形成個数を従来よりも削減可能な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】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、単結晶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加工する方法であって、前記パターン付き基板に設定された加工予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記パターン付き基板に分割起点を形成する分割起点形成工程と、前記パターン付き基板を前記分割起点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、前記分割起点形成工程が、前記レーザー光を前記加工予定線に沿って走査しつつ照射することによって、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するようにするとともに、それぞれの加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工工程、を含み、前記分割起点形成工程においては、前記亀裂伸展加工工程が行われることによって前記加工痕が等間隔に形成される第１の領域と、前記亀裂伸展加工工程が行われず前記加工痕が形成されない第２の領域とが、前記加工予定線に沿って交互に形成されるように、前記亀裂伸展加工工程を前記加工予定線に沿って断続的に行う、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のパターン付き基板の加工方法であって、前記加工予定線に沿う方向における前記単位パターンのサイズが、前記加工予定線に沿う方向における前記第１の領域のサイズと前記第２の領域のサイズの和の整数倍であり、前記加工予定線に沿う方向における前記第１の領域のサイズに対する前記第２の領域のサイズの比が、２０／８０以上６０／４０以下である、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載のパターン付き基板の加工方法であって、前記加工予定線に沿う方向において、前記第１の領域における前記加工痕の間隔が４００μｍ以下であり、前記第２の領域のサイズが１００μｍ以下である、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載のパターン付き基板の加工方法であって、前記加工予定線が互いに直交する第１の加工予定線と第２の加工予定線であり、前記分割起点形成工程においては、前記第１の加工予定線における前記第１の領域と前記第２の加工予定線における前記第１の領域とが交差するように、前記亀裂伸展加工工程を行う、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、単結晶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加工する方法であって、前記パターン付き基板に設定された加工予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記パターン付き基板に分割起点を形成する分割起点形成工程と、前記パターン付き基板を前記分割起点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、前記分割起点形成工程が、前記レーザー光を前記加工予定線に沿って走査しつつ照射することによって、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するようにするとともに、それぞれの加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工工程、を含み、前記分割起点形成工程においては、前記亀裂伸展加工工程が行われることによって前記加工痕が形成される領域が前記加工予定線に沿って等間隔に偏在するように、前記亀裂伸展加工工程を前記加工予定線に沿って断続的に行う、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、単結晶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加工する装置であって、前記パターン付き基板に設定された加工予