(57)【要約】【課題】反射膜として金属膜を有するパターン付き基板を良好に分割することが出来る方法を提供する。【解決手段】単位デバイスパターンの形成面と反対側の主面に、相異なる２つの酸化膜を繰り返し交互に積層してなる多層膜と、金属膜とを積層してなるパターン付き基板を分割する方法が、先端に刃先を備えるツールの先端を多層膜と金属層との界面の高さに位置させた状態で、ツールをパターン付き基板に対し相対的に移動させることによって、パターン付き基板にあらかじめ定められた加工予定線に沿って金属膜のみを除去して加工溝を形成する金属膜除去工程と、加工予定線に沿って、個々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溝において離散的に位置するようにレーザー光を照射し、各加工痕から亀裂を伸展させる亀裂伸展加工工程と、亀裂伸展後のパターン付き基板を加工予定線に沿ってブレイクするブレイク工程と、を備えるようにした。【選択図】図３
2014107485.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デバイスパターンを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して個片化する方法であって、
前記パターン付き基板が、前記単結晶基板において前記単位デバイスパターンの形成面と反対側の主面に、相異なる２つの酸化膜を繰り返し交互に積層してなる多層膜と、金属膜とを積層してなるものであり、
先端に刃先を備えるツールの前記先端を前記多層膜と前記金属層との界面の高さに位置させた状態で、前記ツールを前記パターン付き基板に対し相対的に移動させることによって、前記パターン付き基板にあらかじめ定められた加工予定線に沿って前記金属膜のみを除去して加工溝を形成する金属膜除去工程と、
前記金属膜が除去された後の前記パターン付き基板に対し、前記加工予定線に沿って、個々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溝において離散的に位置するようにレーザー光を照射し、それぞれの前記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と、
前記亀裂伸展加工工程を経た前記パターン付き基板を前記加工予定線に沿ってブレイクするブレイク工程と、
を備えることを特徴とするパターン付き基板の分割方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン付き基板の分割方法であって、
前記亀裂伸展加工工程においては、前記加工溝が形成されている箇所の直下でかつ前記単結晶基板の内部であってその厚み方向において前記多層膜との界面位置から数μｍの範囲内に、前記レーザー光の焦点を位置させる、
ことを特徴とするパターン付き基板の分割方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパターン付き基板の分割方法であって、
前記金属膜除去工程においては、前記ツールから前記パターン付き基板に対して０．５Ｎ以上１．０Ｎ以下の荷重を与えながら前記ツールを移動させて、前記金属膜を除去する、
ことを特徴とするパターン付き基板の分割方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパターン付き基板の分割方法であって、
前記ツールが、前記先端に平坦な矩形状の微小面であるランドを備え、
前記金属膜除去工程においては、前記ランドが前記ツールの最下端部となり、かつ、その長手方向が前記ツールの相対移動方向と合致するように、前記ツールを移動させる、
ことを特徴とするパターン付き基板の分割方法。
【請求項５】
請求項４に記載のパターン付き基板の分割方法であって、
前記ランドと前記金属膜除去工程における前記ツールの前記相対移動方向前面とのなす角を取り付け角とし、前記ランドとこれに連続した前記ツールの長手方向最下端面とのなす角をランド角とするとき、
前記相対移動方向におけるランド長さが１μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記取り付け角は５０°以上８０°であり、
ランド角は１０°以上２０°である、
ことを特徴とするパターン付き基板の分割方法。
【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分割する加工方法に関し、特に、多層膜と金属膜とからなる反射防止膜を備え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の中には、分割によって得られたＬＥＤ素子の端面となる面に、素子内部で発光したレーザー光を反射させる反射膜を設けたものがある。係る反射膜は通常、単位パターンが設けられた面とは反対側の面に設けられる。反射膜としては、例えばＴｉＯ２の薄膜層とＳｉＯ２の薄膜層が繰り返し交互に積層されたＤＢＲと呼ばれる多層膜や、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどの金属膜や、あるいは、反射効率をより高めるべく、ＤＢＲの上に金属膜を設けた複合構成のものなどが一般的である。
【０００６】
