(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板の表面に発光層が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数の光デバイスが形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、
サファイア基板の裏面から所定の深さに焦点を合わせて、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して改質層を形成する改質層形成工程と、
前記改質層形成工程を実施した後に、幅広の切削ブレードによってサファイア基板の裏面に分割予定ラインに沿う浅溝を形成した後、幅狭の切削ブレードによってサファイア基板の裏面の浅溝に分割予定ラインに沿う深溝を形成して段状の窪みを形成する窪み形成工程とを有し、
前記窪み形成工程において、前記幅狭の切削ブレードのサファイア基板に対する切り込みにより前記改質層に外力が加わり、前記改質層が分割起点となって分割予定ラインに沿って光デバイスウェーハを個々の光デバイスに分割されることを特徴とする光デバイスウェーハの加工方法。
【請求項２】
サファイア基板の表面に発光層が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数の光デバイスが形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、
切削ブレードによってサファイア基板の裏面の隣接する分割予定ラインの間に部分的に窪みを形成する窪み形成工程と、
サファイア基板の裏面から所定の深さに焦点を合わせて、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して改質層を形成する改質層形成工程と、
前記窪み形成工程及び前記改質層形成工程を実施した後に、サファイア基板の前記改質層に外力を加えて、前記改質層を分割起点として分割予定ラインに沿って光デバイスウェーハを個々の光デバイスに分割する光デバイスウェーハ分割工程とを有することを特徴とする光デバイスウェーハの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスウェーハの加工方法及び光デバイスに関し、サファイアウェーハを加工する光デバイスウェーハの加工方法およびサファイアウェーハの分割によって形成された光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（LED：Light  Emitting  Diode）等の光デバイスとして、サファイア層の表面に発光層が積層されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この光デバイスは、サファイア基板の表面に発光層を積層した一枚のサファイアウェーハを、分割予定ラインに沿って複数に分割することにより製造される。このサファイアウェーハ等の光デバイスウェーハの分割方法として、レーザー加工を用いた分割方法が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献２に記載の分割方法は、パルスレーザービームによりウェーハ表面に分割予定ラインに沿うレーザー加工溝を形成し、レーザー加工溝に外力を加えることでウェーハを分割する。また、特許文献３に記載の分割方法は、透過性を有するパルスレーザービームによりウェーハ内部に分割予定ラインに沿う連続的な改質層を形成し、強度が低下した改質層に外力を加えることでウェーハを分割する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０５６２０３号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献３】特許第３４０８８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した光デバイスにおいては、発光層からサファイア層に放射された光線が、サファイア層から空気中に出射される。しかしながら、サファイアの屈折率が空気と比較してかなり大きいため、サファイア層から効率よく光線が出射されないという問題が生じていた。これは、サファイア層−空気界面に対する光線の入射角が、臨界角度（３４．５°）よりも大きいと、当該界面において全反射が生じ、光線がサファイア層中に閉じ込められてしまうためである。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、光デバイスウェーハの分割によって形成される光デバイスの輝度を向上できる光デバイスウェーハの加工方法およびこの加工方法により形成される光デバイス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】
本発明の光デバイスウェーハの加工方法は、サファイア基板の表面に発光層が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数の光デバイスが形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、サファイア基板の裏面から所定の深さに焦点を合わせて、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して改質層を形成する改質層形成工程と、前記改質層形成工程を実施した後に、幅広の切削ブレードによってサファイア基板の裏面に分割予定ラインに沿う浅溝を形成した後、幅狭の切削ブレードによってサファイア基板の裏面の浅溝に分割予定ラインに沿う深溝を形成して段状の窪みを形成する窪み形成工程とを有し、前記窪み形成工程において、前記幅狭の切削ブレードのサファイア基板に対する切り込みにより前記改質層に外力が加わり、前記改質層が分割起点となって分割予定ラインに沿って光デバイスウェーハを個々の光デバイスに分割されることを特徴とする。
また、本発明の光デバイスウェーハの他の加工方法は、サファイア基板の表面に発光層が積層され分割予定ラインによって区画された領域に複数の光デバイスが形成された光デバイスウェーハの加工方法であって、切削ブレードによってサファイア基板の裏面の隣接する分割予定ラインの間に部分的に窪みを形成する窪み形成工程と、サファイア基板の裏面から所定の深さに焦点を合わせて、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射して改質層を形成する改質層形成工程と、前記窪み形成工程及び前記改質層形成工程を実施した後に、サファイア基板の前記改質層に外力を加えて、前記改質層を分割起点として分割予定ラインに沿って光デバイスウェーハを個々の光デバイスに分割する光デバイスウェーハ分割工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
これらの構成によれば、窪み形成工程でサファイア基板の裏面に形成された複数の窪みにより、分割工程で個々に分割された光デバイスの裏面に、当該裏面に対して様々な角度をもつ斜面や曲面等の多角形状の外形面が形成される。これにより、デバイス内で反射された光線が臨界角度以下で外形面に入射し易くなる。よって、発光層からの光線が外部に出射され易くなり、光デバイスの輝度を向上できる。なお、ここでいう窪みとは、有底の穴に限定されず、細長い窪みである溝を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光デバイスウェーハの裏面に窪みを形成することで、光デバイスウェーハの分割によって形成される光デバイスの輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る切削装置の斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係るテープ拡張装置の斜視図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光デバイスの側面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る分割方法の説明図である。
