(57)【要約】【課題】  サファイヤ基板の表面に形成された発光素子を損傷することなく、サファイヤ基板の裏面に分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成することができるウエーハのレーザー加工方法および加工装置を提供する。【解決手段】  サファイヤ基板の表面に複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光素子が形成されたウエーハの裏面に、分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度は、１J／cm2以上に設定されている【選択図】        図３
2006319198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイヤ基板の表面に複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光素子が形成されたウエーハの裏面に、分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度は、１J／cm2以上に設定されている、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。
【請求項２】
該パルスレーザー光線は、集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2未満の領域がマスク手段によってカットされる、請求項１記載のウエーハのレーザー加工方法。
【請求項３】
該マスク手段を通過するパルスレーザー光線は集光スポットが楕円形に形成され、楕円形の集光スポットにおける長軸を分割予定ラインに沿って位置付け、集光スポットとウエーハとを分割予定ラインに沿って相対的に加工送りし、集光スポットの重なり率が７５〜９５％の範囲になるように設定されている、請求項２記載のウエーハのレーザー加工方法。
【請求項４】
サファイヤ基板の表面に複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光素子が形成されたウエーハの裏面に、分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工装置であって、
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該レーザー光線照射手段および該加工送り手段を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2以上になるように照射する、
ことを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2未満の領域をカットするマスク手段を備え、パルスレーザー光線における１J／cm2以上の領域のみウエーハに照射する、請求項４記載のレーザー加工装置。
【請求項６】
該マスク手段は楕円形の開口を備えたマスクからなり、該楕円形の開口を通して照射されるパルスレーザー光線の楕円形の集光スポットにおける長軸を該加工送り方向に位置付けるように構成されており、
該制御手段は、楕円形の集光スポットの長軸をL(μm)とし、パルスレーザー光線の繰り返し周波数をH(Hz)とし、加工送り速度をV (μm/秒)とした場合、楕円形の集光スポットの重なり率{1−V／(H×L)}×１００％＝７５〜９５％の範囲になるように該レーザー光線照射手段および該加工送り手段を制御する、請求項５記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイヤ基板の表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光素子が形成されたウエーハのレーザー加工方法におよびレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイヤ基板等の表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層されn型半導体とp型半導体とからなる発光素子が形成された光デバイスウエーハは、分割予定ラインに沿って個々の発光ダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
このような光デバイスウエーハの分割予定ラインに沿った切断は、通常、切削ブレードを高速回転して切削する切削装置によって行われている。しかしながら、サファイヤ基板はモース硬度が高く難削材であるため、加工速度を遅くする必要があり、生産性が悪いという問題がある。
【０００４】
一方、ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成された分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平１０−３０５４２１号公報
【０００５】
また、サファイヤ基板に該基板に対して吸収性を有するパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
【特許文献２】特開２００４−９１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したサファイヤ基板からなる光デバイスウエーハにレーザー加工溝を形成する際には、サファイヤ基板の裏面から分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射するが、次のような問題がある。即ち、パルスレーザー光線のエネルギーはガウシアン分布を有しているので、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度はスポットの中央部が最も高く外周に向かって徐々に低くなる。このため、パルスレーザー光線の集光スポットの外周部はサファイヤ基板を加工するために必要なエネルギー密度を有していない。しかるに、加工に寄与しないエネルギー密度が低いパルスレーザー光線は、サファイヤ基板を透過して表面に形成された発光素子に作用し、発光素子を損傷させ輝度の低下を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、サファイヤ基板の表面に形成された発光素子を損傷することなく、サファイヤ基板の裏面に分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成することができるウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等の研究の結果、サファイヤ基板にパルスレーザー光線を照射して加工する場合、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2以上の領域は加工に寄与し、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2未満の領域は加工に寄与しないことが判った。そして、エネルギー密度が１J／cm2未満の領域パルスレーザー光線は、サファイヤ基板を透過することが判った。