このような、反射膜を備えたパターン付き基板を、上述のようなレーザー光の照射によって分割しようとする場合、単位パターンに対するレーザー光の照射を避けるべく、反射膜の側をレーザー光の被照射面としたいという要請が一般にある。しかしながら、反射膜が金属膜を含んで構成されている場合、該金属膜を被照射面として金属膜においてレーザー光が吸収されてしまい、良好な分割を行うことが困難である。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、反射膜として金属膜を有するパターン付き基板を良好に分割することが出来る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デバイスパターンを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して個片化する方法であって、前記パターン付き基板が、前記単結晶基板において前記単位デバイスパターンの形成面と反対側の主面に、相異なる２つの酸化膜を繰り返し交互に積層してなる多層膜と、金属膜とを積層してなるものであり、先端に刃先を備えるツールの前記先端を前記多層膜と前記金属層との界面の高さに位置させた状態で、前記ツールを前記パターン付き基板に対し相対的に移動させることによって、前記パターン付き基板にあらかじめ定められた加工予定線に沿って前記金属膜のみを除去して加工溝を形成する金属膜除去工程と、前記金属膜が除去された後の前記パターン付き基板に対し、前記加工予定線に沿って、個々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溝において離散的に位置するようにレーザー光を照射し、それぞれの前記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と、前記亀裂伸展加工工程を経た前記パターン付き基板を前記加工予定線に沿ってブレイクするブレイク工程と、を備えることを特徴とする。
【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分割方法であって、前記亀裂伸展加工工程においては、前記加工溝が形成されている箇所の直下でかつ前記単結晶基板の内部であってその厚み方向において前記多層膜との界面位置から数μｍの範囲内に、前記レーザー光の焦点を位置させる、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のパターン付き基板の分割方法であって、前記金属膜除去工程においては、前記ツールから前記パターン付き基板に対して０．５Ｎ以上１．０Ｎ以下の荷重を与えながら前記ツールを移動させて、前記金属膜を除去する、ことを特徴とする。
【００１１】
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パターン付き基板の分割方法であって、前記ツールが、前記先端に平坦な矩形状の微小面であるランドを備え、前記金属膜除去工程においては、前記ランドが前記ツールの最下端部となり、かつ、その長手方向が前記ツールの相対移動方向と合致するように、前記ツールを移動させる、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４に記載のパターン付き基板の分割方法であって、前記ランドと前記金属膜除去工程における前記ツールの前記相対移動方向前面とのなす角を取り付け角とし、前記ランドとこれに連続した前記ツールの長手方向最下端面とのなす角をランド角とするとき、前記相対移動方向におけるランド長さが１μｍ以上１５μｍ以下であり、前記取り付け角は５０°以上８０°であり、ランド角は１０°以上２０°である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、単結晶基板の直上に多層膜と金属膜とからなる反射膜を備えるパターン付き基板を個片化するための分割加工を、レーザー光による亀裂伸展加工によって行おうとする場合に、係る亀裂伸展加工に先立って、加工予定線のところに位置する金属膜のみをあらかじめ除去して多層膜を露出させておくようにすることで、良好な個片化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】パターン付き基板ＷのＹ方向に垂直な断面図である。
【図３】パターン付き基板Ｗの分割加工のプロセスを模式的に示す図である。
【図４】亀裂伸展加工までを行った後のパターン付き基板Ｗの光学顕微鏡像である。
【図５】図４に示したパターン付き基板Ｗをブレイク加工に供した後の断面についての光学顕微鏡像である。
【図６】金属膜Ｆ２の剥離除去に用いる溝加工ツールＴＬの概略図およびその先端部ＴＬ１を拡大して示す図である。
【図７】パターン付き基板Ｗの金属膜Ｆ２を剥離したときの、剥離後の基板上面を撮像した光学顕微鏡像である。
【図８】溝加工装置１００を例示する図である。
【図９】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１０】レーザー加工装置２００の構成を概略的に示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜パターン付き基板＞
