サファイア基板の加工方法
【課題】製造ロットが相違したり製造メーカーが異なるサファイア基板であっても適正な改質層を形成することができるサファイア基板の加工方法を提供する。
【解決手段】パルスレーザー光線を照射し、サファイア基板の内部に改質層を形成する加工方法であって、サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、サファイア基板の該加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程とを含む。
【解決手段】パルスレーザー光線を照射し、サファイア基板の内部に改質層を形成する加工方法であって、サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、サファイア基板の該加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する改質層形成工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスウエーハ等の基板として用いられるサファイア基板に設定された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成するサファイア基板の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。
【０００３】
上述した光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割する分割方法として、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせ分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を連続的に形成し、この破断の起点となる改質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与することにより、ウエーハを分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
而して、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層が形成できる加工条件を設定しても、サファイア基板の製造ロットが相違したり、サファイア基板の製造メーカーが異なると、同じ大きさで同じ厚みのサファイア基板であっても同一条件で加工すると、改質層が不十分であったり、分割予定ラインから外れてクラックが発生して光デバイスを損傷させるという問題がある。即ち、サファイア基板にはAl2O3を成長させる段階で結晶欠陥（酸素欠陥）が発生するため、同じ大きさで同じ厚みのサファイア基板であっても製造ロットが相違したり製造メーカーが異なると、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる適正な改質層を形成するには、サファイア基板によってその都度加工条件を設定することが望ましい。
【０００６】
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、製造ロットが相違したり製造メーカーが異なるサファイア基板であっても適正な改質層を形成することができるサファイア基板の加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、サファイア基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせ分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成するサファイア基板の加工方法であって、
サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、
少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、
該判別条件設定工程によって設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、判別されたサファイア基板の該加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、
該加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【０００８】
上記判別条件設定工程は、サファイア基板に対して加工ができない程度の出力のレーザー光線をサファイア基板の内部に照射し、そのときに発する反応光に基づいて、反応光を発する限界のレーザー光線出力を求めて判別条件を設定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるサファイア基板の加工方法は、サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、判別条件設定工程によって設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、判別されたサファイア基板の加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成する改質層形成工程とを含んでいるので、改質層形成工程はサファイア基板の特性に対応して設定された加工条件で実施されるため、レーザー光線の出力不足から形成された改質層が不十分であったり、レーザー光線の出力過剰によりサファイア基板に分割予定ラインから外れてクラックが発生するという問題が解消される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるサファイア基板の加工方法を実施するための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】本発明によるサファイア基板の加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図。
【図４】図３に示す光デバイスウエーハを環状のフレームに装着された保護テープに貼着した状態を示す斜視図。
【図５】本発明によるサファイア基板の加工方法における判別条件設定工程の説明図。
【図６】本発明によるサファイア基板の加工方法における改質層形成工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明によるサファイア基板の加工方法を実施するための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１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（X軸方向）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X軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸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X軸方向に移動可能に配設された第１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カバーテーブル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の上面（保持面）に被加工物である例えば円盤状の半導体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。
【００１４】
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Ｙ軸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X軸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X軸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ト３７１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
【００１５】
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Ｙ軸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ト３８１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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Ｙ軸方向に移動せしめられる。
【００１６】
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Ｙ軸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、一方の側面にZ軸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Ｙ軸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ト４３１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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Ｙ軸方向に移動せしめられる。
【００１７】
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６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、Z軸方向に移動可能に支持される。
【００１８】
