(57)【要約】      （修正有）【課題】素子に対して加工屑の付着による悪影響を及ぼすことなく、分離用凹部の形成を高速化できる技術の実現。【解決手段】サファイア基板１０上に形成された複数の青色ＬＥＤ素子１８を基板１０の一部と共に切り分けるに際し、素子１８を形成する前の基板１０の表面に、各素子１８の切断予定ラインに沿った凹部１２を形成する工程と、基板１０の表面にレーザビームを照射することにより、切断予定ラインに沿った線状脆弱部１６を内部に形成する工程と、基板１０の表面に複数の素子１８を形成する工程と、基板１８に力を加えることにより、切断予定ラインに沿って基板１０を砕裂させる工程を備えた。切断予定ラインは碁盤目状に設定されており、それぞれの交差部分にレーザビームを照射することによって十字形状の凹部１２が形成される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数の素子を、基板の一部と共に切り分ける基板上形成素子の分離方法であって、
素子を形成する前の基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、各素子の切断予定ラインに沿った凹部を形成する工程と、
該基板の表面に、複数の素子を形成する工程と、
該基板に力を加え、上記切断予定ラインに沿って基板を砕裂させる工程と、
を備えたことを特徴とする基板上形成素子の分離方法。
【請求項２】
上記切断予定ラインが、相互に交差する複数本の縦方向ライン及び横方向ラインを備えた碁盤目状に設定されており、
上記凹部が、縦方向ライン及び横方向ラインの交差部分に形成されることを特徴とする請求項１に記載の基板上形成素子の分離方法。
【請求項３】
上記凹部が、上記交差部分に十字形状に形成されることを特徴とする請求項２に記載の基板上形成素子の分離方法。
【請求項４】
上記凹部が、基板の表面から裏面に達する貫通孔であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の基板上形成素子の分離方法。
【請求項５】
上記基板がレーザ透過性を備えており、
該基板の表面及び裏面の少なくとも一方に基板の内部に集光するよう焦点が調整されたレーザビームを照射し、基板の内部に上記切断予定ラインに沿った脆弱部を線状に形成する工程を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載した基板上形成素子の分離方法。
【請求項６】
レーザ透過性を備えた基板上に形成された複数の素子を、基板の一部と共に切り分ける基板上形成素子の分離方法であって、
素子を形成する前の基板の表面及び裏面の少なくとも一方に基板の内部に集光するよう焦点が調整されたレーザビームを照射し、基板の内部に素子と共に分離される領域に対応した脆弱部を面状に形成する工程と、
該基板の表面に、各素子の切断予定ラインに沿った凹部を形成する工程と、
該基板の表面に、複数の素子を形成する工程と、
該基板の表面に力を加え、上記切断予定ラインに沿って基板に亀裂を形成すると共に、各素子を基板の一部と共に上記面状脆弱部から剥離する工程と、
を備えたことを特徴とする基板上形成素子の分離方法。
【請求項７】
上記基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、基板の内部に集光するよう焦点が調整されたレーザビームを照射し、基板の内部に上記切断予定ラインに沿った脆弱部を線状に形成する工程を備えたことを特徴とする請求項６に記載した基板上形成素子の分離方法。
【請求項８】
上記凹部が、基板の表面及び裏面の少なくとも一方に対するレーザビームの照射によって形成されることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の基板上形成素子の分離方法。
【請求項９】
上記凹部が、工具を基板の表面及び裏面の少なくとも一方に接触させることによって形成されることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の基板上形成素子の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板上形成素子の分離方法に係り、例えばサファイア基板上に多数形成された青色ＬＥＤ素子を、基板の一部と共に切り分ける方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の青色ＬＥＤ素子の分離方法を、図１６〜図２０に示す。
まず、図１６に示すように、サファイア基板１０の表面に窒化ガリウム等よりなるＬＥＤ素子１８を多数形成する。