【図６】第１の実施の形態に係るブレード幅とレーザースポット径との関係の説明図である。
【図７】第１の実施の形態に係る分割方法で形成された光デバイスの輝度の測定結果の説明図である。
【図８】第１の実施の形態の変形例に係る分割方法の流れの説明図である。
【図９】第２の実施の形態に係る分割方法の説明図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る分割方法で形成された光デバイスの輝度の測定結果の説明図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る分割方法で形成された光デバイスの一例を示す上面模式図である。
【図１２】図１１（ｄ）に示す光デバイスの窪み形成方法の説明図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る分割方法の説明図である。
【図１４】ベベルブレードを用いた分割方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態に係る分割方法を用いたサファイアウェーハの分割は、切削装置による窪み形成工程、レーザー加工装置による改質層形成工程、テープ拡張装置による分割工程（光デバイスウェーハ分割工程）を経て実施される。窪み形成工程では、表面に発光層が積層されたサファイアウェーハの裏面に、分割予定ラインに沿った窪みとして段差を有する切削溝が形成される。改質層形成工程では、サファイアウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層が形成される。
【００１７】
分割工程では、サファイアウェーハの表面に貼り付けられたダイシングテープの拡張によりサファイアウェーハが個々の光デバイスに分割される。これらの工程を経て分割された光デバイスは、窪み形成工程で形成された段状の切削溝により裏面側の角部が階段状に面取りされ、表面側に設けられた発光層からの光線が外部に出射され易くなる。以下、各工程で用いられる装置構成について説明する。
【００１８】
図１を参照して、サファイアウェーハに段状の切削溝を形成する切削装置について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る切削装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る分割方法に用いられる切削装置は、図１に示す構成に限定されない。切削装置は、サファイアウェーハに対して段状の切削溝を形成可能であれば、どのような構成を有していてもよい。また、以下の説明では、段状の切削溝を形成するために、幅広の切削ブレードおよび幅狭の切削ブレードを使用するが、説明の便宜上、同一の符号を付して説明する。
【００１９】
図１に示すように、切削装置１０１は、切削ブレード１１１を有する一対のブレードユニット１０６とサファイアウェーハＷを保持したチャックテーブル１０３とを相対移動させて、サファイアウェーハＷを切削するように構成されている。サファイアウェーハＷは、略円板状に形成されており、サファイア（Al2O3）基板の表面に発光層が積層されている。サファイアウェーハＷの裏面は、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。
【００２０】
また、サファイアウェーハＷは、発光層が形成された上面を下向きにして、環状フレーム１３１に張られたダイシングテープ１３２に貼着されている。なお、本実施の形態においては、光デバイス用ウェーハとしてサファイアウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではない。光デバイスウェーハは、サファイア基板に発光層を積層したものに限らず、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板、ＳｉＣ（炭化珪素）基板に発光層を積層したものでもよい。
【００２１】
切削装置１０１は、基台１０２を有しており、基台１０２上にはチャックテーブル１０３をＸ軸方向に加工送りするチャックテーブル移動機構１０４が設けられている。また、基台１０２上には、チャックテーブル移動機構１０４を跨ぐように立設した門型の柱部１０５が設けられ、柱部１０５には、チャックテーブル１０３の上方において一対のブレードユニット１０６をＹ軸方向に割出送りするブレードユニット移動機構１０７が設けられている。
【００２２】
チャックテーブル移動機構１０４は、上部にチャックテーブル１０３を保持するＸ軸テーブル１１２を有している。Ｘ軸テーブル１１２は、基台１０２の上面に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール１１３に支持され、ボールねじ式の移動機構によりＸ軸方向に移動される。
【００２３】
チャックテーブル１０３は、Ｘ軸テーブル１１２の上面に固定されたＺ軸回りに回転可能なθテーブル１１４と、θテーブル１１４の上部に設けられ、サファイアウェーハＷを吸着保持するワーク保持部１１６とを有している。ワーク保持部１１６は、所定の厚みを有する円盤状であり、上面中央部分にはポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。吸着面は、負圧によりダイシングテープ１３２を介してサファイアウェーハＷを吸着する面であり、θテーブル１１４の内部の配管を介して吸引源に接続されている。
【００２４】
ワーク保持部１１６の周囲には、θテーブル１１４の四方から径方向外側に延びる一対の支持アームを介して４つのクランプ部１１７が設けられている。４つのクランプ部１１７は、エアーアクチュエータにより駆動し、サファイアウェーハＷの周囲の環状フレーム１３１を挟持固定する。
【００２５】
ブレードユニット移動機構１０７は、柱部１０５の前面に対してＹ軸方向に移動する一対のＹ軸テーブル１２１と、各Ｙ軸テーブル１２１のそれぞれに対してＺ軸方向に移動するＺ軸テーブル１２２とを有している。各Ｚ軸テーブル１２２には、それぞれブレードユニット１０６が延設されている。Ｙ軸テーブル１２１は、柱部１０５の前面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール１２３に支持され、ボールねじ式の移動機構によりＹ軸方向に移動される。Ｚ軸テーブル１２２は、Ｙ軸テーブル１２１の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール１２４に支持され、ボールねじ式の移動機構によりＺ軸方向に移動される。
【００２６】
ブレードユニット１０６は、Ｙ軸回りに回転するスピンドルの先端に設けられた円盤状の切削ブレード１１１と、切削部分に切削水を噴射する図示しない噴射ノズルとを有している。ブレードユニット１０６は、スピンドルにより切削ブレード１１１を高速回転させ、複数のノズルから切削部分に切削水を噴射しつつサファイアウェーハＷを切削加工する。
【００２７】