【０００９】
従って、上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、サファイヤ基板の表面に複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光素子が形成されたウエーハの裏面に、分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工方法であって、
パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度は、１J／cm2以上に設定されている、
ことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。
【００１０】
上記パルスレーザー光線は、集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2未満の領域がマスク手段によってカットされる。マスク手段を通過するパルスレーザー光線は集光スポットが楕円形に形成され、楕円形の集光スポットにおける長軸を分割予定ラインに沿って位置付け、集光スポットとウエーハとを分割予定ラインに沿って相対的に加工送りし、集光スポットの重なり率が７５〜９５％の範囲になるように設定されている。
【００１１】
また、本発明によれば、サファイヤ基板の表面に複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に発光素子が形成されたウエーハの裏面に、分割予定ラインに沿ってパルスレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成するウエーハのレーザー加工装置であって、
ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段を加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該レーザー光線照射手段および該加工送り手段を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置において、
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2以上になるように照射する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１２】
上記レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線の集光スポットにおけるエネルギー密度が１J／cm2未満の領域をカットするマスク手段を備え、パルスレーザー光線における１J／cm2以上の領域のみウエーハに照射する。マスク手段は楕円形の開口を備えたマスクからなり、該楕円形の開口を通して照射されるパルスレーザー光線の楕円形の集光スポットにおける長軸を該加工送り方向に位置付けるように構成されており、上記制御手段は、楕円形の集光スポットの長軸をL(μm)とし、パルスレーザー光線の繰り返し周波数をH(Hz)とし、加工送り速度をV(μm/秒)とした場合、楕円形の集光スポットの重なり率{1−V／(H×L)}×１００％＝７５〜９５％の範囲になるようにレーザー光線照射手段および加工送り手段を制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エネルギー密度が１J／cm2以上のパルスレーザー光線をサファイヤ基板からなるウエーハに照射するので、エネルギー密度が１J／cm2未満の加工に寄与しないレーザー光線はサファイヤからなる基板に照射されないため、基板を透過して発光素子にレーザー光線が作用することがない。このため、発光素子にレーザー光線が作用することによる発光素子の損傷に伴う発光素子の輝度の低下を未然に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１６】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状のウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１７】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動せしめられる。
【００１８】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００１９】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００２０】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。
【００２１】
図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１を具備している。また、レーザー光線照射手段５２は、図２に示すようにケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段５２２および伝送光学系５２３と、ケーシング５２１の先端に配設されパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する加工ヘッド５３を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５２２は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。