つぎに、図１７に示すように、サファイア基板１０の裏面を研削し、所定の厚さまで薄型化する（バックラップ工程）。
つぎに、図１８に示すように、サファイア基板１０の表面に切断用の溝部５０（傷）を形成する（スクライブ工程）。この溝部５０は、図１９に示すように、サファイア基板１０の表面に縦横の碁盤目状に形成される。
最後に、図２０に示すように、サファイア基板１０の表面あるいは裏面に力を加え、上記溝部５０に沿って砕裂させる（ブレーキング工程）。この結果、各ＬＥＤ素子１８は基板１０の一部と共に切り分けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では以下の問題があった。
まず、スクライブ工程において、ダイヤモンド工具を用いてサファイア基板１０の表面に溝部５０を形成する場合には、加工屑の発生が少ない反面、加工に長時間を要することとなる。これに対し、レーザビームの照射によってサファイア基板１０の表面に溝部５０を形成する場合には、高速加工が可能であるため加工時間の短縮が図れる反面、加工屑がＬＥＤ素子１８に付着し易く、歩留まりや品位が悪化する。
また、比較的厚めのサファイア基板１０の表面にＬＥＤ素子１８を形成した後、バックラップ加工によって余計な厚さを削り取る方法であるため、材料の無駄が生じていた。サファイア基板１０自体は発光に寄与するものではなく、単に窒化ガリウムを成長させるために必要とされるだけであるため、本来はできるだけ薄い方が望ましいのであるが、素子形成時における破損を防止するため比較的厚いサファイア基板１０を用いて一定の強度を確保しているのが実状である。
【０００４】
この発明は、このような従来の分離方法が抱えていた問題を解決するために案出されたものであり、素子に対して加工屑の付着による悪影響を及ぼすことなく、溝部形成の高速化を図ることが可能な分離方法の実現を第１の目的としている。
また、バックラップ工程によって高価なサファイア基板を無駄に削り捨てることなく、各素子を載せる基板を必要な厚さに調整可能な分離方法の実現を第２の目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明に係る第１の分離方法は、基板上に形成された複数の素子を基板の一部と共に切り分けるに際し、素子を形成する前の基板の表面及び裏面の少なくとも一方に、各素子の切断予定ラインに沿った凹部（溝部）を形成する工程と、該基板の表面に複数の素子を形成する工程と、該基板に力を加えることにより、上記切断予定ラインに沿って基板を砕裂させる工程を備えたことを特徴としている。
上記切断予定ラインは、例えば相互に交差する複数本の縦方向ライン及び横方向ラインを備えた碁盤目状に設定されており、上記凹部は縦方向ライン及び横方向ラインの交差部分に形成される。この凹部は、この交差部分に十字形状に形成することが望ましい。上記凹部は非貫通孔であってもよく、基板の表面から裏面に達する貫通孔であってもよい。また凹部は、基板の表面及び裏面の少なくとも一方に対するレーザビームの照射によって形成することが望ましいが、カッターやスクライバーといった工具を基板の表面及び裏面の少なくとも一方に接触させることによって形成することもできる。
上記基板がレーザ透過性を備えた材質である場合には、基板の表面及び裏面の少なくとも一方に基板の内部に集光するよう焦点が調整されたレーザビームを照射することにより、上記切断予定ラインに沿った脆弱部を内部に線状に形成しておくことが望ましい。
【０００６】
この発明に係る第２の分離方法は、レーザ透過性を備えた基板上に形成された複数の素子を基板の一部と共に切り分けるに際し、素子を形成する前の基板の表面及び裏面の少なくとも一方に基板の内部に集光するよう焦点が調整されたレーザビームを照射し、基板の内部に素子と共に分離される領域に対応した脆弱部を面状に形成する工程と、該基板の表面に各素子の切断予定ラインに沿った凹部を形成する工程と、該基板の表面に複数の素子を形成する工程と、該基板の表面に力を加え、上記切断予定ラインに沿って基板に亀裂を形成すると共に、各素子を基板の一部と共に上記面状脆弱部から剥離する工程とを備えたことを特徴としている。
この場合も、凹部は基板の表面及び裏面の少なくとも一方に対するレーザビームの照射によって形成することが望ましいが、カッターやスクライバーといった工具を基板の表面及び裏面の少なくとも一方に接触させることによって形成してもよい。
また、上記基板の表面及び裏面の少なくとも一方に基板の内部に集光するよう焦点が調整されたレーザビームを照射し、基板の内部に上記切断予定ラインに沿った脆弱部を線状に形成することが望ましい。