ここで、切削装置１０１による切削加工動作について説明する。切削加工は、幅広の切削ブレード１１１によって浅溝４０５を形成した後、幅狭の切削ブレード１１１によって深溝４０６を形成して、段状の切削溝４０１を形成する（図５参照）。まず、チャックテーブル１０３にサファイアウェーハＷが載置されると、チャックテーブル１０３が幅広の切削ブレード１１１に臨む加工位置に向けて移動される。次に、幅広の切削ブレード１１１の切削刃がサファイアウェーハＷの分割予定ラインに位置合わせされる。そして、ブレードユニット１０６が下降されることで、高速回転した切削刃によりサファイアウェーハＷの裏面が所定の深さだけ切り込まれる。
【００２８】
幅広の切削ブレード１１１によりサファイアウェーハＷが切り込まれると、チャックテーブル１０３がＸ軸方向に加工送りされ、サファイアウェーハＷに１本の浅溝４０５（図５参照）が形成される。続いて、幅広の切削ブレード１１１がＹ軸方向に数ピッチ分だけ割出送りされ、幅広の切削ブレード１１１により隣接する分割予定ラインに浅溝４０５が形成される。この動作が繰り返されてサファイアウェーハＷのＸ軸方向の全ての分割予定ラインが加工される。
【００２９】
続いて、チャックテーブル１０３がθテーブル１１４により９０度回転され、サファイアウェーハＷのＹ軸方向の分割予定ラインに浅溝４０５が形成される。次に、切削装置１０１の幅広の切削ブレード１１１が幅狭の切削ブレード１１１に付け替えられて、浅溝４０５と同様な手順でサファイアウェーハＷの分割予定ラインに深溝４０６が形成される。このようにして、サファイアウェーハＷの裏面に段状の切削溝４０１が形成される。裏面に切削溝４０１が形成されたサファイアウェーハＷは、チャックテーブル１０３から取り外されてレーザー加工装置２０１に搬入される。
【００３０】
なお、切削装置１０１は、切削ブレード１１１の切削刃に超音波振動を伝達して振動切削することで、サファイアウェーハＷに対する加工負荷を低減する構成としてもよい。また、本実施の形態では、幅広の切削ブレード１１１から幅狭の切削ブレード１１１を付け替えたが、一対のブレードユニット１０６の一方に幅広の切削ブレード１１１を設け、他方に幅狭の切削ブレード１１１を設けてもよい。さらに、深溝４０６を形成した後に、浅溝４０５を形成してもよい。
【００３１】
図２を参照して、サファイアウェーハの内部に改質層を形成するレーザー加工装置について説明する。図２は、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る分割方法に用いられるレーザー加工装置は、図２に示す構成に限定されない。レーザー加工装置は、サファイアウェーハに対して改質層を形成可能であれば、どのような構成を有していてもよい。
【００３２】
図２に示すように、レーザー加工装置２０１は、レーザービームを照射するレーザー加工ユニット２０６とサファイアウェーハＷを保持したチャックテーブル２０８とを相対移動させて、サファイアウェーハＷを加工するように構成されている。レーザー加工装置２０１は、直方体状のベッド部２０３と、ベッド部２０３の上面後方に立設したコラム部２０４とを有している。コラム部２０４の前面には、前方に突出したアーム部２０５が設けられ、アーム部２０５の先端側にはレーザー加工ユニット２０６の加工ヘッド２０７が設けられている。
【００３３】
ベッド部２０３の上面には、チャックテーブル２０８をＸ軸方向に加工送りすると共に、Ｙ軸方向に割出送りするチャックテーブル移動機構２０９が設けられている。チャックテーブル移動機構２０９は、チャックテーブル２０８をＸ軸方向に加工送りする加工送り機構２１１と、チャックテーブル２０８をＹ軸方向に割出送りする割出送り機構２１２とを備えている。加工送り機構２１１は、ベッド部２０３に対してＸ軸方向に移動するＸ軸テーブル２１６を有している。Ｘ軸テーブル２１６は、ベッド部２０３の上面に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール２１５に支持され、ボールねじ式の移動機構によりＸ軸方向に移動される。
【００３４】
割出送り機構２１２は、Ｘ軸テーブル２１６に対してＹ軸方向に移動するＹ軸テーブル２１９を有している。Ｙ軸テーブル２１９は、Ｘ軸テーブル２１６の上面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール２１８に支持され、ボールねじ式の移動機構によりＹ軸方向に移動される。Ｙ軸テーブル２１９の上面には、チャックテーブル２０８が設けられている。
【００３５】
チャックテーブル２０８は、Ｙ軸テーブル２１９の上面においてＺ軸回りに回転可能なθテーブル２３１と、θテーブル２３１の上部に設けられ、サファイアウェーハＷを吸着保持するワーク保持部２３２とを有している。ワーク保持部２３２は、所定の厚みを有する円板状であり、上面中央部分にはポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。吸着面は、負圧によりダイシングテープ１３２を介してサファイアウェーハＷを吸着する面であり、θテーブル２３１の内部の配管を介して吸引源に接続されている。
【００３６】
ワーク保持部２３２の周囲には、θテーブル２３１の四方から径方向外側に延びる一対の支持アームを介して４つのクランプ部２３４が設けられている。４つのクランプ部２３４は、エアーアクチュエータにより駆動し、サファイアウェーハＷの周囲の環状フレーム１３１を四方から挟持固定する。
【００３７】
レーザー加工ユニット２０６は、アーム部２０５の先端に設けられた加工ヘッド２０７を有している。アーム部２０５および加工ヘッド２０７内には、レーザー加工ユニット２０６の光学系が設けられている。加工ヘッド２０７は、発振器２４２から発振されたレーザービームを集光レンズによって集光し、チャックテーブル２０８上に保持されたサファイアウェーハＷをレーザー加工する。この場合、レーザービームは、透過性を有しており、光学系においてサファイアウェーハＷの内部に集光するように調整される。
【００３８】
このようにして、サファイアウェーハＷの内部に分割起点となる改質層４０２（図５参照）が形成される。改質層４０２は、レーザービームの照射によってサファイアウェーハＷ内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質層４０２は、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等であり、これらが混在した領域でもよい。
【００３９】
ここで、レーザー加工装置２０１によるレーザー加工動作について説明する。まず、チャックテーブル２０８にサファイアウェーハＷが載置されると、チャックテーブル２０８が加工ヘッド２０７に臨む加工位置に向けて移動される。次に、加工ヘッド２０７の射出口がサファイアウェーハＷの分割予定ライン（切削溝４０１）に位置合わせされると共に、レーザービームの焦点がサファイアウェーハＷの内部に調整され、レーザー加工処理が開始される。
【００４０】
この場合、チャックテーブル２０８がサファイアウェーハＷを保持した状態でＸ軸方向に加工送りされ、切削溝４０１に沿ってサファイアウェーハＷ内に１列の改質層４０２が形成される。続いて、チャックテーブル２０８が数ピッチ分だけＹ軸方向に割出送りされ、隣接する切削溝４０１に沿ってサファイアウェーハＷ内に改質層４０２が形成される。この動作が繰り返されてサファイアウェーハＷのＸ軸方向の全ての切削溝４０１に沿って改質層が形成される。
【００４１】
次に、チャックテーブル２０８がθテーブル２３１により９０度回転され、サファイアウェーハＷのＹ軸方向の切削溝４０１に沿って改質層４０２が形成される。内部に改質層４０２が形成されたサファイアウェーハＷは、チャックテーブル２０８から取り外されてテープ拡張装置３０１に搬入される。
【００４２】