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記パターン付き基板に分割起点を形成する分割起点形成手段と、前記パターン付き基板を前記分割起点に沿ってブレイクすることにより個片化するブレイク手段と、を備え、前記分割起点形成手段が、前記レーザー光を前記加工予定線に沿って走査しつつ照射することによって、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するようにするとともに、それぞれの加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工手段、を含み、前記分割起点形成手段が、前記亀裂伸展加工手段によって前記加工痕が等間隔に形成される第１の領域と、前記加工痕が形成されない第２の領域とが、前記加工予定線に沿って交互に形成されるように、前記亀裂伸展加工を前記加工予定線に沿って断続的に行わせる手段である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１ないし請求項６の発明によれば、従来の一様な亀裂伸展加工を行う場合に比して、加工痕の数を減らしつつパターン付き基板を良好に分割することが出来る。例えばＬＥＤ素子などの光学デバイスの単位パターンが繰り返し形成されてなるパターン付き基板を分割し、個々のＬＥＤ素子に個片化する場合であれば、従来よりも光の取り出し効率が向上したＬＥＤ素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】レーザー加工装置１００の構成を概略的に示す模式図である。
【図２】亀裂伸展加工におけるレーザー光ＬＢの照射態様を説明するための図である。
【図３】パターン付き基板Ｗの模式平面図および部分拡大図である。
【図４】レーザー加工装置１００において一の加工予定線ＰＬに沿って断続的亀裂伸展加工を行った場合の、パターン付き基板Ｗにおける加工痕Ｍの形成の様子を模式的に示す、パターン付き基板Ｗの平面図である。
【図５】レーザー加工装置１００において一の加工予定線ＰＬに沿って断続的亀裂伸展加工を行った場合の、パターン付き基板Ｗにおける加工痕Ｍの形成の様子を模式的に示す、パターン付き基板Ｗの当該加工予定線ＰＬに沿った垂直断面図である。
【図６】パターン付き基板Ｗに対してビームスポット中心間隔Δ’にて一様亀裂伸展加工を行った場合の、加工痕Ｍの形成の様子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜レーザー加工装置＞
図１は、本発明の実施の形態に適用可能な、被加工物の分割に用いるレーザー加工装置１００の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置１００は、装置内における種々の動作（観察動作、アライメント動作、加工動作など）の制御を行うコントローラ１と、被加工物１０をその上に載置するステージ４と、レーザー光源ＳＬから出射されたレーザー光ＬＢを被加工物１０に照射する照射光学系５とを主として備える。
【００１７】
ステージ４は、石英などの光学的に透明な部材から主として構成される。ステージ４は、その上面に載置された被加工物１０を、例えば吸引ポンプなどの吸引手段１１により吸引固定できるようになっている。また、ステージ４は、移動機構４ｍによって水平方向に移動可能とされてなる。なお、図１においては、被加工物１０に粘着性を有する保持シート１０ａを貼り付けたうえで、該保持シート１０ａの側を被載置面として被加工物１０をステージ４に載置しているが、保持シート１０ａを用いる態様は必須のものではない。
【００１８】
移動機構４ｍ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４を移動させる。これにより、観察位置の移動やレーザー光照射位置の移動が実現されてなる。なお、移動機構４ｍ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ことが、アライメントなどを行う上ではより好ましい。
【００１９】
照射光学系５は、レーザー光源ＳＬと、図示を省略する鏡筒内に備わるハーフミラー５１と、集光レンズ５２とを備える。
【００２０】