はじめに、本実施の形態における分割対象であるパターン付き基板Ｗについて説明する。図１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。図２は、パターン付き基板ＷのＹ方向に垂直な断面図である。
【００１６】
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。
【００１７】
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。本実施の形態では、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。
【００１８】
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。
【００１９】
例えば、ＬＥＤ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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に沿って照射されることで、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。
【００２２】
一方、図２に示すように、単結晶基板Ｗ１の、単位パターンＵＰが形成されていない側の主面には、反射膜Ｆの少なくとの一方が形成されることがある。本実施の形態においては、反射膜Ｆは、単結晶基板Ｗ１の直上に設けられた多層膜Ｆ１と、該多層膜Ｆ１の上に設けられた金属膜Ｆ２とからなるものとする。
【００２３】
多層膜Ｆ１は、ＤＢＲとも称される、例えばそれぞれ数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の厚みのＴｉＯ２の薄膜層とＳｉＯ２の薄膜層が数十層程度繰り返し交互に積層されてなる、数μｍ程度の厚みを有する部位である。
【００２４】
また、金属膜Ｆ２は、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどからなり、数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度の厚みを有する。
【００２５】
＜パターン付き基板の分割加工の概略＞
次に、上述した構成のパターン付き基板ＷをストリートＳＴに沿って分割する処理の流れについて説明する。係る分割は、通常、それぞれのストリートＳＴの中心位置を通りかつパターン付き基板Ｗの厚み方向に沿って設定されてなる加工予定面Ｐ１に沿って行われる。なお、加工予定面Ｐ１の厚み方向における端部を加工予定線ＰＬと称するが、以降の説明においては、便宜上、両者を区別せずに用いることがある。
【００２６】
また、本実施の形態においては、パターン付き基板Ｗに上述の多層膜Ｆ１と金属膜Ｆ２とからなる反射膜Ｆが設けられているものとする。係る反射膜Ｆが設けられていない場合、例えば特許文献１に開示されているような手法でレーザー加工を行うことで、パターン付き基板Ｗを分割することが出来る。しかしながら、反射膜Ｆが設けられている場合、金属膜Ｆ２がレーザー光を吸収してしまうために、上述の手法にてレーザー加工を行ったとしても、パターン付き基板Ｗを良好に分割することは困難である。
【００２７】
この点を鑑み、本実施の形態においては、加工予定線ＰＬのところに位置する金属膜Ｆ２をあらかじめ除去したうえで、レーザー加工およびこれに続くブレイク加工を行うことにより、パターン付き基板Ｗを分割するようにする。
【００２８】
図３は、本実施の形態におけるパターン付き基板Ｗの分割加工のプロセスを模式的に示す図である。なお、図３においては、Ｙ方向に延在する加工予定線ＰＬが分割の対象となる場合について説明するが、Ｘ方向に沿った加工予定線ＰＬが対象となる場合も処理内容は同様である。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態においては、加工予定線ＰＬのところに位置する金属膜Ｆ２の除去を、先端部ＴＬ１が超硬合金またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの硬質材料からなる刃先となった溝加工ツールＴＬを用いて行う。より具体的には、パターン付き基板Ｗを、金属膜Ｆ２が上面となるように水平に配置した状態で、矢印ＡＲ１にて示すように、溝加工ツールＴＬの先端部ＴＬ１をパターン付き基板Ｗの外縁よりも外側であって加工予定線ＰＬの延長線上の位置に接近させる。
【００３０】
そして、図３（ｂ）に示すように、先端部ＴＬ１の高さ位置を金属膜Ｆ２と多層膜Ｆ１との界面近傍とした状態で、加工予定線ＰＬが設定されてなるＹ方向（図３では図面に垂直な方向）に沿って溝加工ツールＴＬをパターン付き基板Ｗに対し相対的に移動させる。これにより、図３（ｃ）に示すように、先端部ＴＬ１が通過した部分の金属膜Ｆ２が溝加工ツールＴＬによって剥離除去されて、加工溝Ｇが形成される。換言すれば、加工予定面Ｐ１のところで多層膜Ｆ１が露出した状態が実現される。なお、図３（ｃ）においては加工溝Ｇの幅がストリートＳＴの幅よりも小さくなっているが、これは必須の態様ではなく、次に行うレーザー加工に際してレーザー光が金属膜Ｆ２に照射されないだけの幅が確保されればよい。
【００３１】
このような溝加工ツールＴＬによる金属膜Ｆ２の除去を、全ての加工予定線ＰＬ（加工予定面Ｐ１）に沿って行う。