図３を参照して、ダイシングテープを拡張して、サファイアウェーハを個々の光デバイスに分割するテープ拡張装置について説明する。図３は、第１の実施の形態に係るテープ拡張装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係る分割方法に用いられるテープ拡張装置は、図３に示す構成に限定されない。テープ拡張装置は、ダイシングテープの拡張によってサファイアウェーハを分割可能であれば、どのような構成を有していてもよい。
【００４３】
図３に示すように、テープ拡張装置３０１は、サファイアウェーハＷに貼られたダイシングテープ１３２を拡張ドラム３２１により拡張することで、サファイアウェーハＷを分割するように構成されている。テープ拡張装置３０１は、円盤状の円形台３２２と、円形台３２２の上面中央に設けられた拡張ドラム３２１とを有している。また、円形台３２２の上面において、拡張ドラム３２１の周囲には、サファイアウェーハＷを保持する環状テーブル３１１を昇降させる４つの昇降機構３２３が設けられている。
【００４４】
各昇降機構３２３は、エアシリンダであり、シリンダケース３２４から突出されたピストンロッド３２５を環状テーブル３１１に連結して構成される。環状テーブル３１１は、環状フレーム１３１を載置する載置面３１１ａを有し、拡張ドラム３２１の上方にサファイアウェーハＷを位置付ける。環状テーブル３１１の周囲には、環状フレーム１３１を四方から挟持固定する４つのクランプ部３１２が設けられている。
【００４５】
拡張ドラム３２１は、環状フレーム１３１の内径より小さく、ダイシングテープ１３２に貼られたサファイアウェーハＷの外径より大きなドラム径を有している。このため、拡張ドラム３２１の上端部は、ダイシングテープ１３２において、サファイアウェーハＷの外縁部と環状フレーム１３１の内縁部との間の環状領域に当接される。拡張ドラム３２１とダイシングテープ１３２との当接により、ダイシングテープ１３２に引張力が作用して、サファイアウェーハＷが改質層４０２に沿って分割される。
【００４６】
ここで、テープ拡張装置３０１による分割加工動作について説明する。まず、環状テーブル３１１にサファイアウェーハＷが固定されると、４つの昇降機構３２３により環状テーブル３１１が下降される。このとき、ダイシングテープ１３２の環状領域に拡張ドラム３２１の上端部が当接され、ダイシングテープ１３２に急激な引張力が作用する。この構成により、サファイアウェーハＷが改質層４０２を分割起点として個々の光デバイスに分割される。個々の光デバイス４１１は、ピックアップコレット３０４により吸着され、ダイシングテープ１３２から剥離される。
【００４７】
この場合、図４に示すように、光デバイス４１１は、直方体状を成すように破断され、裏面Ｗｂと４側面Ｗｃ（破断面）との角部に階段状の面取り部Ｗｄが形成される。なお、図４において、破線が発光層４１２からの光線を示し、一点鎖線が光デバイス４１１の界面に対する法線をそれぞれ示す。階段状の面取り部Ｗｄは、サファイアウェーハＷの段状の切削溝４０１の分割により形成される。この面取り部Ｗｄにより、発光層４１２からの光線が、サファイア層４１３から外部に出射され易くなり、光デバイス４１１の輝度が向上される。側面Ｗｃおよび裏面Ｗｂで反射される光線が、面取り部Ｗｄでは反射されずに透過され得るからである。
【００４８】
より具体的には、発光層４１２からの破線で示される光線が、サファイア層４１３内で側面Ｗｃに入射した場合、側面Ｗｃを透過可能な臨界角度θ1は、サファイアと空気との屈折率に基づき、一点鎖線で示される法線に対して３４．５度である。この臨界角度θ1内で光線が側面Ｗｃに入射すれば光線が側面Ｗｃにて全反射することは無いが、臨界角度θ1外から光線が側面Ｗｃに入射すれば光線が側面Ｗｃに全反射される。面取りによって裏面Ｗｂ側が多面形状に形成された光デバイス４１１では、角度保存が阻害され、臨界角度よりも大きな入射角度での反射の繰り返しが低減される。
【００４９】
図４（ａ）に示すように、面取りされていない直方体状の光デバイス４１１の場合、臨界角度θ1外から光線が側面Ｗｃに入射すると、反射角度が保存されてサファイア層４１３内で全反射が繰り返される場合がある。例えば、光線が臨界角度θ1外の入射角度θ2で側面に入射され、側面Ｗｃにて全反射された光線が臨界角度θ1外の入射角度９０−θ2で裏面に入射されて、さらに裏面Ｗｂにて全反射される場合がある。この場合、光デバイス４１１の界面に対して臨界角度θ1外の入射角度θ2および入射角度９０−θ2で光線の入射が繰り返されるため、全反射が繰り返されてサファイア層４１３内で消光する事態が生じ得る。
【００５０】
一方、図４（ｂ）に示すように、面取りされた直方体状の光デバイス４１１では、直交する側面Ｗｃおよび裏面Ｗｂの他に階段状の面取り部Ｗｄが形成されるため、発光層４１２からの光線が界面に対して臨界角度θ1内で入射し易くなる。例えば、光線が臨界角度θ1外の入射角度θ3で側面Ｗｃに入射され、側面Ｗｃにて全反射された光線が臨界角度θ1内の入射角度θ4で階段状の面取り部Ｗｄに入射される。また、光線が階段状の面取り部Ｗｄにて臨界角度θ1外で反射される場合には、側面Ｗｃや裏面Ｗｂにて臨界角度θ1内の入射角度で入射され易くなる。このように、側面Ｗｃや裏面Ｗｂにて臨界角度θ1外の角度保存される入射角度で光線が入射しても、反射された光線が階段状の面取り部Ｗｄにて角度保存が阻害される。
【００５１】
このように、階段状の面取り部Ｗｄによって、サファイア層４１３内の全反射の繰り返しが減少されることで、サファイア層４１３から出射する光線の量が多くなる。言い換えれば、光デバイス４１１のエスケープコーン（任意の発光点から光線がサファイア層４１３と空気との界面を透過可能な範囲）を広げることができる。このように、本実施の形態に係る光デバイス４１１は、裏面Ｗｂの面取りにより輝度が向上される。
【００５２】
図５および図６を参照して第１の実施の形態に係る分割方法の流れについて説明する。図５は、第１の実施の形態に係る分割方法の説明図である。図６は、第１の実施の形態に係るブレード幅とレーザースポット径との関係の説明図である。なお、ここで示す切削装置およびレーザー加工装置の加工条件は、一例に過ぎず適宜変更可能である。
【００５３】
最初に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、切削装置１０１において窪み形成工程が実施される。ここでは、例えば、ブレード回転数４００００［ｍｉｎ−１］、加工送り速度２０［ｍｍ／ｓ］で加工される。図５（ａ）に示すように、表面Ｗａに発光層４１２が形成されたサファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに、分割予定ラインに沿う浅溝４０５が形成される。ここでは、幅１００［μｍ］の切削ブレード１１１によって、裏面Ｗｂから７［μｍ］切り込まれて浅溝４０５が形成される。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に示すように、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂの浅溝４０５に、分割予定ラインに沿う深溝４０６が形成される。ここでは、幅６０［μｍ］の切削ブレード１１１によって、裏面Ｗｂから８［μｍ］切り込まれて深溝４０６が形成される。この浅溝４０５及び深溝４０６により、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに分割予定ラインに沿う段状の切削溝４０１が形成される。
【００５５】
