(57)【要約】【課題】基板を分断する際の生産性を上げる。【解決手段】分断方法は、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）とを含む。ステップ（ａ）において、走査毎にレーザ光の集光点の深さ位置を変更して、レーザ光を前記分断予定ラインに沿って複数回走査する。ステップ（ｂ）において、ステップ（ａ）の後に、走査毎のレーザ光の集光点の深さ位置を同じにして、レーザ光を分断予定ラインに沿って複数回走査する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を分断予定ラインに沿って分断する方法であって、
（ａ）走査毎にレーザ光の集光点の深さ位置を変更して、レーザ光を前記分断予定ラインに沿って複数回走査するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）の後に、走査毎のレーザ光の集光点の深さ位置を同じにして、レーザ光を前記分断予定ラインに沿って複数回走査するステップと、
を含む、分断方法。
【請求項２】
前記レーザ光は、前記基板の第１面側から前記基板の第２面側に向かう方向に照射され、
前記ステップ（ａ）において、前記集光点の深さ位置は、前記第２面から前記第１面へ向かう方向に移動するように、走査毎に変更される、
請求項１に記載の分断方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）における前記レーザ光のパルスエネルギーは、前記ステップ（ｂ）における前記レーザ光のパルスエネルギーよりも低い、
請求項１又は２に記載の分断方法。
【請求項４】
前記ステップ（ａ）におけるレーザ光の走査速度は、前記ステップ（ｂ）におけるレーザ光の走査速度と同じであり、
前記ステップ（ａ）におけるレーザ光の出力は、前記ステップ（ｂ）におけるレーザ光の出力よりも低い、
請求項１から３のいずれかに記載の分断方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）における前記レーザ光は、前記基板が分断されない程度のパルスエネルギーを有する、
請求項１から４のいずれかに記載の分断方法。
【請求項６】
前記ステップ（ａ）の各走査によって形成された加工痕の板厚方向の長さの合計は、前記基板の板厚の７０％以上１００％以下である、
請求項１から５のいずれかに記載の分断方法。
【請求項７】
前記ステップ（ａ）及び前記ステップ（ｂ）における前記レーザ光の波長は、３５５ｎｍ以上１０６４ｎｍ以下である、
請求項１から６のいずれかに記載の分断方法。
【請求項８】
前記ステップ（ａ）及び前記ステップ（ｂ）における前記レーザ光のパルス幅は、０．１ｎｓ以上１０ｎｓ以下である、
請求項１から７のいずれかに記載の分断方法。
【請求項９】
前記基板は、圧縮応力を持たせた強化層を表面に有する強化ガラスである、請求項１から８のいずれかに記載の分断方法。
【請求項１０】
前記基板を分断予定ラインに沿って分断するレーザ加工装置であって、
レーザ光を発振する光源と、
前記レーザ光を所定の方向に導くための伝送光学系と、
前記伝送光学系からのレーザ光を集光させる集光レンズと、
前記基板が載置されるテーブルと、
前記レーザ光の走査を制御する走査制御部と、
を備え、
前記走査制御部は、前記走査毎に前記レーザ光の集光点の深さ位置を変更して前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って複数回走査した後、前記走査毎の前記レーザ光の集光点の深さ位置を同じにして前記レーザ光を前記分断予定ラインに沿って複数回走査する、
レーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分断方法、及びレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード等の発光素子は、サファイア基板上に窒化物半導体を積層することによって形成されている。このようなサファイア基板等から構成される半導体ウェハには、複数の発光ダイオード等の発光素子が、分断予定ラインによって区画されて形成されている。そして、このような半導体ウェハを分断予定ラインに沿って分断することで、複数の発光素子等が形成される。
【０００３】