【００３２】
全ての加工予定線ＰＬについて金属膜Ｆ２の除去が終わると、続いて、レーザー加工を行う。係るレーザー加工は、例えば後述するレーザー加工装置において、加工予定線ＰＬ（加工予定面Ｐ１）に沿ってレーザー光ＬＢを走査することによって行う。より詳細には、係るレーザー加工は、亀裂伸展加工として行うものとする。亀裂伸展加工の詳細に付いては後述する。係る亀裂伸展加工には、図３（ｄ）に示すように、レーザー光ＬＢの焦点ＬＦを、単結晶基板Ｗ１の内部であってその厚み方向において多層膜Ｆ１との界面位置から数μｍの範囲内に、位置させるようにする。
【００３３】
係る態様にて亀裂伸展加工を行うと、レーザー光ＬＢの走査方向において、単結晶基板Ｗ１の焦点ＬＦの深さ位置に、レーザー光ＬＢの照射によって生じた変質領域である微小な加工痕Ｍが離散的に形成され、かつ、それぞれの加工痕Ｍの間や、パターン付き基板Ｗの厚み方向に、亀裂が伸展する。図３（ｅ）に、加工痕Ｍからパターン付き基板Ｗの厚み方向に亀裂ＣＲが伸展する様子を例示している。
【００３４】
このようなレーザー光ＬＢの照射による亀裂伸展加工を、全ての加工予定面Ｐ１に沿って行う。
【００３５】
なお、亀裂伸展加工によって厚み方向に生じる亀裂ＣＲのうち、加工痕Ｍからパターン付き基板Ｗの上方へと伸展する亀裂ＣＲ１は、加工痕Ｍから単結晶基板Ｗ１の上面までの距離が短いために、ほとんどの場合、該上面にまで到達する。そして、その上方に存在する多層膜Ｆ１においては、同様に亀裂が伸展するか、あるいは、照射されたレーザー光ＬＢによる溶融・蒸発などが生じる。一方、加工痕Ｍからパターン付き基板Ｗの下方へと伸展する亀裂ＣＲ２については、その先端が反対面にまで到達するものもあるものの、単結晶基板Ｗ１内で留まることもある。従って、レーザー加工を行った時点では、パターン付き基板Ｗは必ずしも完全には分割されているわけではない。
【００３６】
そこで、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加工を行うようにする。これにより、パターン付き基板Ｗを完全に分割し個片化（チップ化）することが可能となる。なお、亀裂の伸展によってパターン付き基板Ｗが厚み方向において完全に分断される場合、上述のブレイク加工は不要であるが、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パターン付き基板Ｗは完全に二分されることはまれであるので、ブレイク加工を伴うのが一般的である。
【００３７】
ブレイク加工を行うことで、図３（ｆ）に示すように、それぞれに単位パターンＵＰおよび反射膜Ｆが形成された多数個のデバイスチップＣＰが得られる。ブレイク加工には、公知の３点支持による手法などが適用可能である。
【００３８】
図４は、上述のような手順で亀裂伸展加工までを行った後のパターン付き基板Ｗの光学顕微鏡像であり、図５は、図４に示したパターン付き基板Ｗをブレイク加工に供した後の断面についての光学顕微鏡像である。
【００３９】
図４からは、加工痕Ｍの間において亀裂が伸展している様子や、単結晶基板Ｗ１の表面に亀裂が到達している様子や、さらには、多層膜Ｆ１が加工痕Ｍの配列方向に沿って部分的に溶融・蒸発している様子などが確認される。
【００４０】
また、図５からは、反射膜Ｆの近傍では微小な凹凸があるものの、それはパターン付き基板Ｗの厚み方向についてみればごく一部に過ぎないこと、および、パターン付き基板Ｗの大部分を占める単結晶基板Ｗ１においては、ほぼ、凹凸のない極めて平坦な分割面が形成されていることが確認される。係る結果は、本実施の形態に係る加工手法が、パターン付き基板Ｗを好適に分割できるものであることを指し示している。
【００４１】
＜溝加工ツールおよび溝加工装置＞
続いて、上述した溝加工ツールＴＬの詳細構造および係る溝加工ツールＴＬを備えた溝加工装置の一構成態様について説明する。
【００４２】
図６は、金属膜Ｆ２の剥離除去に用いる溝加工ツールＴＬの概略図およびその先端部ＴＬ１を拡大して示す図である。
【００４３】
溝加工ツールＴＬは、図６（ａ）に示すように、概略、棒状（図６に示す場合においては角棒状）の部材であるが、少なくともその長手方向一先端部に備わる刃先部分である先端部ＴＬ１は、加工時の進行方向（パターン付き基板Ｗに対するツールＴＬの相対移動方向）を含む鉛直断面が多角形状（例えば矩形状）をなしているとともに、加工時の進行方向に垂直な断面が該進行方向に対して対称な等脚台形状をなしている。
【００４４】
ただし、より詳細には、図６（ｂ）に示すように、先端部ＴＬ１の進行方向前側の最下端部は角面状に面取りがなされており、これによってランドＴＬ２と称する矩形状の微小面が形成されてなる。
【００４５】
係る構造を有する溝加工ツールＴＬは、加工時、図６（ｂ）に示すように、ランドＴＬ２が最下端部となりかつその長手方向が進行方向に平行となる姿勢を保って使用される。換言すれば、溝加工ツールＴＬは、その長手方向を鉛直方向から所定角度だけ進行方向前側に傾斜させた姿勢で使用される。
【００４６】