【０００７】
なお、この発明はサファイア基板の表面に形成された青色ＬＥＤ素子を分離する際の効率化を図ることが出発点となっているが、他の基板の表面に形成された他の素子（回路素子等）を基板の一部と共に切り分ける場合にも応用可能であることはいうまでもない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７にしたがって、この発明に係る第１の分離方法を説明する。
まず、図１に示すように、サファイア基板１０の表面に十字形状の凹部１２を複数形成する。
サファイア基板１０の表面には、切断予定ライン１４が碁盤目状に設定されており、各凹部１２は縦方向のライン１４ａと横方向のライン１４ｂとの交差部分に形成されている。
この切断予定ライン１４自体は仮想のラインであり、縦横のラインで囲まれた矩形状の領域に、後工程で青色ＬＥＤ素子が形成される。もっとも、サファイア基板１０の表面あるいは裏面に、視認可能な切断予定ラインを実際に描画してもよい。
この凹部１２は、サファイア基板１０の表面にレーザビームを照射することによって形成される。
【０００９】
つぎに、図２に示すように、サファイア基板１０の表面にレーザビームＬを切断予定ライン１４に沿って照射する。
このレーザビームＬは、サファイア基板１０の内部に焦点位置が設定されているため、サファイア基板１０の内部に微細なクラックが生じ、切断予定ライン１４に沿った線状の脆弱部１６が碁盤目状に形成される。
つぎに、サファイア基板１０の表面をドライ洗浄した後、図３及び図４に示すように、サファイア基板１０の表面に窒化ガリウム等よりなる青色ＬＥＤ素子１８を多数形成する。
つぎに、図５に示すように、サファイア基板１０の裏面を研削し、厚さを調整する。
最後に、サファイア基板１０に圧力を加える。この結果、図６及び図７に示すように、サファイア基板１０が切断予定ライン１４（線状脆弱部１６）に沿って砕裂し、青色ＬＥＤ素子１８が基板ごと分離される。
【００１０】
この分離方法の場合、凹部１２の形成及び線状脆弱部１６の形成がレーザビームの照射によって実現されるため、高速加工が可能となる。
しかも、青色ＬＥＤ素子１８の形成前に凹部１２及び線状脆弱部１６が形成されるため、レーザ加工に際し不可避的に生じる加工屑の付着によって素子の品質が劣化する問題を完全に回避することができる。
もっとも、凹部１２の形成方法はレーザ加工に限定されるものではなく、スクライバーやカッター等の工具を基板の表面に接触させることにより、機械的に形成してもよい。
【００１１】
従来の分離方法の場合、サファイア基板の表面に溝部を碁盤目状に直に形成するものであり、基板の機械的強度の低下によって青色ＬＥＤ素子１８の形成工程で砕裂が生じる危険性があったため、素子形成後にスクライブ工程を設けざるを得なかった。
これに対し、この発明に係る第１の分離方法にあっては、基板表面を直接傷つける凹部１２は切断予定ライン１４の交差部分にのみに形成し、切断予定ライン１４に沿った線状脆弱部１６はサファイア基板１０の内部に形成されているため、機械的強度の低下は最小限に抑えられる。このため、ＬＥＤ素子１８の形成前に、素子分離用の前処理を行っておくことが可能となったのである。
【００１２】
上記にあっては、凹部１２をサファイア基板１０の表面（ＬＥＤ素子１８の形成面）に設ける例を示したが、サファイア基板１０の裏面に凹部１２を設けることもできる（図示省略）。
また、凹部１２が非貫通孔であることを前提としたが、図８に示すように、サファイア基板１０の表面から裏面に貫通する凹部１２を形成することも可能である。
さらに、上記にあっては凹部１２と共に切断予定ライン１４に沿った線状脆弱部１６をサファイア基板１０の内部に形成することを前提としたが、図９に示すように、線状脆弱部１６の形成を省略し、凹部１２（貫通孔または非貫通孔）のみをサファイア基板１０の表面における切断予定ライン（図示省略）の交差部分に形成することもできる。
【００１３】
つぎに、図１０〜図１５にしたがって、この発明に係る第２の分離方法を説明する。
まず、図１０に示すように、比較的厚めのサファイア基板１０の表面に、基板１０の内部に焦点位置が設定されたレーザビームＬを照射し、脆弱部２０を面状に形成する。
この面状脆弱部２０は、図１１に示すように、後でＬＥＤ素子と共に分離される領域に対応した形状（矩形状）及び寸法を備えている。各面状脆弱部２０の間には、レーザビームＬが照射されていない非脆弱部２２が窓枠状に残されている。
【００１４】
つぎに、各分離領域を取り囲む矩形状の切断予定ライン２４の角部にレーザビームを照射することにより、Ｌ字形状の凹部２６（非貫通孔）を形成する。