上述した半導体ウェハなどの基板をレーザ光によって分断する方法が特許文献１に示されている。この特許文献１に示された方法では、まず、レーザ光を基板内部に対して照射した状態でレーザ光を分断予定ラインに沿って走査する。これにより、分断予定ラインに沿って基板内部に改質領域を形成する。そして、このように形成された改質領域にナイフエッジを押し当てて改質領域に引張り応力を作用させて基板を分断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３１４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１に記載の分断方法では、一旦、レーザで改質領域を形成した後に、ナイフエッジを用いて基板を押圧する必要があるため、生産性が良くないという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、基板を分断する際の生産性を上げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面に係る分断方法は、基板を分断予定ラインに沿って分断する方法である。この分断方法は、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）とを含む。ステップ（ａ）は、走査毎にレーザ光の集光点の深さ位置を変更して、レーザ光を分断予定ラインに沿って複数回走査する。ステップ（ｂ）は、ステップ（ａ）の後に、走査毎のレーザ光の集光点の深さ位置を同じにして、レーザ光を分断予定ラインに沿って複数回走査する。
【０００８】
この方法によれば、ステップ（ａ）を実行した後に、ステップ（ｂ）を実行することによって、基板を分断することができる。すなわち、レーザ光を走査するだけで基板を分断することができるため、効率的に基板を分断することができ、この結果、生産性を上げることができる。
【０００９】
好ましくは、レーザ光は、基板の第１面側から前記基板の第２面側に向かう方向に照射される。そして、ステップ（ａ）において、集光点の深さ位置は、第２面から前記第１面へ向かう方向に移動するように、走査毎に変更される。この方法によれば、より効率的に基板の内部にレーザ光を照射することができる。
【００１０】
好ましくは、ステップ（ａ）におけるレーザ光のパルスエネルギーは、ステップ（ｂ）におけるレーザ光のパルスエネルギーよりも低い。
【００１１】
好ましくは、ステップ（ａ）におけるレーザ光の走査速度は、ステップ（ｂ）におけるレーザ光の走査速度と同じである。そして、ステップ（ａ）におけるレーザ光の出力は、ステップ（ｂ）におけるレーザ光の出力よりも低い。この方法によれば、生産効率を向上させることができる。
【００１２】
好ましくは、ステップ（ａ）におけるレーザ光は、基板が分断されない程度のパルスエネルギーを有する。
【００１３】
好ましくは、ステップ（ａ）の各走査によって形成された加工痕の板厚方向の長さの合計は、基板の板厚の７０％以上１００％以下である。この構成によれば、より分断品質を向上させることができる。
【００１４】
好ましくは、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）におけるレーザ光の波長は、３５５ｎｍ以上１０６４ｎｍ以下である。また、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）における前記レーザ光のパルス幅は、０．１ｎｓ以上１０ｎｓ以下である。
【００１５】
好ましくは、基板は、圧縮応力を持たせた強化層を表面に有する強化ガラスである。
【００１６】
本発明の第２側面に係るレーザ加工装置は、基板を分断予定ラインに沿って分断するレーザ加工装置である。このレーザ加工装置は、光源と、伝送光学系と、集光レンズと、テーブルと、走査制御部とを備える。光源は、レーザ光を発振する。伝送光学系は、レーザ光を所定の方向に導く。集光レンズは、伝送光学系からのレーザ光を集光させる。テーブルは、基板が載置される。走査制御部は、レーザ光の走査を制御する。走査制御部は、走査毎にレーザ光の集光点の深さ位置を変更してレーザ光を前記分断予定ラインに沿って複数回走査する。次に、走査制御部は、走査毎のレーザ光の集光点の深さ位置を同じにしてレーザ光を分断予定ラインに沿って複数回走査する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板を分断する際の生産性を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】レーザ加工装置の概略図。
【図２】基板の分断面の概略図。
【図３】実施例において分断された基板の分断面を示す写真。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るレーザ加工装置及び分断方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の概略図である。
【００２０】
［レーザ加工装置］
図１に示すように、レーザ加工装置１は、装置本体２と、テーブル３と、走査制御部４とを備えている。装置本体２は、パルスレーザ光発振ユニット２１、伝送光学系２２、及び集光レンズ２３を有している。パルスレーザ光発振ユニット２１は、光源２１ａ及び制御部などを含んでいる。伝送光学系２２は、複数のミラーを含んでおり、パルスレーザ光発振ユニット２１からのレーザ光を集光レンズ２３に導く。集光レンズ２３は、伝送光学系２２からのレーザ光を集光させるためのレンズである。