【００２２】
上記加工ヘッド５３は、図３に示すように方向変換ミラー５３１と、集光器５３２とからなっている。方向変換ミラー５３１は、上記パルスレーザー光線発振手段５２２によって発振され伝送光学系５２３を介して照射されたパルスレーザー光線を集光器５３２に向けて方向変換する。
【００２３】
集光器５３２は、図示の実施形態においてはマスク手段５３３と第１の集光レンズ５３５と第２の集光レンズ５３６を備えており、マスク手段５３３を通過したレーザー光線をと第１の集光レンズ５３５および第２の集光レンズ５３６を介して第２の集光レンズ５３６の集光スポット位置Pに結像される。マスク手段５３３は、図示の実施形態においては楕円形の開口５３４aを備えたマスク部材５３４からなっている。このマスク部材５３４に形成された開口５３４aは、上記第２の集光レンズ５３６によって集光されるレーザー光線の集光スポットのエネルギー密度が１J／cm2以上になるようにエネルギー密度が１J／cm2未満の領域をカットする。図示の実施形態におけるマスク部材５３４の開口５３４aは、上述したパルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線LBの径がφ１mmの場合、短軸(D1)が０．０５mm、長軸(L1)が０．２mmに設定されている。この短軸(D1)と長軸(L1)との比は１：１．５〜１：１００の範囲で設定することが望ましい。このように形成されたマスク部材５３４は、第１の集光レンズ５３５の焦点距離(f1)の位置に配置される。このように構成された集光器５３２においては、第１の集光レンズ５３５の焦点距離を(f1)、第２の集光レンズ５３６の焦点距離を(f2)とすると、第２の集光レンズ５３６で結像されるマスク部材５３４の開口５３４aの像倍率(m)はｍ＝f2／f1となる。従って、マスク部材５３４の開口５３４aを通過した断面が楕円形のパルスレーザー光線は、f2／f1の倍率で第２の集光レンズ５３６の集光スポット位置Pに断面楕円形の集光スポットSが結像される。従って、第１の集光レンズ５３５の焦点距離(f1)を１００ｍｍ、第２の集光レンズ５３６の焦点距離(f2)を１０mmとし、上記マスク部材５３４の開口５３４aの短軸(D1)を０．０５mm、長軸(L1)を０．２mmとすると、集光スポットSの大きさは短軸(D)が５μm、長軸(L)が２０μmとなる。
【００２４】
上述した実施形態においては、マスク手段５３３のマスク部材５３４に形成された開口として楕円形の開口５３４aを示したが、図４に示すようにマスク部材５３４に形成される開口は長方形の開口５３４bとしてもよい。この長方形の開口５３４bは、図示の実施形態においては短軸(D1)が０．０５mm、長軸(L1)が０．２mmに設定されている。なお、長方形の開口５３４bの短軸(D1)と長軸(L1)との比は、１：１．５〜１：１００の範囲で設定することが望ましい。
【００２５】
図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
【００２６】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための移動手段５４を具備している。移動手段５４は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５４２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５４２を正転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５４２を逆転駆動することによりレーザビーム照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２７】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段２５を具備している。制御手段２５はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２５１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２５２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２５３と、カウンター２５４と、入力インターフェース２５５および出力インターフェース２５６とを備えている。制御手段２５の入力インターフェース２５５には、上記撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段２５の出力インターフェース２５６からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５４２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。
【００２８】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
ここで、上記レーザー加工装置によって加工される被加工物であるウエーハとしての光デバイスウエーハについて、図５および図６を参照して説明する。図５には光デバイスウエーハの斜視図が示されており、図６には図５に示す光デバイスウエーハの要部拡大断面図が示されている。
図５および図６に示す光デバイスウエーハ２０は、サファイヤからなる基板２１の表面２１aに複数の発光素子２２がマトリックス状に形成されている。そして、各発光素子２２は、格子状に形成された分割予定ライン２３によって区画されている。なお、発光素子２２は、図２に示すようにサファイヤからなる基板２１の表面２１aに形成されたn型半導体層２２１と、該n型半導体層２２１の表面に形成されたn電極２２２と、n型半導体層２２１の表面に活性層２２３を介して形成されたp型半導体層２２４と、該P型半導体層２２４の表面に形成されたp電極２２５とからなっている。
このように構成された光デバイスウエーハ２０の裏面即ちサファイヤからなる基板２１の裏面２1bにレーザー加工を施すには、図7に示すように光デバイスウエーハ２０の表面２０aに保護テープ７を貼着する（保護テープ貼着工程）。