ここで、ランドＴＬ２が加工時に進行方向と平行になるときの進行方向に沿った長さをランド長さＤとし、ランドＴＬ２と先端部ＴＬ１の進行方向前面とのなす角を取り付け角αとし、ランドＴＬ２と先端部ＴＬ１の長手方向最下端面とのなす角をランド角βとするとき、金属膜Ｆ２を良好に除去する観点からは、ランド長さＤは、１μｍ〜１５μｍ程度であることが好ましく、取り付け角αは５０°〜８０°であることが好ましく、ランド角βは１０°〜２０°であることが望ましい。なお、ランドＴＬ２の、進行方向に直交する方向における厚み（ランド幅）は、除去したい金属膜Ｆ２の幅に応じて適宜に定められればよい。
【００４７】
また、上述のように金属膜Ｆ２を溝加工ツールＴＬにて除去する場合、溝加工ツールＴＬがパターン付き基板Ｗに対して与える荷重（剥離力）は、０．５Ｎ〜１．０Ｎであるのが望ましい。係る場合、ストリートＳＴに対応させて設定された加工予定線ＰＬに沿って金属膜Ｆ２のみを好適に除去することが出来る。１．０Ｎより大きい荷重を与えた場合、金属膜Ｆ２のみならず多層膜Ｆ１までが除去されてしまい、また、先端部ＴＬ１が通過した側方の部分まで剥離が生じるなどして加工後の形状に乱れが生じてしまうため、好ましくない。一方、荷重が０．５Ｎ未満とするのは、金属膜Ｆ２を安定的に剥離できないため好ましくない。
【００４８】
仮に、１．０Ｎよりも大きな荷重を与えた場合、例えばＸ方向に延在する加工予定線ＰＬに沿って金属膜Ｆ２を除去した後、これに直交するＹ方向に延在する加工予定線ＰＬに沿って金属膜を除去する際に、すでにＸ方向についての加工の差異に金属膜Ｆ２が除去されている加工予定線ＰＬ同士の直交箇所において、溝加工ツールＴＬが多層膜Ｆ１を剥離してしまい、良好な剥離が行えなくなるため好ましくない。
【００４９】
図７は、係る荷重と剥離の良否との関係を示す一例としての、パターン付き基板Ｗの金属膜Ｆ２を剥離したときの、剥離後の基板上面を撮像した光学顕微鏡像である。具体的には、単結晶基板Ｗ１がサファイアであり、多層膜Ｆ１がＴｉＯ２とＳｉＯ２の薄膜層からなり、金属膜Ｆ２が約０．６５μｍの厚みのＡｕからなるパターン付き基板Ｗについて、その金属膜Ｆ２を、直交する二方向についてＸ方向→Ｙ方向の順に剥離した後に、基板上面を撮像して得られた像である。ここで、溝加工ツールＴＬの材質は、ランド長さＤは、８μｍ、取り付け角度αは、７０°、ランド角βは２０°であった。図７（ａ）は、溝加工ツールＴＬがパターン付き基板Ｗに対して与える荷重を０．５３Ｎとした時のものであり、図７（ｂ）は、当該荷重を１．２Ｎとした時のものである。
【００５０】
図７（ａ）に示す撮像画像では、両方向ともに金属膜Ｆ２のみが一様な幅で良好に剥離されているが、図７（ｂ）に示す撮像画像では、Ｙ方向の加工において、一部において多層膜Ｆ１するとともに単結晶基板Ｗ１が露出しており、また、加工形状にも乱れが生じている。すなわち、加工後の状態が不均一で好ましい剥離が行われなかった様子を示している。
【００５１】
図８は、上述のような溝加工ツールＴＬによる加工を行う溝加工装置１００を例示する図である。溝加工装置１００は、水平面内の一方向（ｙ軸方向）に移動可能で、かつ、上面に載置されたパターン付き基板Ｗを保持可能なテーブル１０１を備えている。より具体的には、テーブル１０１には、例えばガラスなどの透明な部材からなり、水平面内で回転自在なチャック１０２が備わっており、該チャック１０２によってパターン付き基板Ｗを固定できるようになっている。
【００５２】
なお、図８においては図示を省略するが、テーブル１０１の透明なチャック１０２の下方には、チャック１０２に固定されたパターン付き基板Ｗを、チャック１０２を介して下方から観察可能な、観察光学系が備わる。
【００５３】
また、溝加工装置１００には、水平面内においてｙ軸方向と直交するｘ軸方向においてテーブル１０１を挟んで設けてある２つの支柱１０３と、これら２つの支柱１０３によって支持されてなるとともに、ｘ軸方向に延在するガイド１０４ｇが備わるガイドバー１０４とによって、テーブル１０１上を跨ぐブリッジ１０５が構成されてなる。
【００５４】
ガイド１０４ｇには、溝加工ツールＴＬが取り付けられるヘッド１０６がｘ軸方向に移動可能に取り付けられてなる。より詳細には、ヘッド１０６には、溝加工ツールＴＬを保持したホルダ１０７が取り付けられるようになっているとともに、一方の支柱１０３に設けられたモータ１０８の回転によりガイド１０４ｇに沿ってｘ軸方向を移動する支持体１０６ｓが付設されている。これにより、溝加工装置１００においては、ｘ軸方向を図６でいうところの進行方向として、加工を行えるようになっている。
【００５５】
ヘッド１０６は、ホルダ１０７を取り付ける際のホルダ１０７のｘ軸方向に対する姿勢を調整できるようになっている。つまりは溝加工ツールＴＬの姿勢を調整することができるように構成されている。溝加工ツールＴＬを保持したホルダをヘッド１０６に取り付けるにあたってホルダ１０７の姿勢を調整することで、上述した金属膜Ｆ２を剥離する際の取り付け角度αを調整することが可能となる。
【００５６】
また、ヘッド１０６は、取り付けた溝加工ツールＴＬの高さ位置を適宜に調整できるようにもなっている。ホルダ１０７の高さ位置とヘッド１０６の移動速度とを適宜に設定することで、溝加工ツールＴＬが金属膜Ｆ２に対して与える荷重を調整することが可能となる。
【００５７】