レーザー加工装置１００においては、概略、レーザー光源ＳＬから発せられたレーザー光ＬＢを、ハーフミラー５１にて反射させたうえで、該レーザー光ＬＢを、集光レンズ５２にてステージ４に載置された被加工物１０の被加工部位に合焦するように集光させて、被加工物１０に照射するようになっている。そして、係る態様にてレーザー光ＬＢを照射しつつ、ステージ４を移動させることによって、被加工物１０に対し所定の加工予定線に沿った加工を行えるようになっている。すなわち、レーザー加工装置１００は、被加工物１０に対しレーザー光ＬＢを相対的に走査することによって、加工を行う装置である。
【００２１】
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。レーザー光源ＳＬとしては、波長が５００ｎｍ〜１６００ｎｍのものを用いる。また、上述した加工パターンでの加工を実現するべく、レーザー光ＬＢのパルス幅は１ｐｓｅｃ〜５０ｐｓｅｃ程度である必要がある。また、繰り返し周波数Ｒは１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度、レーザー光の照射エネルギー（パルスエネルギー）は０．１μＪ〜５０μＪ程度であるのが好適である。なお、パルス幅や繰り返し周波数の調整は、レーザー光源ＳＬに備わる図示しないパルスジェネレータによって実現される。
【００２２】
なお、レーザー加工装置１００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。本実施の形態においては、デフォーカス値（被加工物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０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。
【００２３】
また、レーザー加工装置１００において、ステージ４の上方には、被加工物１０を上方から観察・撮像するための上部観察光学系６と、被加工物１０に対しステージ４の上方から照明光を照射する上部照明系７とが備わっている。また、ステージ４の下方には、被加工物１０に対しステージ４の下方から照明光を照射する下部照明系８が備わっている。
【００２４】
上部観察光学系６は、ハーフミラー５１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とを備える。また、上部照明系７は、上部照明光源Ｓ１と、ハーフミラー８１と、集光レンズ８２とを備える。
【００２５】
これら上部観察光学系６と上部照明系７とは、照射光学系５と同軸に構成されてなる。より詳細にいえば、照射光学系５のハーフミラー５１と集光レンズ５２が、上部観察光学系６および上部照明系７と共用されるようになっている。これにより、上部照明光源Ｓ１から発せられた上部照明光Ｌ１は、図示しない鏡筒内に設けられたハーフミラー７１で反射され、さらに照射光学系５を構成するハーフミラー５１を透過した後、集光レンズ５２で集光されて、被加工物１０に照射されるようになっている。また、上部観察光学系６においては、上部照明光Ｌ１が照射された状態で、集光レンズ５２、ハーフミラー５１およびハーフミラー７１を透過した被加工物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。
【００２６】
また、下部照明系８は、下部照明光源Ｓ２と、ハーフミラー８１と、集光レンズ８２とを備える。すなわち、レーザー加工装置１００においては、下部照明光源Ｓ２から出射され、ハーフミラー８１で反射されたうえで、集光レンズ８２で集光された下部照明光Ｌ２を、ステージ４を介して被加工物１０に対し照射出来るようになっている。例えば、下部照明系８を用いると、下部照明光Ｌ２を被加工物１０に照射した状態で、上部観察光学系６においてその透過光の観察を行うことなどが可能である。
【００２７】
さらには、図１に示すように、レーザー加工装置１００においては、被加工物１０を下方から観察・撮像するための下部観察光学系１６が、備わっていてもよい。下部観察光学系１６は、ハーフミラー８１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とを備える。係る下部観察光学系１６においては、例えば、上部照明光Ｌ１が被加工物１０に照射された状態でその透過光の観察を行うことが出来る。
【００２８】
コントローラ１は、装置各部の動作を制御し、後述する態様での被加工物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１００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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