【００２９】
上述した保護テープ貼着工程を実施したならば、光デバイスウエーハ２０のサファイヤからなる基板２１の裏面２1bに分割予定ライン２3に沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー光線照射工程を実施する。このレーザー光線照射工程は、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ２０の保護テープ７側を載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ２０を吸着保持する。従って、光デバイスウエーハ２０は、サファイヤからなる基板２１の裏面２1bを上側にして保持される。
【００３０】
上述したように光デバイスウエーハ２０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段６の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および図示しない制御手段によって光デバイスウエーハ２０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６および図示しない制御手段は、光デバイスウエーハ２０の所定方向に形成されている分割予定ライン２３と、分割予定ライン２３に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５３２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ２０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン２３に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ２０の分割予定ライン２３が形成されている表面２０ａは下側に位置しているが、撮像手段６が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、基板２１の裏面２1bから透かして分割予定ライン２３を撮像することができる。
【００３１】
以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された光デバイスウエーハ２０に形成されている分割予定ライン２３を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図８(a)で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光器５３２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート２３を集光器５３２の直下に位置付ける。このとき、図８の（ａ）で示すように光デバイスウエーハ２０は、分割予定ライン２３の一端(図８の(a)において左端)が集光器５３２の直下に位置するように位置付けられる。そして、集光器５３２から照射されるパルスレーザー光線の楕円形の集光スポットSの長軸(L)〔図３参照〕が加工送り方向Xに位置付けられる。次に、集光器５３２からレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６即ち光デバイスウエーハ２０を図８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図８の（ｂ）で示すように分割予定ライン２３の他端（図８(b)において右端）が集光器５３２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６即ち光デバイスウエーハ２０の移動を停止する。この結果、光デバイスウエーハ２０のサファイヤからなる基板２１の裏面２1bには、図９に示すように所定の分割予定ライン２３に沿って均一なレーザー加工溝２１１が形成される。
【００３２】
上記レーザー光線照射工程においては、レーザー光線照射手段５２の集光器５３２から照射されるパルスレーザー光線は、上述したように楕円形の集光スポットSで光デバイスウエーハ２０に照射される。そして、このパルスレーザー光線の集光スポットSのエネルギー密度は、上記マスク部材５３４によって１J／cm2以上になるように設定されている。即ち、マスク部材５３４の開口５３４aは、パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたパルスレーザー光線LBを集光スポットSのエネルギー密度が１J／cm2以上になるようにエネルギー密度が１J／cm2未満の領域をカットする大きさに形成されている。従って、エネルギー密度が１J／cm2未満の加工に寄与しないレーザー光線は光デバイスウエーハ２０のサファイヤからなる基板２１に照射されないので、基板２１を透過して発光素子２２の半導体層にレーザー光線が作用することがない。このため、発光素子２２の半導体層にレーザー光線が作用することによる半導体層の損傷（発光素子の輝度の低下）を未然に防止することができる。
なお、エネルギー密度が１J／cm2未満の領域を作らないレーザー光線の集光スポットを得る他の方法としては、非球面レンズでホモジナイズし基板上に１J／cm2以上のエネルギー分布を得る方法や、回析光学素子(DOE)を用い基板上に１J／cm2以上のエネルギー分布を得る方法がある。
【００３３】
上述したレーザー光線照射工程においては、レーザー光線照射手段５２の集光器５３２から照射されるパルスレーザー光線は、楕円形の集光スポットSで光デバイスウエーハ２０のサファイヤからなる基板２１の裏面２1bに照射される。そして、パルスレーザー光線は、図１０に示すように楕円形の集光スポットSが加工送り方向Xに大部分がオーバーラップするように照射される。このオーバーラップ量、即ち楕円形の集光スポットSの重なり率は、図示の実施形態においては次のように設定されている。即ち、楕円形の集光スポットSの長軸をL(μm)とし、パルスレーザー光線の周波数をH(Hz)とし、加工送り速度をV (μm/秒)とした場合、楕円形の集光スポットSの重なり率{1−V／(H×L)}×１００％＝７５〜９５％になるように設定されている。この楕円形の集光スポットSの重なり率{1−V／(H×L)}×１００％は、上記レーザー光線照射手段５２および加工送り手段３７を制御手段１０によって制御することにより実施される。即ち、制御手段１０は、レーザー光線照射手段５２の繰り返し周波数設定手段５２２ｂを制御してパルスレーザー光線発振手段５２２によって発振されるパルスレーザー光線の繰り返し周波数と、加工送り手段３７のパルスモータ３７２の回転駆動速度を適宜設定して、楕円形の集光スポットSの重なり率{1−V／(H×L)}×１００％を７５〜９５％の範囲になるように制御する。