以上のような構成を有する溝加工装置１００において、溝加工ツールＴＬにより、上述のような金属膜Ｆ２の加工を行う場合は、パターン付き基板Ｗを金属膜Ｆ２が上面側となるようにチャック１０２に固定し、Ｘ方向もしくはＹ方向の加工予定線ＰＬがｘ軸方向と平行となるようにパターン付き基板Ｗのアライメントを行うとともに、取り付け角度αが所定の値となるように、溝加工ツールＴＬを保持したホルダ１０７を適宜の姿勢にて取り付ける。なお、パターン付き基板Ｗのアライメントについては、パターンマッチング処理や、アライメントマーカーを用いた処理など、種々の公知の手法を適宜に適用可能である。
【００５８】
そして、溝加工ツールＴＬの先端部ＴＬ１を、ｘ軸方向についてはパターン付き基板Ｗの端部より外側の位置に合わせるとともに、ｙ軸方向については最初に加工対象とする加工予定線ＰＬの位置に合わせる。当該位置において溝加工ツールＴＬを、金属膜Ｆ２の厚みに応じた所定の距離だけ下降させたうえで、ヘッド１０６をｘ軸方向に移動させることで、当該加工予定線ＰＬの位置での金属膜Ｆ２の剥離が実現される。
【００５９】
一の加工予定線ＰＬの位置における剥離が終了すると、加工予定線ＰＬのピッチに応じた距離だけステージをｙ軸方向に送り、次の加工予定線ＰＬの位置における剥離を同様に行う。Ｘ方向もしくはＹ方向において全ての加工予定線ＰＬの位置で剥離が終了すると、チャック１０２を９０°回転させてＹ方向もしくはＸ方向がｘ軸方向と合致するようにアライメントを行ったうえで、同様の処理を行えばよい。これにより、全ての加工予定線ＰＬに沿った金属膜Ｆ２の除去が好適に行える。
【００６０】
＜亀裂伸展加工の原理およびブレイク加工＞
次に、亀裂伸展加工とブレイク加工について説明する。図９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９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の照射にあたってパターン付き基板Ｗ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、レーザー光ＬＢの出射源は固定され、パターン付き基板Ｗが載置されたステージを移動させることによって、パターン付き基板Ｗ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、パターン付き基板Ｗ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。
【００６１】
図９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。パターン付き基板Ｗ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、パターン付き基板Ｗ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。
【００６２】
このことから、パターン付き基板Ｗ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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、さらには、被加工物の厚み方向にも亀裂が伸展するようになる。このように、亀裂伸展加工によって形成された亀裂が、パターン付き基板Ｗを分割する際の分割の起点となる。なお、レーザー光ＬＢが所定の（０ではない）デフォーカス値のもと、デフォーカス状態で照射される場合は、焦点位置の近傍において変質が生じ、係る変質が生じた領域が上述の加工痕となる。
【００６５】
一方、ブレイク工程は、例えば、パターン付き基板Ｗ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。
【００６６】
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。
【００６７】
以上の点を鑑みた、パターン付き基板Ｗ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、パターン付き基板Ｗの材質や厚みなどによって適宜に選択することでよい。
【００６８】
パルス幅τ：１ｐｓｅｃ以上５０ｐｓｅｃ以下；
ビーム径Ｄｂ：約１μｍ〜１０μｍ程度；
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。
【００６９】
＜レーザー加工装置＞
最後に、亀裂伸展加工に用いるレーザー加工装置２００について説明する。図１０は、本発明の実施の形態において亀裂伸展加工に適用可能な、レーザー加工装置２００の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置２００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２０１と、パターン付き基板Ｗをその上に載置するステージ２０４と、レーザー光源ＳＬから出射されたレーザー光ＬＢをパターン付き基板Ｗに照射する照射光学系２０５とを主として備える。
【００７０】
ステージ２０４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２０４は、その上面に載置されたパターン付き基板Ｗを、例えば吸引ポンプなどの吸引手段２１１により吸引固定できるようになっている。また、ステージ２０４は、移動機構２０４ｍ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、パターン付き基板Ｗに粘着性を有する保持シート２１０ａを貼り付けたうえで、該保持シート２１０ａの側を被載置面としてパターン付き基板Ｗをステージ２０４に載置しているが、保持シート２１０ａを用いる態様は必須のものではない。