記憶部３には、プログラム３ｐの他、被加工物１０についての加工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４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が記憶される。
【００３２】
制御部２は、移動機構４ｍによるステージ４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、上部観察光学系６や下部観察光学系１６による被加工物１０の観察・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４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。
【００３３】
以上のような構成のコントローラ１を備えるレーザー加工装置１００においては、オペレータから、加工位置データＤ１に記述された加工位置を対象とした所定の加工モードによる加工の実行指示が与えられると、加工処理部２５が、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。例えば、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、照射制御部２３により実現される。これにより、対象とされた加工位置において、指定された加工モードでの加工が実現される。
【００３４】
好ましくは、レーザー加工装置１００は、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に従って、種々の加工内容に対応する加工モードを選択できるように、構成される。係る場合において、加工処理メニューは、ＧＵＩにて提供されるのが好ましい。
【００３５】
以上のような構成を有することで、レーザー加工装置１００は、種々のレーザー加工を好適に行えるようになっている。
【００３６】
＜亀裂伸展加工の原理＞
次に、レーザー加工装置１００において実現可能な加工手法の１つである亀裂伸展加工について説明する。図２は、亀裂伸展加工におけるレーザー光ＬＢの照射態様を説明するための図である。より詳細には、図２は、亀裂伸展加工の際のレーザー光ＬＢの繰り返し周波数Ｒ（ｋＨｚ）と、レーザー光ＬＢの照射にあたって被加工物１０を載置するステージの移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、レーザー光ＬＢのビームスポット中心間隔Δ（μｍ）との関係を示している。なお、以降の説明では、上述したレーザー加工装置１００を使用することを前提に、レーザー光ＬＢの出射源は固定され、被加工物１０が載置されたステージ４を移動させることによって、被加工物１０に対するレーザー光ＬＢの相対的な走査が実現されるものとするが、被加工物１０は静止させた状態で、レーザー光ＬＢの出射源を移動させる態様であっても、亀裂伸展加工は同様に実現可能である。
【００３７】
図２に示すように、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（単位パルス光とも称する）がレーザー光源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４が速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する場合、あるレーザー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。
【００３８】
このことから、被加工物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、スポットサイズとも称する）Ｄｂとビームスポット中心間隔Δとが
Δ＞Ｄｂ  ・・・・・（式１）
をみたす場合には、レーザー光の走査に際して個々のレーザーパルスは重ならないことになる。
【００３９】
加えて、単位パルス光の照射時間つまりはパルス幅を極めて短く設定すると、それぞれの単位パルス光の被照射位置においては、レーザー光ＬＢのスポットサイズより狭い、被照射位置の略中央領域に存在する物質が、照射されたレーザー光から運動エネルギーを得ることで被照射面に垂直な方向に飛散したり変質したりする一方、係る飛散に伴って生じる反力を初めとする単位パルス光の照射によって生じる衝撃や応力が、該被照射位置の周囲に作用するという現象が生じる。