この場合、切削ブレード１１１として、先端形状に平坦面を有する切削ブレードが用いられ、段状の切削溝４０１の底面が平坦に形成される。この場合、切削ブレード１１１は、先端形状を平坦に形成可能で、かつ編摩耗し難いニッケルメッキにダイヤモンド砥粒を使用したブレードが用いられる。このため、切削ブレード１１１の先端の形状変化が抑制され、段状の切削溝４０１の底面を平坦に保った状態で加工できる。
【００５６】
なお、切削ブレード１１１は、ニッケルメッキにより様々な先端形状および幅寸法で成形可能である。特に、深溝用の切削ブレード１１１の先端形状が、次工程の改質層形成工程で切削溝４０１の底部に形成されるレーザースポット径よりも、幅広の平坦面を有するものが好ましい。この切削ブレード１１１により形成された切削溝４０１には、図６に示すように、底面中央に改質層形成工程におけるレーザースポット径よりも大きな幅で平坦面４０１ａが形成され、底面側方に平坦面４０１ａとサファイアウェーハＷの裏面Ｗｂとを連ねる曲面４０１ｂ、４０１ｃが形成される。平坦面４０１ａは、詳細は後述するが、改質層形成工程における改質層４０２の精度向上に寄与する。
【００５７】
曲面４０１ｂ、４０１ｃは、角度保存を起こさない反射面を形成する外面形状であり、光デバイス４１１の輝度の向上に寄与している。よって、切削ブレード１１１の先端形状は、切削溝４０１における曲面４０１ｂ、４０１ｃの範囲を広げるように、レーザースポット径と略同一の幅の平坦面を有するものがより好ましい。なお、切削溝４０１の底面側方に形成される面は、曲面形状に限らず、平坦面以外の面状態、すなわちサファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに対して平行又は垂直でない平面（Ｗｂに対する傾斜面）でもよい。
【００５８】
また、切削ブレード１１１の砥粒は、粒径が大きすぎると面が荒くなるため、改質層形成工程でレーザービームが錯乱され精度のよい改質層４０２が形成できない。一方、切削ブレード１１１の粒径が小さすぎると、角度保存となる反射になり易いため好ましくない。したがって、切削ブレード１１１の粒径は、１０００番〜４０００番（粒径約２〜１７［μｍ］）が好ましく、１５００番〜３０００番（粒径約３〜９［μｍ］）がより好ましく、１８００番〜２５００番（粒径約３〜８［μｍ］）がさらに好ましい。
【００５９】
なお、本実施の形態では、切削ブレード１１１がダイヤモンド砥粒を使用したニッケルメッキブレードである構成としたが、この構成に限定されるものではない。切削ブレード１１１は、サファイアウェーハＷを加工可能であれば、どのような構成でもよい。また、切削ブレード１１１は、一度に浅溝４０５及び深溝４０６を形成可能な段状の先端形状を有していてもよい。
【００６０】
次に、図５（ｃ）に示すように、レーザー加工装置２０１において改質層形成工程が実施される。ここでは、例えば、レーザービームとして、波長が１０６４［ｎｍ］、出力が０．３［Ｗ］、繰り返し周波数が１００［ｋＨｚ］のパルスレーザービームを用いる。改質層形成工程では、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂから所定の深さに焦点を合わせて、段状の切削溝４０１の下方に分割予定ラインに沿う改質層４０２を形成する。レーザー加工装置２０１は、切削溝４０１の平坦面４０１ａを介してサファイアウェーハＷ内にレーザービームを集光するため、平坦面４０１ａにおいてレーザービームの屈折および反射を低減して、レーザービームの集光精度を向上している。
【００６１】
なお、ここでは、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂからの焦点深さを約４０［μｍ］に設定することで、サファイアウェーハＷ内に焦点位置から上方に向かって約２５［μｍ］程度の改質層４０２が形成される。この場合、レーザー加工装置２０１は、段状の切削溝４０１に届かないように改質層４０２を形成する。段状の切削溝４０１と改質層４０２とに隙間を設けることで、段状の切削溝４０１と改質層４０２との繋がりによる品質劣化や割れが防止される。
【００６２】
次に、図５（ｄ）に示すように、テープ拡張装置３０１において分割加工が実施される。分割加工では、サファイアウェーハＷを保持した環状テーブル３１１が下降され、拡張ドラム３２１の上端部が環状テーブル３１１の載置面３１１ａに対して相対的に上方に位置される。この結果、ダイシングテープ１３２には、拡張ドラム３２１の上端部に押し上げられて放射状に引張力が作用される。このダイシングテープ１３２の引張力により、強度が低下したサファイアウェーハＷの改質層４０２に外力が加えられて、改質層４０２を起点として個々の光デバイス４１１に分割される。
【００６３】
また、段状の切削溝４０１は、改質層４０２の上方に形成されるため、改質層４０２を境として左右に分割される。このため、光デバイス４１１の裏面側の角部が、窪み形成工程において形成された切削溝４０１により階段状に面取りされた状態となる。分割された光デバイス４１１は、ピックアップコレット３０４により吸着され、ダイシングテープ１３２から剥離される。このとき、各光デバイス４１１の間には隙間Ｓが形成されるため、隣接する光デバイス４１１が相互に接触することなくピックアップコレット３０４により容易にピックアップされる。
【００６４】
光デバイス４１１は、上述したように裏面側の角部の階段状の面取りにより、発光層４１２からの光線がサファイア層４１３から外部に出射され易くなる。このように、本実施の形態に係る分割方法でサファイアウェーハＷが分割されることにより、分割後の光デバイス４１１の輝度が向上される。
【００６５】
図７を参照して、階段状の面取りによる光デバイスの輝度の向上について説明する。図７は、第１の実施の形態に係る分割方法で形成された光デバイスの輝度の測定結果の説明図である。
【００６６】
図７（ａ）に示す光デバイス４１１の輝度を測定した。なお、ここでは、チップサイズ０．２５×０．２７［ｍｍ］とし、以下の加工条件で光デバイス４１１を形成した。
（位置情報）
サファイアウェーハの厚みａ：１００［μｍ］
サファイアウェーハの裏面からの浅溝の切り込み量ｂ：７［μｍ］
サファイアウェーハの裏面からの深溝の切り込み量ｃ：８［μｍ］
浅溝の幅寸法ｄ：５０［μｍ］
深溝の幅寸法ｅ：３０［μｍ］
深溝の平坦面から改質層までの間隔ｆ：７〜１２［μｍ］
改質層の寸法ｇ：２０〜２５［μｍ］
サファイアウェーハの裏面からの集光位置ｈ：４０［μｍ］
（切削加工条件）
ブレードの種類：ダイヤモンド砥粒を使用したニッケルメッキブレード
砥粒の粒径：２０００番
ブレード回転数：４００００［ｍｉｎ−１］
加工送り速度：２０［ｍｍ／ｓ］
（レーザー加工条件）
波長：１０６４波長［ｎｍ］
繰り返し周波数：１００［ｋＨｚ］
出力：０．３［Ｗ］
加工送り速度：４００［ｍｍ／ｓ］
【００６７】
この結果、図７（ｂ）に示すような結果が得られた。図７（ｂ）で得られた値は、サファイアウェーハＷに改質層４０２のみを形成して分割した光デバイス４１１の輝度を１００％とした場合の値である。このように、サファイアウェーハＷに階段状の面取り部Ｗｄを形成することで、平均で約８％輝度が向上することが分かる。これは、面取り部Ｗｄを階段状に形成することで、角度保存とならない反射面の面積が増加して輝度が向上することを示している。なお、切削ブレード１１１のブレード幅は、改質層形成工程の加工条件や切削ブレードの製造歩留まりの関係から３０［μｍ］以上３００［μｍ］以下が好ましく、３０［μｍ］以上２００［μｍ］以下がより好ましく、５０［μｍ］以上１００［μｍ］以下がさらに好ましい。実際のブレード幅についてはチップサイズやウェーハの厚みに応じて上記範囲から適宜選定される。
【００６８】