【００２１】
テーブル３には、レーザ加工の対象物である基板Ｓが載置される。このテーブル３は、装置本体２に対して相対的に基板Ｓを上下方向及び水平方向に移動させることができる。すなわち、テーブル３を固定した状態で、装置本体２をテーブル３に対して上下方向及び水平方向に移動させてもよいし、装置本体２を固定した状態で、テーブル３を装置本体２に対して上下方向及び水平方向に移動させてもよい。また、装置本体２とテーブル３とが両方とも互いに対して上下方向及び水平方向に移動可能でもよい。
【００２２】
走査制御部４は、レーザ光の走査を制御する。詳細には、走査制御部４は、装置本体２及びテーブル３の少なくとも一方の移動を制御する。走査制御部４は、走査本体２及びテーブル３の少なくとも一方を移動させることによって、以下に説明するように、レーザ光を走査する。
【００２３】
［分断方法］
上述したレーザ加工装置１を用いて基板Ｓを分断する方法について説明する。
【００２４】
まず、第１ステップとして、レーザ光の集光点の深さ位置を走査毎に変更しながら、レーザ光を分断予定ラインに沿って複数回走査する。以下、第１ステップについて詳細に説明する。なお、第１ステップが本発明のステップ（ａ）に相当する。
【００２５】
まず、レーザ光発振ユニット２１において、パルスレーザ光の条件を制御する。例えばレーザ光の出力は、０．４Ｗ以上０．６Ｗ以下程度とすることが好ましい。また、走査速度は、４００mm/s以上６００mm/s以下程度とすることが好ましい。
【００２６】
レーザ光の出力（Ｗ）を繰り返し周波数（Ｈｚ）で割った値であるパルスエネルギーは、基板Ｓが分断されない程度のパルスエネルギーとする。このようなパルスエネルギーとしては、基板Ｓの厚さや材質によっても変わるが、例えば、１０μＪ以上１２μＪ以下程度に設定することができる。
【００２７】
パルスレーザ光の波長は、加工対象の基板Ｓに対して透過性を有する波長とする。例えば、加工対象の基板Ｓが圧縮応力を持たせた強化層を表面に有する強化ガラスであり、その厚さが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下程度である場合、レーザ光の波長は、３５５ｎｍ以上１０６４ｎｍ以下程度とすることが好ましい。
【００２８】
レーザ光のパルス幅は、０．１ｎｓ以上１０ｎｓ以下程度とすることが好ましい。
【００２９】
以上のように制御されたレーザ光を基板Ｓに対して複数回走査する。各走査において、レーザ光の集光点の深さ位置を変更する。この集光点の深さ位置は、集光レンズ２３の位置を調整したり、テーブル３の高さを調整したりすることなどによって調整する。なお、レーザ光の深さ位置とは、基板Ｓの板厚方向の位置を意味する。また、１回の走査内では、集光点の深さ位置は一定である。
【００３０】
具体的には、図２に示すように、まず、１回目の走査において、レーザ光の集光点が第１の深さ位置に位置するように調整して、レーザ光を走査する。これによって、第１の深さ位置に第１の加工痕Ｌ１が形成される。なお、図２は、基板Ｓの分断面を示す概略図である。
【００３１】
１回目の走査が終わると、次に、レーザ光の集光点が第２の深さ位置に位置するように調整して、レーザ光を走査する。これによって、第２の深さ位置に第２の加工痕Ｌ２が形成される。同様に、第３の深さ位置に第３の加工痕Ｌ３を形成し、次に、第４の深さ位置に第４の加工痕Ｌ４を形成する。なお、この第１ステップでは、基板Ｓは分断されない。
【００３２】
以上のように、レーザ光を基板Ｓの上面側（第１面側の一例）から下面側に向かう方向に照射する場合、集光点の深さ位置は、基板Ｓの下面から上面へ向かう方向に移動するように、走査毎に変更される。
【００３３】
以上のように形成された第１〜第４の加工痕Ｌ１〜Ｌ４の幅ｗ１〜ｗ４の合計は、基板Ｓの板厚ｗの７０％以上１００％以下程度とすることが好ましい。なお、この各加工痕Ｌ１〜Ｌ４の幅は、基板Ｓの分断面において変色した部分の幅を意味する。また、加工痕の幅とは、加工痕の板厚方向の長さを意味する。なお、第１ステップにおける走査回数は、基板Ｓの板厚と加工痕の幅に応じて決められるので特に限定されるものではないが、例えば２回以上７回以下程度とすることができる。
【００３４】
次に、第２ステップとして、レーザ光の集光点の深さ位置を変えることなく、レーザ光を分断予定ラインに沿って複数回走査する。以下、第２ステップについて詳細に説明する。なお、第２ステップが本発明のステップ（ｂ）に相当する。
【００３５】
まず、レーザ光発振ユニット２１において、パルスレーザ光の条件を制御する。例えばレーザ光の出力は、１．８Ｗ以上２．２Ｗ以下程度とすることが好ましい。また、走査速度は、４００mm/s以上６００mm/s程度とすることが好ましい。