図示の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Z軸方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロット（図示せず）と、該雄ネジロットを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロット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およびレーザー光線照射手段６を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸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５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段６を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段６を下方に移動するようになっている。
【００１９】
図示のレーザー光線照射手段６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６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６について、図２を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段６は、上記ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、該パルスレーザー光線発振手段６２によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段６３と、該出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６の上面である保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー６４と、該方向変換ミラー６４によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６５を具備している。
【００２０】
上記パルスレーザー光線発振手段６２は、例えば波長が５３２nmのパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器６２１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６２２とから構成されている。上記出力調整手段６３は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する。これらパルスレーザー光線発振手段６２および出力調整手段６３は、後述する制御手段によって制御される。
【００２１】
図２を参照して説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、上記方向変換ミラー６４と集光レンズ６５との間に配設されたダイクロイックミラー６６を備えている。このダイクロイックミラー６６は、パルスレーザー光線発振手段６２が発振する波長の光は通過するが他の波長の光は反射する機能を有している。従って、ダイクロイックミラー６６は、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wにパルスレーザー光線が照射されることによって発光する光を反射せしめる。
なお、集光レンズ６５によって集光され照射されるパルスレーザー光線の照射領域には、白色光からなる照明手段によって照明するように構成してもよい。
【００２２】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記ダイクロイックミラー６６によって反射した反射光のうち所定範囲の波長の光を遮断するカットフィルター６７と、該カットフィルター６７を通過した光を捕らえて撮像する撮像手段６８を具備している。カットフィルター６７は、上記パルスレーザー光線発振器６２１が発振するパルスレーザー光線の波長領域である５１０〜５５０nmの光を遮断し、それ以外の波長の光を通過させる。撮像手段６８は、カットフィルター６７を通過した光を捕らえて撮像し撮像した画像信号を制御手段７に送る。制御手段７は、撮像手段６８からの画像信号に基づいてチャックテーブル３６に保持された被加工物Wにパルスレーザー光線が照射されることによって発光する反応光を判別する。この制御手段７は、後述する光デバイスウエーハを構成するサファイア基板の特性に対応して設定された少なくとも２種類の加工条件と、少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件を記憶するメモリ７１を備えている。また、制御手段７には上記撮像手段６８や後述するアライメント手段８から検出信号が入力されるとともに入力手段７０から加工条件等が入力されるようになっており、また、上記パルスレーザー光線発振器６２１や繰り返し周波数設定手段６２２や出力調整手段６３およびモニター９等に制御信号を出力するように構成されている。
【００２３】
図１に戻って説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、ケーシング６１の前端部に配設され上記レーザー光線照射手段６によってレーザー加工すべき加工領域を撮像するアライメント手段８を備えている。このアライメント手段８は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を上記制御手段７に送る。
【００２４】
次に、上述したレーザー加工装置１を用いて実施するサファイア基板の加工方法について説明する。
図３の(a)および(b)には、本発明によるサファイア基板の加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図３の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば直径が１５０mm、厚みが１００μmのサファイア基板１１の表面１１aにn型窒化物半導体層１２１およびp型窒化物半導体層１２２とからなる光デバイス層（エピ層）１２が例えば５μｍの厚みで積層されている。そして、光デバイス層（エピ層）１２が格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１４が形成されている。
【００２５】
以下、レーザー加工装置１を用いて光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の内部に分割予定ライン１３に沿って破断の起点となる改質層を形成するサファイア基板の加工方法について説明する。
なお、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１には、２つの製造ロット（Aロット、Bロット）によって製造されたがものが含まれているものとする。２つの製造ロット（Aロット、Bロット）によって製造されたサファイア基板に対してそれぞれサファイア基板の内部に改質層を形成するための最適な加工条件を実験的に求め、それぞれの加工条件を設定しておく（加工条件設定工程）。
例えば、Aロットによって製造されたサファイア基板に対する第１の加工条件は、次の通り設定される。
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ
繰り返し周波数 ：４５ｋＨｚ
平均出力 ：０．１３W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３６０ｍｍ／秒
また、Bロットによって製造されたサファイア基板に対する第２の加工条件は、次の通り設定される。
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ
繰り返し周波数 ：４５ｋＨｚ
平均出力 ：０．１５W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３６０ｍｍ／秒
以上のように設定された第１の加工条件および第２の加工条件は、上記制御手段７のメモリ７１に格納しておく。
【００２６】
また、上記Aロットによって製造されたサファイア基板かBロットによって製造されたサファイア基板かを判別するための判別条件設定工程を実施する。この判別条件設定工程は、サファイア基板に対して加工ができない程度の出力のレーザー光線をサファイア基板の内部に照射し、そのときに発する反応光に基づいて、反応光を発する限界のレーザー光線出力を求めて判別条件を設定する。本発明者等の実験によると、Aロットによって製造されたサファイア基板は、反応光を発する限界のレーザー光線出力が０．０２５Wであることがモニター９によって観察することで判った。一方、Bロットによって製造されたサファイア基板は、反応光を発する限界のレーザー光線出力が０．０３５Wであることがモニター９によって観察することで判った。従って、レーザー光線出力の出力をAロットによって製造されたサファイア基板の限界のレーザー光線出力が０．０２５WとBロットによって製造されたサファイア基板の限界のレーザー光線出力が０．０３５Wとの中間の出力である０．０３Wに設定することにより、反応光が発せられた場合にはAロットによって製造されたサファイア基板と判定し、反応光が確認できない場合にはBロットによって製造されたサファイア基板と判定することができる。このようにして、Aロットによって製造されたサファイア基板とBロットによって製造されたサファイア基板を判別するレーザー光線出力を求めたならば、例えば下記のとおり判別条件を設定し、上記制御手段７のメモリ７１に格納しておく。
判別条件：
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ
繰り返し周波数 ：４５ｋＨｚ
平均出力 ：０．０３W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３６０ｍｍ／秒
【００２７】