以上のように、第１の実施の形態に係る分割方法によれば、窪み形成工程でサファイアウェーハＷの裏面に段状の切削溝が形成されることで、分割工程でサファイアウェーハＷを分割して形成された個々の光デバイス４１１の角部が階段状に面取りされる。この面取りによって光デバイス４１１の裏面に多角形状の外形面が形成され、デバイス内で反射された光線が臨界角度以下で外形面に入射し易くなる。よって、発光層４１２からの光線が外部に出射され易くなり、光デバイス４１１の輝度を向上できる。
【００６９】
なお、第１の実施の形態においては、窪み形成工程の前に、サファイアウェーハＷにアブレーション加工によって予備溝を形成する予備溝形成工程を設けてもよい。図８を参照して、第１の実施の形態の変形例について説明する。図８は、第１の実施の形態の変形例に係る分割方法の流れの説明図である。なお、変形例に係る分割方法は、上記した分割方法と、予備溝形成工程を加えた点についてのみ相違する。したがって、ここでは、主に相違点についてのみ説明する。
【００７０】
図８に示すように、第１の実施の形態の変形例に係る分割方法では、レーザー加工装置による予備溝形成工程、切削装置による窪み形成工程、レーザー加工装置による改質層形成工程、テープ拡張装置による分割工程を経て、サファイアウェーハＷが分割される。なお、予備溝形成工程で用いられるレーザー加工装置は、サファイアウェーハＷに対してアブレーション加工可能な構成であればよく、例えば、改質層形成工程で用いられるレーザー加工装置と同様なものでもよい。
【００７１】
最初に、図８（ａ）に示すように、レーザー加工装置２０１により予備溝形成工程が実施される。ここでは、例えば、レーザービームとして、波長が３５５［ｎｍ］、出力が１．５［Ｗ］、繰り返し周波数が１００［ｋＨｚ］のレーザービームを用いる。予備溝形成工程では、アブレーション加工によりサファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに、分割予定ラインに沿う予備溝４０３が形成される。アブレーション加工により形成された予備溝４０３の表面は、細かな凹凸状の溶融部を有している。
【００７２】
次に、図８（ｂ）に示すように、切削装置１０１により窪み形成工程が実施される。窪み形成工程では、上述した加工条件で幅広の切削ブレード１１１によって予備溝４０３をさらう（仕上げ加工する）ことで、予備溝４０３の溶融部が除去され、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに浅溝４０５が形成される。さらに、図８（ｃ）に示すように、幅狭の切削ブレード１１１によって浅溝４０５に深溝４０６が形成されることで、サファイアウェーハＷの裏面に段状の切削溝４０１が形成される。
【００７３】
窪み形成工程では、アブレーション加工時に発生する溶融部の除去により、切削溝４０１を介して光線を効果的に外部に出射可能とする。また、変形例に係る分割方法では、アブレーション加工により切削ブレード１１１による加工量が減少されるため、サファイアウェーハＷのように硬いワークであっても、切削ブレード１１１の消耗が抑えられ、偏磨耗による切削ブレード１１１の先端の形状変化も抑制される。
【００７４】
次に、図８（ｄ）に示すように、レーザー加工装置２０１により改質層形成工程が実施される。改質層形成工程では、上述した加工条件で、サファイアウェーハＷの内部に分割予定ラインに沿った改質層４０２が形成される。次に、図８（ｅ）に示すように、テープ拡張装置３０１により分割工程が実施される。分割工程では、ダイシングテープ１３２に対して放射状に引張力が作用され、サファイアウェーハＷが改質層４０２を起点として個々の光デバイス４１１に分割される。分割された個々の光デバイス４１１は、上述した実施の形態と同様に、裏面Ｗｂの階段状の面取りにより輝度が向上される。
【００７５】
以上のように、第１の実施の形態の変形例に係る分割方法によれば、アブレーション加工により予備溝４０３が形成されることで、サファイアウェーハＷのように硬い材料であっても、切削溝４０１の形成時に切削ブレード１１１の消耗が抑えられる。また、変形例に係る分割方法においても、光デバイス４１１の面取りにより、発光層４１２からの光線が外部に出射され易くなり、輝度が向上される。
【００７６】
続いて、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、サファイアウェーハＷに対して改質層を形成した後に、段状の切削溝を形成して分割する点において、第１の実施の形態と相違する。第２の実施の形態に係る分割方法を用いたサファイアウェーハの分割は、レーザー加工装置による改質層形成工程、切削装置による窪み形成工程を経て実施される。改質層形成工程では、サファイアウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層が形成される。窪み形成工程では、表面に発光層が積層されたサファイアウェーハの裏面に、分割予定ラインに沿った窪みとしての段状の切削溝が形成されると同時に、サファイアウェーハが個々の光デバイスに分割される。すなわち、第２の実施の形態では、窪み形成工程と分割工程（光デバイスウェーハ分割工程）とが同時に実施される。
【００７７】
これらの工程を経て分割された光デバイスは、窪み形成工程で形成された段状の切削溝により裏面側の角部が階段状に面取りされ、表面側に設けられた発光層からの光線が外部に出射され易くなる。なお、各工程で用いられる装置は、第１の実施の形態における装置と同様なため、説明を省略する。
【００７８】
図９を参照して、第２の実施の形態に係る分割方法の流れについて説明する。図９は、第２の実施の形態に係る分割方法の説明図である。なお、ここで示すレーザー加工装置および切削装置の加工条件は、一例に過ぎず適宜変更可能である。
【００７９】
最初に、図９（ａ）に示すように、レーザー加工装置２０１において改質層形成工程が実施される。ここでは、例えば、レーザービームとして、波長が１０６４［ｎｍ］、出力が０．３［Ｗ］、繰り返し周波数が１００［ｋＨｚ］のパルスレーザービームを用いる。改質層形成工程では、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂから所定の深さに焦点を合わせて、分割予定ラインに沿って改質層４０２を形成する。ここでは、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂからの焦点深さを約４０［μｍ］に設定することで、サファイアウェーハＷ内に焦点位置から上方に向かって約２５［μｍ］程度の改質層４０２が形成される。
【００８０】
次に、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、切削装置１０１において窪み形成工程が実施される。ここでは、例えば、ブレード回転数４００００［ｍｉｎ−１］、加工送り速度２０［ｍｍ／ｓ］で加工される。図９（ｂ）に示すように、表面Ｗａに発光層４１２が形成されたサファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに、分割予定ラインに沿う浅溝４０５が形成される。ここでは、幅１５０［μｍ］の切削ブレード１１１によって、裏面Ｗｂから７［μｍ］切り込まれて浅溝４０５が形成される。
【００８１】
次に、図９（ｃ）に示すように、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂの浅溝４０５に、分割予定ラインに沿う深溝４０６が形成される。ここでは、幅６０［μｍ］の切削ブレード１１１によって、裏面Ｗｂから８［μｍ］切り込まれて深溝４０６が形成される。この浅溝４０５及び深溝４０６により、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに分割予定ラインに沿う段状の切削溝４０１が形成される。このとき、切削ブレード１１１のサファイアウェーハＷに対する切り込みにより改質層４０２に外力が加わり、この改質層４０２が分割起点となってサファイアウェーハＷが分割予定ラインに沿って分割される。