【００３６】
第２ステップにおけるレーザ光のパルスエネルギーは、上述した第１ステップにおけるパルスエネルギーよりも大きくすることが好ましい。基板Ｓの厚さや材質によっても変わるが、例えば、３５μＪ以上４３μＪ以下程度に設定することができる。
【００３７】
パルスレーザ光の波長やパルス幅は、上記第１ステップと同じである。
【００３８】
以上のように制御されたレーザ光を基板Ｓに対して複数回走査する。各走査におけるレーザ光の集光点の深さ位置は同じである。すなわち、第２ステップでは、集光点の深さ位置を変えることなく、レーザ光を複数回走査する。
【００３９】
特に限定されるものではないが、第２ステップにおけるレーザ光の集光点の深さ位置は、第１ステップにおけるレーザ光の集光点の最も基板上面に近い深さ位置と、第１ステップにおけるレーザ光の集光点の最も基板下面に近い深さ位置との間に位置することが好ましい。
【００４０】
例えば、第２ステップにおけるレーザ光の集光点の深さ位置は、基板Ｓの下面から基板の板厚の２０％以上８０％以下程度の位置とすることが好ましい。レーザ光の焦点位置をこの範囲にすることによって、より効率的に基板Ｓを分断することができる。
【００４１】
この分断予定ラインに沿ったレーザ光の走査を基板Ｓが分断されるまで複数回繰り返す。このときの繰り返し走査回数（初回の走査も含む）は、レーザ光の出力及び基板Ｓの板厚ｗなどによっても変わってくるが、一般的に３回以上７回以下程度である。
【００４２】
以上のようにレーザ光を複数回走査することによって、基板Ｓが分断される。なお、第１ステップ及び第２ステップにおいて、走査方向は、特に限定されない。例えば、全ての走査が同一方向に行われてもよいし、第１方向に進む走査と第１方向の逆方向である第２方向に進む走査とが交互に行われてもよい。
【００４３】
［特徴］
本実施形態に係る分断方法は、次の特徴を有する。
【００４４】
第１ステップを実行した後に、第２ステップを実行することによって、基板Ｓを分断することができる。すなわち、レーザ光を走査するだけで基板Ｓを分断することができるため、効率的に基板Ｓを分断することができる。
【００４５】
第１ステップのみで基板Ｓを分断する方法に比べて、本実施形態に係る分断方法の方が、分断品質が良い。また、第１ステップのみで基板Ｓを分断する場合に分断品質を良くするためには、加工速度を遅くする必要があるが、本実施形態に係る分断方法では、加工速度を遅くすることなく良好な分断品質を得ることができる。
【００４６】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【実施例】
【００４７】
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００４８】
上記実施形態において説明した分断方法で基板を分断した。なお、基板は強化ガラス（コーニング社製、商品名「ＧＯＲＩＬＬＡガラス」（「ＧＯＲＩＬＬＡ」はコーニング社の登録商標））であり、厚さが０．７ｍｍである。各種条件は、以下の通りである。
波長（第１及び第２ステップ）： ３５５ｎｍ
パルス幅（第１及び第２ステップ）：１ｎｓ
集光径（第１及び第２ステップ）：５．２μｍ
各加工痕幅（第１ステップ）：１５０μｍ
出力（第１ステップ）：０．５６Ｗ
出力（第２ステップ）：１．９６Ｗ
繰り返し周波数（第１及び第２ステップ）：５０ｋＨｚ
パルスエネルギー（第１ステップ）：１１．２μＪ
パルスエネルギー（第２ステップ）：３９．２μＪ
パルス間隔（第１及び第２ステップ）：１０μｍ
走査速度（第１及び第２ステップ）：５００ｍｍ／ｓ
走査回数（第１ステップ）：４回
走査回数（第２ステップ）：５回
集光点の深さ位置（第１ステップ）：１５０μｍ（１回目）、３００μｍ（２回目）、４５０μｍ（３回目）６００μｍ（４回目）
集光点の深さ位置（第２ステップ）： ３５０μｍ
なお、深さ位置は、基板の下面からの距離を意味する。
【００４９】
以上の実施例において分断した基板の分断面を図３に示す。なお、第２ステップの走査回数５回目で、基板は分断した。図３に示すように、基板の分断面には欠けなどが生じず、良好な断面品質を得ることができた。また、平面度は、１５μｍであった。なお、平面度として、基板の分断面の最も突出した部分と最も凹んだ部分との差を測定した。
【符号の説明】
【００５０】
１    レーザ加工装置
２１ａ    光源
２２    伝送光学系
２３    集光レンズ
３    テーブル
４    走査制御部
【図２】
2015157293.tif 000003
【図１】
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【図３】
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