つぎに、図１２に示すように、サファイア基板１０の表面にレーザビームＬを切断予定ライン２４に沿って照射する。このレーザビームＬは、サファイア基板１０の内部に焦点位置が設定されているため、基板１０の内部に微細なクラックが生じ、切断予定ライン２４に沿った線状の脆弱部２８が矩形状に形成される。
つぎに、図１３及び図１４に示すように、サファイア基板１０の表面に窒化ガリウム等よりなる青色ＬＥＤ素子１８を多数形成する。
最後に、サファイア基板１０に圧力を加え、切断予定ライン２４（線状脆弱部２８）に沿って基板１０上に亀裂を生じさせる。また、サファイア基板１０を面状脆弱部２０で部分的に切断することにより、図１５に示すように、ＬＥＤ素子１８を基板１０の一部と共に剥離させる。
【００１５】
全てのＬＥＤ素子１８をサファイア基板１０の表面から剥離した後、表面を研磨して残された窓枠状の突起部３０を除去することにより、再びＬＥＤ素子１８の形成及び分離が可能となる。
すなわち、この第２の分離方法によれば、従来のようにバックラップ工程を設ける必要がなく、貴重なサファイア基板１０を研削する無駄を排除することができ、その厚さが許す限り何度もＬＥＤ素子１８の形成及び分離ができるため経済的である。
【００１６】
【発明の効果】
この発明に係る第１の分離方法によれば、素子分離用の凹部形成工程を素子形成工程の前に設けているため、高速なレーザ加工等によって凹部を形成しても加工屑が素子に付着することを完全に防止することが可能となる。この結果、素子の品質劣化を回避しつつ、分離工程の高速化を図ることができる。
また、第２の分離方法にあっては、レーザビームの照射による内部マーキングの形成技術を応用することにより、基板の一部を素子と共に必要な厚さ分だけ基板の表面から剥離することが可能となる。この結果、従来のように基板の裏面を無駄に研磨して厚さを調整する必要がなくなり、素子のコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る第１の分離方法において、サファイア基板の表面に十字形状の凹部を複数形成した状態を示す平面図である。
【図２】上記サファイア基板の表面にレーザビームを切断予定ラインに沿って照射し、線状脆弱部を形成する様子を示す断面図である。
【図３】上記サファイア基板の表面に青色ＬＥＤ素子を複数形成した状態を示す平面図である。
【図４】上記サファイア基板の表面に青色ＬＥＤ素子を複数形成した状態を示す断面図である。
【図５】上記サファイア基板の裏面を研削した状態を示す断面図である。
【図６】上記サファイア基板が切断予定ラインに沿って砕裂し、青色ＬＥＤ素子が基板ごと分離された状態を示す平面図である。
【図７】上記サファイア基板が切断予定ラインに沿って砕裂し、青色ＬＥＤ素子が基板ごと分離された状態を示す断面図である。
【図８】上記サファイア基板を貫通する凹部を形成した例を示す断面図である。
【図９】上記サファイア基板に凹部のみを形成し、線状脆弱部の形成を省略した状態を示す平面図である。
【図１０】この発明に係る第２の分離方法において、サファイア基板の内部に面状脆弱部を形成する様子を示す断面図である。
【図１１】上記サファイア基板の表面にＬ字形状の凹部を複数形成した状態を示す平面図である。
【図１２】上記サファイア基板の表面にレーザビームを切断予定ラインに沿って照射し、線状脆弱部を形成する様子を示す断面図である。
【図１３】上記サファイア基板の表面に青色ＬＥＤ素子を複数形成した状態を示す平面図である。
【図１４】上記サファイア基板の表面に青色ＬＥＤ素子を複数形成した状態を示す断面図である。
【図１５】上記サファイア基板の表面からＬＥＤ素子を剥離する様子を示す断面図である。
【図１６】従来の青色ＬＥＤ素子の分離方法を示す断面図である。
【図１７】従来の青色ＬＥＤ素子の分離方法を示す断面図である。
【図１８】従来の青色ＬＥＤ素子の分離方法を示す断面図である。
【図１９】従来の青色ＬＥＤ素子の分離方法を示す平面図である。
【図２０】従来の青色ＬＥＤ素子の分離方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  サファイア基板
１２  十字形状の凹部
１４  碁盤目状切断予定ライン
１６  線状脆弱部
１８  青色ＬＥＤ素子
２０  面状脆弱部
２４  矩形状切断予定ライン
２６  Ｌ字形状の凹部
２８  線状脆弱部
３０  突起部
Ｌ  レーザビーム
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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