【００４０】
これらのことを利用して、レーザー光源から次々と発せられるレーザーパルス（単位パルス光）が、加工予定線に沿って順次にかつ離散的に照射されるようにすると、加工予定線に沿った、個々の単位パルス光の被照射位置において微小な加工痕が順次に形成されるとともに、個々の加工痕同士の間において亀裂が連続的に形成されるようになる。このように、亀裂伸展加工によって連続的に形成された亀裂が、被加工物１０を分割する際の分割の起点となる。
【００４１】
そして、例えば公知のブレイク装置を用い、亀裂伸展加工によって形成された亀裂をパターン付き基板Ｗの反対面にまで伸展させるブレイク工程を行うことで、被加工物１０を分割することが可能となる。なお、亀裂の伸展によって被加工物１０が厚み方向において完全に分断される場合、上述のブレイク工程は不要であるが、一部の亀裂が反対面にまで達したとしても亀裂伸展加工によって被加工物１０は完全に二分されることはまれであるので、ブレイク工程を伴うのが一般的である。
【００４２】
ブレイク工程は、例えば、被加工物１０を、加工痕が形成された側の主面が下側になる姿勢とし、分割予定線（加工予定線）の両側を２つの下側ブレイクバーにて支持した状態で、他方の主面であって分割予定線（加工予定線）の直上のブレイク位置に向けて上側ブレイクバーを降下させるようにすることで行える。
【００４３】
なお、加工痕のピッチに相当するビームスポット中心間隔Δがあまりに大きすぎると、ブレイク特性が悪くなって分割予定線（加工予定線）に沿ったブレイクが実現されなくなる。亀裂伸展加工の際には、この点を考慮して加工条件を定める必要がある。
【００４４】
以上の点を鑑みた、被加工物１０に分割起点となる亀裂を形成するための亀裂伸展加工を行うにあたって好適な条件は、おおよそ以下の通りである。具体的な条件は、被加工物１０の材質や厚みなどによって適宜に選択することでよい。
【００４５】
パルス幅τ：１ｐｓｅｃ以上５０ｐｓｅｃ以下；
ビーム径Ｄｂ：１μｍ以上１０μｍ以下；
ステージ移動速度Ｖ：５０ｍｍ／ｓｅｃ以上３０００ｍｍ／ｓｅｃ以下；
パルスの繰り返し周波数Ｒ：１０ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下；
パルスエネルギーＥ：０．１μＪ〜５０μＪ
【００４６】
＜パターン付き基板＞
次に、被加工物１０の一例としてのパターン付き基板Ｗについて説明する。図３は、パターン付き基板Ｗの模式平面図および部分拡大図である。
【００４７】
パターン付き基板Ｗとは、例えばサファイアなどの単結晶基板（ウェハ、母基板）Ｗ１（図４参照）の一方主面上に、所定のデバイスパターンを積層形成してなるものである。デバイスパターンは、個片化された後にそれぞれが１つのデバイス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する。例えば、ＬＥＤ素子などの光学デバイスや電子デバイスとなる単位パターンＵＰが２次元的に繰り返される。
【００４８】
また、パターン付き基板Ｗは平面視で略円形状をなしているが、外周の一部には直線状のオリフラ（オリエンテーションフラット）ＯＦが備わっている。以降、パターン付き基板Ｗの面内においてオリフラＯＦの延在方向をＸ方向と称し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と称することとする。
【００４９】
単結晶基板Ｗ１としては、７０μｍ〜２００μｍの厚みを有するものが用いられる。１００μｍ厚のサファイア単結晶を用いるのが好適な一例である。また、デバイスパターンは通常、数μｍ程度の厚みを有するように形成される。また、デバイスパターンは凹凸を有していてもよい。
【００５０】
例えば、ＬＥＤ素子（チップ）製造用のパターン付き基板Ｗであれば、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、サファイア単結晶の上にエピタキシャル形成し、さらに、該薄膜層の上に、ＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）において通電電極を構成する電極パターンを形成することによって構成されてなる。
【００５１】