【００８２】
サファイアウェーハＷに形成された段状の切削溝４０１は、改質層４０２の上方に形成され、改質層４０２を境として左右に分割される。このため、光デバイス４１１の裏面側の角部が、階段状に面取りされた状態となる。このように窪み形成工程は、サファイアウェーハＷに対し切削溝４０１を形成して、個々の光デバイス４１１に面取りを施すと同時にサファイアウェーハＷを分割する。また、切削ブレード１１１としては、摩耗し難いニッケルメッキにダイヤモンド砥粒を使用したブレードが好ましい。これにより、切削ブレード１１１の先端形状の変化が抑制され、サファイアウェーハＷに良好な階段状の面取り部Ｗｄを形成できる。
【００８３】
また、切削ブレード１１１は、ニッケルメッキにより様々な先端形状および幅寸法で成形可能である。特に、切削ブレード１１１の先端形状は、例えば、曲面形状のように、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに対して平行又は垂直とならない面（裏面Ｗｂに対する傾斜面）を有することが好ましい。これにより、光デバイス４１１の面取り部Ｗｄに角度保存を起こし難い反射面を形成することができ、光デバイス４１１の輝度が向上される。
【００８４】
また、切削ブレード１１１の砥粒は、粒径が小さすぎると、角度保存となる反射になり易いため好ましくない。したがって、切削ブレード１１１の粒径は、１０００番〜４０００番（粒径約２〜１７［μｍ］）が好ましく、１５００番〜３０００番（粒径約３〜９［μｍ］）がより好ましく、１８００番〜２５００番（粒径約３〜８［μｍ］）がさらに好ましい。
【００８５】
なお、本実施の形態では、切削ブレード１１１がダイヤモンド砥粒を使用したニッケルメッキブレードである構成としたが、この構成に限定されるものではない。切削ブレード１１１は、サファイアウェーハＷを加工可能であれば、どのような構成でもよい。また、切削ブレード１１１は、一度に浅溝４０５及び深溝４０６を形成可能な段状の先端形状を有していてもよい。
【００８６】
そして、分割された光デバイス４１１は、ピックアップコレット３０４により吸着され、ダイシングテープ１３２から剥離される。光デバイス４１１は、上述したように裏面側の角部の面取りにより、発光層４１２からの光線がサファイア層４１３から外部に出射され易くなる。このように、本実施の形態に係る分割方法でサファイアウェーハＷが分割されることにより、分割後の光デバイス４１１の輝度が向上される。
【００８７】
図１０を参照して、階段状の面取りによる光デバイスの輝度の向上について説明する。図１０は、第２の実施の形態に係る分割方法で形成された光デバイスの輝度の測定結果の説明図である。
【００８８】
図１０（ａ）に示す光デバイス４１１の輝度を測定した。なお、ここでは、チップサイズ０．２５×０．２７［ｍｍ］とし、以下の加工条件で光デバイス４１１を形成した。
（位置情報）
サファイアウェーハの厚みａ：１００［μｍ］
サファイアウェーハの裏面からの浅溝の切り込み量ｂ：７［μｍ］
サファイアウェーハの裏面からの深溝の切り込み量ｃ：８［μｍ］
浅溝の幅寸法ｄ：７５［μｍ］
深溝の幅寸法ｅ：３０［μｍ］
深溝の底面から改質層までの間隔ｆ：７〜１２［μｍ］
改質層の寸法ｇ：２０〜２５［μｍ］
サファイアウェーハの裏面からの集光位置ｈ：４０［μｍ］
（切削加工条件）
ブレードの種類：ダイヤモンド砥粒を使用したニッケルメッキブレード
砥粒の粒径：２０００番
ブレード回転数：４００００［ｍｉｎ−１］
加工送り速度：２０［ｍｍ／ｓ］
（レーザー加工条件）
波長：１０６４波長［ｎｍ］
繰り返し周波数：１００［ｋＨｚ］
出力：０．３［Ｗ］
加工送り速度：４００［ｍｍ／ｓ］
【００８９】
この結果、図１０（ｂ）に示すような結果が得られた。図１０（ｂ）で得られた値は、サファイアウェーハＷに改質層４０２のみを形成して分割した光デバイス４１１の輝度を１００％とした場合の値である。このように、サファイアウェーハＷに階段状の面取り部Ｗｄを形成することで、平均で約１１％輝度が向上することが分かる。これは、面取り部Ｗｄを階段状に形成することで、角度保存とならない反射面の面積が増加して輝度が向上することを示している。このように、改質層形成工程後に窪み形成工程を実施して、サファイアウェーハＷを分割した場合でも、光デバイス４１１の輝度を向上できる。
【００９０】
なお、改質層形成工程では、改質層４０２の形成時にサファイアウェーハＷの一部の分割予定ラインが分割される場合がある。一部の分割予定ラインが分割されると、サファイアウェーハＷの搬送時等に分割部分に隙間が生じて、分割予定ラインが全体的に位置ズレする可能性がある。このような場合には、窪み形成工程において切削ブレード１１１としてブレード幅が大きいものを使用することで、分割予定ラインの位置ズレを吸収させてもよい。ブレード幅は、チップサイズやウェーハの厚みに応じて適宜選定されるが、切削ブレードの製造歩留まりを考慮して、５０〜３００［μｍ］が好ましく、８０〜３００［μｍ］がより好ましい。また、面取り分割工程では、ブレード幅を厚くする代わりに、切削装置１０１の不図示のアライメント装置によるアライメント処理の頻度を多くして、位置ズレした分割予定ラインに対する切削ブレード１１１の位置合わせ精度を高めてもよい。
【００９１】
以上のように、第２の実施の形態に係る分割方法によれば、サファイアウェーハＷに改質層４０２が形成された後に段状の切削溝４０１が形成されることで、切削溝４０１の形成時に改質層４０２に外力が加わり、サファイアウェーハＷが改質層４０２を分割起点として分割される。このように、上記した第１の実施の形態と同様に光デバイスの輝度を向上されると共に、サファイアウェーハＷに対する切削溝４０１の形成と同時に分割して、工程数を減らして作業効率を向上させることができる。
【００９２】
なお、上記した第１、第２の実施の形態では、光デバイスの裏面側の角部を階段状に面取りして、光デバイスの輝度を向上させたが、これに限定されない。光デバイスは、裏面に設けられた溝や有底状の穴等の窪みによって裏面に対して様々な角度をもつ斜面や曲面等が形成されることで、表面側に設けられた発光層からの光線が外部に出射され易くなる。よって、光デバイスの裏面側に様々な角度をもつ斜面や曲面が形成されれば、どのような構成でもよい。
【００９３】
続いて、光デバイスの裏面に溝や有底状の穴等の窪みを設けた第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、分割予定ライン上に切削溝を形成しない点おいて、第１、第２の実施の形態と相違する。図１１は、第３の実施の形態に係る分割方法で形成された光デバイスの一例を示す上面模式図である。
【００９４】
図１１（ａ）に示すように、第３の実施の形態に係る光デバイス４１１は、例えば、裏面Ｗｂの中央を通るように１本の切削溝４０１が形成されてもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、光デバイス４１１は、裏面Ｗｂに２本の切削溝４０１が並行に形成されてもよいし、図１１（ｃ）に示すように、光デバイス４１１は、裏面Ｗｂに２本の切削溝４０１が十字状に交差して形成されてもよい。さらに、図１１（ｄ）に示すように、光デバイス４１１は、裏面Ｗｂの中央部分に凹部４０７が形成されてもよい。なお、切削溝４０１及び凹部４０７は、第１、第２の実施の形態と同様に段状に形成されていてもよい。なお、図１１に示す光デバイス４１１は、一例に過ぎず、窪みの形状及び数等が限定されない。