【００７１】
移動機構２０４ｍ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２０４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２０４ｍ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。
【００７２】
照射光学系２０５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２５１と、集光レンズ２５２とを備える。
【００７３】
レーザー加工装置２００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２５１にて反射させたうえで、該レーザー光ＬＢを、集光レンズ２５２にてステージ２０４に載置されたパターン付き基板Ｗの被加工部位に合焦するように集光させて、パターン付き基板Ｗ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２０４を移動させることによって、パターン付き基板Ｗ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２００は、パターン付き基板Ｗ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。
【００７４】
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。
【００７５】
なお、レーザー加工装置２００においては、加工処理の際、必要に応じて、合焦位置をパターン付き基板Ｗ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（パターン付き基板Ｗ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。
【００７６】
また、レーザー加工装置２００において、ステージ２０４の上方には、パターン付き基板Ｗを上方から観察・撮像するための上部観察光学系２０６と、パターン付き基板Ｗに対しステージ２０４の上方から照明光を照射する上部照明系２０７とが備わっている。また、ステージ２０４の下方には、パターン付き基板Ｗに対しステージ２０４の下方から照明光を照射する下部照明系２０８が備わっている。
【００７７】
上部観察光学系２０６は、ハーフミラー２５１の上方（鏡筒の上方）に設けられたＣＣＤカメラ２０６ａと該ＣＣＤカメラ２０６ａに接続されたモニタ２０６ｂとを備える。また、上部照明系２０７は、上部照明光源Ｓ１と、ハーフミラー２７１とを備える。
【００７８】
これら上部観察光学系２０６と上部照明系２０７とは、照射光学系２０５と同軸に構成されてなる。より詳細にいえば、照射光学系２０５のハーフミラー２５１と集光レンズ２５２が、上部観察光学系２０６および上部照明系２０７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２７１で反射され、さらに照射光学系２０５を構成するハーフミラー２５１を透過した後、集光レンズ２５２で集光されて、パターン付き基板Ｗに照射されるようになっている。また、上部観察光学系２０６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２５２、ハーフミラー２５１およびハーフミラー２０７１を透過したパターン付き基板Ｗ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。
【００７９】
また、下部照明系２０８は、下部照明光源Ｓ２と、ハーフミラー２８１と、集光レンズ２８２とを備える。すなわち、レーザー加工装置２００においては、下部照明光源Ｓ２から出射され、ハーフミラー２８１で反射されたうえで、集光レンズ２８２で集光された下部照明光Ｌ２を、ステージ２０４を介してパターン付き基板Ｗに対し照射出来るようになっている。例えば、下部照明系２０８を用いると、下部照明光Ｌ２をパターン付き基板Ｗに照射した状態で、上部観察光学系２０６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。
【００８０】
さらには、図１に示すように、レーザー加工装置２００においては、パターン付き基板Ｗを下方から観察・撮像するための下部観察光学系２１６が、備わっていてもよい。下部観察光学系２１６は、ハーフミラー２８１の下方に設けられたＣＣＤカメラ２１６ａと該ＣＣＤカメラ２１６ａに接続されたモニタ２１６ｂとを備える。係る下部観察光学系２１６においては、例えば、上部照明光Ｌ１がパターン付き基板Ｗ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。
【００８１】
コントローラ２０１は、装置各部の動作を制御し、後述する態様でのパターン付き基板Ｗの加工処理を実現させる制御部２０２と、レーザー加工装置２００の動作を制御するプログラム２０３ｐ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２０３とをさらに備える。