なお、パターン付き基板Ｗの形成にあたって、単結晶基板Ｗ１として、主面内においてオリフラに垂直なＹ方向を軸としてｃ面やａ面などの結晶面の面方位を主面法線方向に対して数度程度傾斜させた、いわゆるオフ角を与えた基板（オフ基板とも称する）を用いる態様であってもよい。
【００５２】
個々の単位パターンＵＰの境界部分である幅狭の領域はストリートＳＴと称される。ストリートＳＴは、パターン付き基板Ｗの分割予定位置であって、後述する態様にてレーザー光がストリートＳＴに沿って照射されことで、パターン付き基板Ｗは個々のデバイスチップへと分割される。ストリートＳＴは、通常、数十μｍ程度の幅で、デバイスパターンを平面視した場合に格子状をなすように設定される。ただし、ストリートＳＴの部分において単結晶基板Ｗ１が露出している必要はなく、ストリートＳＴの位置においてもデバイスパターンをなす薄膜層が連続して形成されていてもよい。また、ストリートＳＴの中央部分が、加工予定線ＰＬとして設定される。
【００５３】
＜パターン付き基板の分割＞
次に、本実施の形態において行うパターン付き基板Ｗの分割手法について説明する。
【００５４】
上述の、図２をもとにした亀裂伸展加工の原理の説明、および、特許文献１に開示された手法においては、離散的な加工痕の形成を加工予定線に沿って一様に行うことを前提としているが、本実施の形態に係るパターン付き基板Ｗの分割手法は、加工予定線に対する亀裂伸展加工を断続的に行うという点において特徴的である。以下、本実施の形態に係る亀裂伸展加工の実施態様を、断続的亀裂伸展加工と称し、離散的な加工痕の形成を加工予定線に沿って一様に行う加工態様を一様的亀裂伸展加工と称する。
【００５５】
本実施の形態に係る断続的亀裂伸展加工とは、概略、亀裂伸展加工が行われて加工痕が等間隔に形成される第１の領域と、亀裂伸展加工が行われず前記加工痕が形成されない第２の領域とが、加工予定線に沿って交互に形成される加工態様である。
【００５６】
なお、本実施の形態では、断続的亀裂伸展加工を行うにあたって、パターン付き基板Ｗのうち、デバイスパターンが設けられていない側の面、つまりは、単結晶基板Ｗ１が露出した主面Ｗａ（図４、図５参照）に向けて、レーザー光ＬＢを照射するものとする。すなわち、デバイスパターンが形成されてなる側の主面Ｗｂ（図５参照）を被載置面としてレーザー加工装置１００のステージ４に載置固定して、レーザー光ＬＢの照射を行うものとする。厳密にいえば、デバイスパターンの表面には凹凸が存在するが、当該凹凸はパターン付き基板Ｗ全体の厚みに比して充分に小さいので、実質的には、パターン付き基板Ｗのデバイスパターンが形成されてなる側には平坦な主面が備わっているとみなして差し支えない。あるいは、デバイスパターンが設けられた単結晶基板Ｗ１の主面をパターン付き基板Ｗの主面Ｗｂとみなすようにしてもよい。
【００５７】
これは、断続的亀裂伸展加工の実施において本質的に必須の態様ではないが、ストリートＳＴの幅が小さい場合や、ストリートＳＴの部分にまで薄膜層が形成されてなる場合など、レーザー光の照射がデバイスパターンに与える影響を小さくしたり、あるいは、より確実な分割を実現するという点から、好ましい態様である。ちなみに、図３において単位パターンＵＰやストリートＳＴを破線にて表しているのは、単結晶基板が露出した主面Ｗａがレーザー光の照射対象面であり、デバイスパターンが設けられた主面Ｗｂがその反対側を向いていることを示すためである。
【００５８】
図４および図５は、レーザー加工装置１００において一の加工予定線ＰＬ（ＰＬ１）に沿って断続的亀裂伸展加工を行った場合の、パターン付き基板Ｗにおける加工痕Ｍの形成の様子を模式的に示す、パターン付き基板Ｗの平面図および当該加工予定線ＰＬ（ＰＬ１）に沿った垂直断面図である。
【００５９】
一の加工予定線ＰＬに沿って断続的亀裂伸展加工を行った場合、図４および図５に示すように、複数の加工痕Ｍが離散的にかつ等間隔に形成された第１領域ＲＥ１と、加工痕が形成されない第２領域ＲＥ２とが、加工予定線に沿って交互に形成される。換言すれば、加工痕が形成される第１領域ＲＥ１が加工予定線ＰＬに沿って等間隔に偏在する。あるいは、第１領域ＲＥ１と第２領域ＲＥ２とを併せた単位領域ＲＥが繰り返される。なお、第１領域ＲＥ１における亀裂伸展加工は、加工予定線ＰＬに沿って一様亀裂伸展加工を行った場合にその後のブレイクによって好適にパターン付き基板Ｗがブレイクできる条件で行うものとする。
【００６０】