【００９５】
図１１（ａ）−（ｃ）に示す光デバイス４１１は、窪み形成工程において隣接する分割予定ラインの間に切削溝４０１を設けて、サファイアウェーハＷを分割予定ラインに沿って分割することで形成される。図１１（ｄ）に示す光デバイス４１１は、窪み形成工程において隣接する分割予定ラインの間に凹部４０７を断続的に設けて、サファイアウェーハＷを分割予定ラインに沿って分割することで形成される。凹部４０７は、例えば、図１２に示すように、加工送り方向に数ピッチ間隔で、サファイアウェーハＷに対して切削ブレード１１１をＺ軸方向に切り込ませることで形成される。
【００９６】
図１３を参照して、第３の実施の形態に係る分割方法の流れについて説明する。図１３は、第３の実施の形態に係る分割方法の説明図である。なお、ここで示す切削装置およびレーザー加工装置の加工条件は、一例に過ぎず適宜変更可能である。ここでは、図１１（ａ）に示す光デバイスを形成する例について説明する。
【００９７】
最初に、図１３（ａ）に示すように、切削装置１０１において窪み形成工程が実施される。ここでは、例えば、ブレード回転数２００００［ｍｉｎ−１］、加工送り速度１０［ｍｍ／ｓ］で加工される。窪み形成工程では、表面Ｗａに発光層４１２が形成されたサファイアウェーハＷの裏面Ｗｂに、隣接する分割予定ライン間に切削溝４０１が形成される。なお、切削ブレード１１１は、第１、第２の実施の形態と同様なニッケルメッキにダイヤモンド砥粒を使用したブレードが用いられる。
【００９８】
次に、図１３（ｂ）に示すように、レーザー加工装置２０１において改質層形成工程が実施される。ここでは、例えば、レーザービームとして、波長が１０６４［ｎｍ］、出力が０．３［Ｗ］、繰り返し周波数が１００［ｋＨｚ］のパルスレーザービームを用いる。改質層形成工程では、サファイアウェーハＷの裏面Ｗｂから所定の深さに焦点を合わせて、分割予定ラインに沿う改質層４０２を形成する。
【００９９】
次に、図１３（ｃ）に示すように、テープ拡張装置３０１において分割加工（光デバイスウェーハ分割工程）が実施される。分割加工では、サファイアウェーハＷを保持した環状テーブル３１１が下降され、拡張ドラム３２１の上端部が環状テーブル３１１の載置面３１１ａに対して相対的に上方に位置される。この結果、ダイシングテープ１３２には、拡張ドラム３２１の上端部に押し上げられて放射状に引張力が作用される。このダイシングテープ１３２の引張力により、強度が低下したサファイアウェーハＷの改質層４０２に外力が加えられて、改質層４０２を起点として個々の光デバイス４１１に分割される。
【０１００】
分割された光デバイス４１１は、ピックアップコレット３０４により吸着され、ダイシングテープ１３２から剥離される。このとき、各光デバイス４１１の間には隙間Ｓが形成されるため、隣接する光デバイス４１１が相互に接触することなくピックアップコレット３０４により容易にピックアップされる。
【０１０１】
光デバイス４１１は、裏面Ｗｂに形成された切削溝４０１により、様々な角度をもつ斜面や曲面が形成され、発光層４１２からの光線がサファイア層４１３から外部に出射され易くなる。このように、本実施の形態に係る分割方法でサファイアウェーハＷが分割されることにより、分割後の光デバイス４１１の輝度が向上される。
【０１０２】
以上のように、第３の実施の形態に係る分割方法によれば、個々の光デバイス４１１の裏面に切削溝４０１が形成される。この切削溝４０１によって光デバイス４１１の裏面に様々な角度をもつ斜面や曲面等の多角形状の外形面が形成され、デバイス内で反射された光線が臨界角度以下で外形面に入射し易くなる。よって、発光層４１２からの光線が外部に出射され易くなり、光デバイス４１１の輝度を向上できる。
【０１０３】
なお、第３の実施の形態においては、切削溝４０１（窪み）が分割予定ライン上に形成されないため、窪み形成工程及び改質層形成工程のいずれを先に実施してもよい。また、第３の実施の形態においては、第１の実施の形態の変形例と同様に、窪み形成工程の前にアブレーション加工による予備工程を設けてもよい。このアブレーション加工により窪みを形成することにより、窪み形成工程において切削ブレード１１１による加工量が減少され、切削ブレード１１１の消耗等が抑えられる。
【０１０４】
また、第１−第３の実施の形態の窪み形成工程において、切削ブレード１１１によって窪みを形成する構成としたが、これに限定されない。窪み形成工程は、サファイアウェーハＷに対して窪みを形成可能であればよく、例えば、ポイントスクライバーを用いて窪みを形成してもよい。この場合、ポイントスクライバーは、先端に四角錐台形状のダイヤモンドチップを固定したシャンクとサファイアウェーハＷを保持したチャックテーブルとを相対移動させて、サファイアウェーハＷに窪みを形成するように構成されている。なお、ポイントスクライバーは、切削装置１０１と同様にシャンクとチャックテーブルとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対的に移動可能としている。
【０１０５】
また、切削ブレード１１１の先端形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図１４に示すようなベベルブレードを用いてもよい。例えば、図１４（ａ）に示すようにブレード幅が異なるベベルブレードによりＶ字状の段状の切削溝４０１を形成する。図１４（ｂ）に示すように、サファイアウェーハＷが分割されると、光デバイス４１１の角部がＶ字状の切削溝４０１により階段状に面取りされた状態となる。また、ベベルブレードにより光デバイス４１１の裏面Ｗｂの中央等に溝や有底穴の窪みを設けてもよい。
【０１０６】
また、第１、第３の実施の形態の分割工程においては、テープ拡張装置によりサファイアウェーハを分割する構成としたが、この構成に限定されるものではない。分割工程は、サファイアウェーハに外力を加えて分割可能な装置であれば、テープ拡張装置以外の装置で分割する構成としてもよい。
【０１０７】
また、第１、第３の実施の形態の分割方法では、改質層形成工程において、サファイアウェーハＷの内部に形成された改質層４０２に外力を付与して、サファイアウェーハＷを個々の光デバイス４１１に分割したが、これに限定されない。サファイアウェーハＷは、分割予定ラインに沿って光デバイス４１１に分割される構成であればよく、例えば、改質層４０２を形成せずに切削ブレード１１１により分割されてもよい。
【０１０８】
また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
以上説明したように、本発明は、光デバイスウェーハの分割によって形成される光デバイスの輝度を向上できるという効果を有し、特に、サファイアウェーハを加工する光デバイスウェーハの加工方法およびサファイアウェーハの分割によって形成された光デバイスに有用である。
【符号の説明】
【０１１０】
１０１  切削装置
１１１  切削ブレード
２０１  レーザー加工装置
３０１  テープ拡張装置
４０１  切削溝
４０１ａ  平坦面
４０１ｂ、４０１ｃ  曲面
４０２  改質層
４０３  予備溝
４０５  浅溝（窪み）
４０６  深溝（窪み）
４０７  凹部（窪み）
４１１  光デバイス
４１２  発光層
４１３  サファイア層（サファイア基板）
Ｗ  サファイアウェーハ（光デバイスウェーハ）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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