【００８２】
制御部２０２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２０３に記憶されているプログラム２０３ｐ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２０２の機能的構成要素として実現される。
【００８３】
記憶部２０３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２０３は、制御部２０２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。
【００８４】
記憶部２０３には、プログラム２０３ｐの他、加工対象とされるパターン付き基板Ｗの個体情報（例えば、材質、結晶方位、形状（サイズ、厚み）など）の他、加工位置（もしくはストリート位置）を記述した被加工物データ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２０４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。
【００８５】
制御部２０２は、移動機構２０４ｍによるステージ２０４の駆動や集光レンズ２５２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２２１と、上部観察光学系２０６や下部観察光学系２１６によるパターン付き基板Ｗの観察・撮像を制御する撮像制御部２２２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２２３と、吸引手段２１１によるステージ２０４へのパターン付き基板Ｗの吸着固定動作を制御する吸着制御部２２４と、与えられた被加工物データ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２２５とを、主として備える。
【００８６】
以上のような構成のコントローラ２０１を備えるレーザー加工装置２００においては、オペレータから、被加工物データ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２２５が、被加工物データ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２２１や照射制御部２２３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２２３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。
【００８７】
また、好ましくは、レーザー加工装置２００は、加工処理部２２５の作用によりコントローラ２０１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。
【００８８】
以上のような構成を有することで、レーザー加工装置２００は、上述した亀裂伸展加工をはじめとする種々のレーザー加工を好適に行えるようになっている。
【００８９】
これまでに説明したように、本実施の形態によれば、単結晶基板の直上に多層膜と金属膜とからなる反射膜を備えるパターン付き基板を個片化するための分割加工を、レーザー光による亀裂伸展加工によって行おうとする場合に、係る亀裂伸展加工に先立って、加工予定線のところに位置する金属膜のみをあらかじめ除去して多層膜を露出させておくようにする。これにより、良好な個片化が実現される。
【符号の説明】
【００９０】
１００  溝加工装置
１０１  テーブル
１０２  チャック
１０４  ガイドバー
１０４ｇ  ガイド
１０５  ブリッジ
１０６  ヘッド
１０６ｓ  支持体
１０７  ホルダ
１０８  モータ
２００  レーザー加工装置
２０１  コントローラ
２０２  制御部
２０３  記憶部
２０４  ステージ
２０４ｍ  移動機構
２０５  照射光学系
２０６  上部観察光学系
２０６ａ  カメラ
２０６ｂ  モニタ
２０７  上部照明系
２０８  下部照明系
２１６  下部観察光学系
２１６ａ  カメラ
２１６ｂ  モニタ
２５２  集光レンズ
２８２  集光レンズ
ＣＰ  デバイスチップ
ＣＲ、ＣＲ１、ＣＲ２  亀裂
Ｄｂ  ビーム径
Ｆ  反射膜
Ｆ１  多層膜
Ｆ２  金属膜
Ｇ  加工溝
Ｌ１  上部照明光
Ｌ２  下部照明光
ＬＢ  レーザー光
ＬＦ  焦点
Ｍ  加工痕
ＯＦ  オリフラ
Ｐ１  加工予定面
ＰＬ  加工予定線
Ｓ１  上部照明光源
Ｓ２  下部照明光源
ＳＬ  レーザー光源
ＳＴ  ストリート
ＴＬ  溝加工ツール
ＴＬ１  先端部
ＴＬ２  ランド
ＵＰ  単位パターン
Ｗ  基板
Ｗ１  単結晶基板
【図１】
2014107485.tif 000003
【図２】
2014107485.tif 000004
【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014107485.tif 000009
【図４】
2014107485.tif 000010
【図５】
2014107485.tif 000011
【図７】
2014107485.tif 000012