係る場合においては、第１領域ＲＥ１の個々の加工痕Ｍ同士の間や、加工痕Ｍの下方にむけて、亀裂が伸展する。一方、第２領域ＲＥ２においては、必ずしも亀裂は伸展しない。すなわち、一の加工予定線ＰＬに沿って断続的亀裂伸展加工を行うことで、パターン付き基板Ｗにおいては、亀裂進展が生じている領域と生じていない領域とが加工予定線ＰＬに沿って交互に繰り返されていることになる。
【００６１】
そして、このような状態のパターン付き基板Ｗをブレイク装置に供し、当該加工予定線ＰＬに沿ったブレイクを行う。係る場合、亀裂伸展が生じているそれぞれの第１領域ＲＥ１を起点として、パターン付き基板Ｗの反対面Ｗｂに向けて、および、第１領域ＲＥ１の間に向けて、亀裂が伸展し、パターン付き基板Ｗが加工予定線に沿って分割される。すなわち、加工痕Ｍが存在しない第２領域ＲＥ２を含むにも関わらず、パターン付き基板Ｗを良好に分割することが出来る。これにより、まさしく図５に例示した垂直断面のような加工断面を有する態様にて、パターン付き基板Ｗが分割される。すなわち、加工予定線ＰＬに沿って断続的亀裂伸展加工を行えば、パターン付き基板Ｗを加工予定線ＰＬに沿って分割することができる。
【００６２】
好ましくは、断続的亀裂伸展加工は、加工対象としている加工予定線に沿う方向における単位パターンＵＰのサイズＴが、加工予定線ＰＬに沿う方向における第１領域ＲＥ１のサイズｔ１と第２領域ＲＥ２のサイズｔ２の和（つまりは単位領域ＲＥのサイズ）の整数倍であり、かつ、サイズ比ｔ２／ｔ１が、２０／８０以上６０／４０以下となるように行う。図４および図５においては、サイズＴがｔ１＋ｔ２の４倍、つまりはＴ＝４（ｔ１＋ｔ２）の場合を例示している。ただし、本実施の形態において、第１領域ＲＥ１のサイズｔ１とは、図４および図５に示すように、第１領域ＲＥ１の両端に存在する加工痕Ｍ同士の中心間距離であるとする。
【００６３】
これらの要件をみたすことにより、加工予定線ＰＬに沿ったパターン付き基板Ｗをより良好に分割することが出来る。より具体的には、当該第１領域ＲＥ１において離散的に存在する全ての加工痕Ｍの数をｋ（ｋは自然数）とするとき、ｔ１＝（ｋ−１）Δと与えられる。また、第２領域ＲＥ２のサイズは、図４および図５に示すように、当該第２領域ＲＥ２に隣接する２つの第１領域ＲＥ１のそれぞれにおいて最も第２領域ＲＥ２に近い場所に位置する加工痕Ｍ同士の距離であるとする。
【００６４】
また、第１領域ＲＥ１における加工痕Ｍの形成ピッチつまりはビームスポット中心間隔Δを５μｍ以下とし、第２領域ＲＥ２のサイズｔ２が１００μｍ以下となるように、断続的亀裂伸展加工を行うのがより好ましい。前者をみたさない場合、亀裂伸展加工自体が行われなくなるため好ましくない。後者をみたさない場合、ブレイクが加工予定線（分割予定線）に沿って良好に行えなくなるため好ましくない。
【００６５】
なお、加工痕Ｍの形成ピッチについていえば、一様亀裂伸展加工の際の加工痕Ｍの形成ピッチと断続的亀裂伸展加工の第１領域ＲＥ１における加工痕Ｍの形成ピッチとが同じである場合、断続的亀裂伸展加工の方が、第２領域ＲＥ２が存在する分だけ一様亀裂伸展加工よりも形成される加工痕Ｍの数が少ない。それゆえ、例えばＬＥＤ素子などの光学デバイスの単位パターンが繰り返し形成されてなるパターン付き基板Ｗを分割し、ＬＥＤ素子を得る場合であれば、断続的亀裂伸展加工を行って分割されたＬＥＤ素子の方が、一様亀裂伸展加工を行って分割されたＬＥＤ素子よりも、光の取り出し効率が高くなる。すなわち、断続的亀裂伸展加工は、ＬＥＤ素子の光取り出し効率を高めるうえで好適な加工手法であるといえる。
【００６６】
ところで、形成される加工痕の数を削減するという点からは、一様亀裂伸展加工における加工痕の形成ピッチに相当するレーザー光ＬＢのビームスポット中心間隔を大きくするという態様も考えられる。例えば、図６は、図４および図５に例示したパターン付き基板Ｗに対して、Δよりも大きな値のビームスポット中心間隔Δ’にて一様亀裂伸展加工を行った場合の、加工痕Ｍの形成の様子を示す平面図である。ただし、５μｍ＜Δ’＜ｔ２であるとする。また、基板サイズＴあたりの加工痕Ｍの数は同じであるとする。
【００６７】