【００３４】
ここで、集光スポットSの短軸(D)が５μmで長軸(L)が２０μmの楕円形のスポットSの重なり率{1−V／(H×L)}×１００％について検討する。この場合、パルスレーザー光線の繰り返し周波数が３０kHzで加工送り速度が１００ｍｍ／秒であると、次にパルスレーザー光線が照射されるまでの間に被加工物が３．３３μm移動するので、重なり率{1−V／(H×L)}×１００％は８３％である。一方、加工送り速度を３００ｍｍ／秒にすると繰り返し周波数が３０kHzのままであると重なり率{1−V／(H×L)}×１００％は５０％に低下してしまうので、重なり率{1−V／(H×L)}×１００％を７５％以上に維持するためには繰り返し周波数を６０kHz以上にする必要がある。
【００３５】
上述したレーザー光線照射工程を光デバイスウエーハ２０に所定方向に形成された全ての分割予定ライン２３に沿って実施したならば、チャックテーブル３６従って光デバイスウエーハ２０を９０度回動する。そして、光デバイスウエーハ２０に上記所定方向と直交する方向に形成された全ての分割予定ライン２３に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施する。
【００３６】
以上のようにして光デバイスウエーハ２０に形成された全ての分割予定ライン２３に沿って上述したレーザー光線照射工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０は次工程である分割工程に搬送される。そして、分割工程においては、光デバイスウエーハ２０の分割予定ライン２３に沿って形成されたレーザー加工溝２１１が容易に分割できる深さに形成されているので、メカニカルブレーキングによって容易に分割することができる。
【実施例】
【００３７】
上記レーザー光線照射工程を次のように設定し、上記光デバイスウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成した。
レーザー光線照射工程の加工条件：
光源              ：ＹＡＧ、ＹＶＯ４レーザー
波長              ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数    ：７０kHz
集光スポット      ：楕円形  短軸７μｍ、長軸２３μｍ
パルスエネルギー  ：０．０１６mJ
加工送り速度      ：１００ｍｍ／秒
【００３８】
上述したように光デバイスウエーハの分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成した後、光デバイスウエーハをレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキングによって分割し、個々の光デバイスに形成した。この光デバイスウエーハの輝度を測定したところ、２５μAであった。
一方、パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線をマスキングしないで全て集光させる一般的なレーザー加工方法によって、光デバイスウエーハにレーザー加工溝を形成し分割した光デバイスの輝度を測定したところ、２４μAであった。
このように、本発明によるレーザー加工方法によって分割された光デバイスは、一般的なレーザー加工方法によって分割された光デバイスに比して、輝度が４．２％向上した。なお、本発明によるレーザー加工方法によって分割された光デバイスの輝度は、光デバイスウエーハをダイヤモンドスクライブによって分割した光デバイスの輝度と略同等である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段の構成を簡略に示すブロック図。
【図３】図２に示すレーザー光線照射手段を構成する加工ヘッドの説明図。
【図４】図２に示す加工ヘッドに装備されるマスク部材の他の実施形態を示す平面図。
【図５】本発明によってレーザー加工されるウエーハとしての光デバイスウエーハの斜視図。
【図６】図５に示す光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【図７】図４に示す光デバイスウエーハの表面に保護テープを貼着した状態を示す斜視図。
【図８】図１に示すレーザー加工装置によって光デバイスウエーハをレーザー加工するレーザー光線照射工程の説明図。
【図９】図８に示すレーザー光線照射工程によってレーザー加工された光デバイスウエーハの要部拡大断面図。
【図１０】図８に示すレーザー光線照射工程によって照射されるパルスレーザー光線の集光スポットがオーバーラップしている状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００４０】
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３８：第１の割り出し送り手段 
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段 
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段
５２１：ケーシング
５２２：パルスレーザー光線発振手段
５２３：伝送光学系
５３：加工ヘッド 
５３１：方向変換ミラー 
５３２：集光器 
５３３：マスク手段
５３４：マスク部材
５３５：第１の集光レンズ
５３６：第１の集光レンズ
５３２b：集光レンズ
６：撮像手段
７：保護テープ
１０：制御手段
２０：光デバイスウエーハ
【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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