断続的亀裂伸展加工の場合には、亀裂伸展加工後のブレイクの際に第２領域ＲＥ２においても亀裂ＣＲが伸展していることから、Δ’＜ｔ２とした図６の場合も、亀裂伸展加工後のブレイクの際に加工痕Ｍの間で好適に亀裂ＣＲが伸展することが期待される。しかしながら、係る態様の場合、亀裂伸展加工後のブレイクが必ずしも良好に行えないことが、本発明の発明者によって確認されている。ここで、ブレイクが良好に行えないとは、ブレイク工程における亀裂の伸展が加工予定線に沿って進行せず、ＬＥＤ素子が斜めに割れてしまうことや、そもそも、一般的なブレイク条件ではブレイクを行い得ず、ブレイクバーに過剰の負荷をかけてしまいブレイクバーが破損することなど、ブレイクに際し何らの不具合が生じることをいう。
【００６８】
その理由としては、断続的亀裂伸展加工の場合、少なくとも第１領域ＲＥ１においてはブレイク工程の前の時点で十分に亀裂が伸展し、強度的に弱くなっているのに対し、加工痕Ｍの間隔を広げた一様亀裂伸展加工の場合、ブレイク前の時点で必ずしも加工痕Ｍ同士の間において亀裂ＣＲがつながっていないために、結果として断続的亀裂伸展加工の場合よりもブレイク工程における負荷が高くなっているためであると考えられる。
【００６９】
このことは、本実施の形態のように、加工痕Ｍを形成する第１領域ＲＥ１においては加工痕Ｍの間に確実に亀裂伸展を生じさせたうえで、加工痕Ｍを形成しない第２領域ＲＥ２を断続的に形成することが、加工痕Ｍの数を抑制しつつ良好なブレイクを実現するうえで重要であることを意味している。
【００７０】
なお、パターン付き基板Ｗを分割する場合、図４に示すように、互いに直交する加工予定線ＰＬ１、ＰＬ２に沿ったブレイクを行う必要があるが、断続的亀裂伸展加工を行ったうえでブレイクを行おうとする場合、加工予定線ＰＬ１と加工予定線ＰＬ２が交差する位置（加工予定線交差位置）においては、それぞれの加工予定線ＰＬ１、ＰＬ２に沿った断続的亀裂伸展加工の際に形成される第１領域ＲＥ１が互いに交差させるようにするのが好ましい。係る場合、ＬＥＤ素子にカケや割れが生じることのない、良好なブレイクが実現される。例えば、図４においては、加工予定線ＰＬ１に沿った断続的亀裂伸展加工において、第１領域ＲＥ１が加工予定線交差位置に形成されている様子を示している。係る場合、この後に加工予定線ＰＬ２に沿った断続的亀裂伸展加工の際にも、第１領域ＲＥ１が加工予定線交差位置に形成されるようにすればよい。
【００７１】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、パターン付き基板を加工予定線に沿って分割するにあたって、亀裂伸展加工が行われて加工痕が等間隔に形成される第１の領域と、亀裂伸展加工が行われず前記加工痕が形成されない第２の領域とを、加工予定線に沿って交互に形成する断続的亀裂伸展加工を行うことにより、パターン付き基板に分割起点を形成したうえで、該加工予定線に沿ってブレイクを行うことで、従来の一様な亀裂伸展加工を行う場合に比して、加工痕の数を減らしつつパターン付き基板を良好に分割することが出来る。これにより、例えばＬＥＤ素子などの光学デバイスの単位パターンが繰り返し形成されてなるパターン付き基板を分割し、個々のＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）に個片化する場合であれば、素子内からの光の出射を阻害する加工痕の数が従来よりも少なくなるので、従来よりも光の取り出し効率が向上したＬＥＤ素子が得られる。
【符号の説明】
【００７２】
１  コントローラ
２  制御部
３  記憶部
３ｐ  プログラム
４  ステージ
４ｍ  移動機構
５  照射光学系
６  上部観察光学系
６ａ  カメラ
６ｂ  モニタ
７  上部照明系
８  下部照明系
１０  被加工物
１０ａ  保持シート
１１  吸引手段
１６  下部観察光学系
１６ａ  カメラ
１６ｂ  モニタ
２１  駆動制御部
２２  撮像制御部
２３  照射制御部
２４  吸着制御部
２５  加工処理部
５１  ハーフミラー
５２  集光レンズ
７１  ハーフミラー
８１  ハーフミラー
８２  集光レンズ
１００  レーザー加工装置
ＣＲ  亀裂
Ｄ１  加工位置データ
Ｄ２  加工モード設定データ
ＬＢ  レーザー光
Ｍ  加工痕
ＯＦ  オリフラ
ＰＬ（ＰＬ１、ＰＬ２）  加工予定線
ＳＬ  レーザー光源
ＳＴ  ストリート
Ｔ  （パターン付き基板の）サイズ
ＵＰ  単位パターン
Ｗ  パターン付き基板
Ｗ１  単結晶基板
【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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