以上のようにして、Aロットによって製造されたサファイア基板に対する第１の加工条件とBロットによって製造されたサファイア基板に対する第２の加工条件を設定するとともに、Aロットによって製造されたサファイア基板とBロットによって製造されたサファイア基板とを判別する判別条件を設定し、第１の加工条件と第２の加工条件および判別条件を制御手段７のメモリ７１に格納したならば、レーザー加工装置１は以下のように上記図３に示す光デバイスウエーハ１０を加工する。
【００２８】
先ず、図４に示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に光デバイスウエーハ１０の表面１０aを貼着する（ウエーハ貼着工程）。従って、粘着テープTの表面に貼着された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１１の裏面１１bが上側となる。
【００２９】
上述したウエーハ貼着工程を実施したならば、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１０の粘着テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、粘着テープTを介して光デバイスウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０は、裏面１１bが上側となる。
【００３０】
上述したように光デバイスウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によってアライメント手段８の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６がアライメント手段８の直下に位置付けられると、アライメント手段８および制御手段７によって光デバイスウエーハ１０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、アライメント手段８および制御手段７は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１３と、分割予定ライン１３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６の集光レンズ６５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１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１３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。
【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１０に形成されている分割予定ライン１０１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５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６の集光レンズ６５が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１０１の一端（図５において左端）を集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、集光レンズ６５を通して照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）から例えば１５μm下方位置に位置付ける。
【００３２】
次に、制御手段７は上記判別条件に基づいて光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１にパルスレーザー光線を照射し、その際に反応光が発生したか否かによって光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がAロットによって製造されたサファイア基板かBロットによって製造されたサファイア基板かを判別する（サファイア基板判別工程）。即ち、レーザー光線照射手段６を作動して波長が５３２ｎｍ、繰り返し周波数が４５ｋＨｚ、平均出力が０．０３Wのパルスレーザー光線を集光レンズ６５を通してサファイア基板１１に照射するとともに、チャックテーブル３６を図５において矢印Ｘ１で示す方向に３６０ｍｍ／秒の加工送り速度で移動せしめる。このサファイア基板判別工程においては、図２に示すように被加工物W（サファイア基板判別工程においては光デバイスウエーハ１０）に照射された波長が５３２ｎｍのパルスレーザー光線は、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）で反射し、集光レンズ６５を通してダイクロイックミラー６６に至り、ダイクロイックミラー６６によって反射されてカットフィルター６７に至る。カットフィルター６７は上述したように波長が５１０〜５５０nmの光を遮断するので、波長が５３２ｎｍのパルスレーザー光線の反射光は遮断される。一方、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がパルスレーザー光線の照射によって反応すると、青色（４００nm領域）の反応光が発生することが判った。この４００nm領域の反応光は集光レンズ６５を通してダイクロイックミラー６６に至り、ダイクロイックミラー６６によって反射されてカットフィルター６７を通過するため、撮像手段６８によって捕らえられる。このように、平均出力が０．０３Wのパルスレーザー光線を集光レンズ６５を通してサファイア基板１１に照射したとき、反応光が発生し、この反応光がカットフィルター６７を通過して撮像手段６８によって捕らえられたときには、制御手段７はチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１はAロットによって製造されたサファイア基板であると判定する。なお、平均出力が０．０３Wのパルスレーザー光線を集光レンズ６５を通してサファイア基板１１に照射したとき、反応光が発生しない場合にはパルスレーザー光線の反射光が上述したようにカットフィルター６７によって遮断されるため、撮像手段６８が光を捕らえることができない。従って、制御手段７はチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１はBロットによって製造されたサファイア基板であると判定する。
【００３３】
上述したサファイア基板判別工程を実施したならば、制御手段７はチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の加工条件を決定する。即ち、制御手段７は、上記サファイア基板判別工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がAロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第1の加工条件と決定し、上記サファイア基板判定工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がＢロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第2の加工条件と決定する（加工条件決定工程）。
【００３４】
このようにして、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の加工条件を決定したならば、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１に決定された加工条件に従って改質層形成工程を実施する。
改質層形成工程を実施するには、図６の(a)で示すようにチャックテーブル３６を集光レンズ６５が位置するレーザー光線照射領域に移動し、光デバイスウエーハ１０に形成された所定の分割予定ライン１３の一端（図６の（a）において左端）を集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、集光レンズ６５を通して照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の厚み方向中心付近に位置付ける。
【００３５】
次に、制御手段７は、レーザー光線照射手段６を作動して集光レンズ６５からパルスレーザー光線を照射するとともに、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図６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（改質層形成工程）。この改質層形成工程においては、上記サファイア基板判定工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がBロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第２の加工条件で実施し、上記サファイア基板判定工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がAロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第１の加工条件で実施する。そして、図６の(b)で示すように集光レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の照射位置が分割予定ライン１３の他端（図６の(b)において右端）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の移動を停止する。この結果、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１には、図６の(b)に示すように所定の分割予定ライン１３に沿って改質層１１０が形成される。このように改質層形成工程は、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板の特性に対応して設定された加工条件で実施されるので、パルスレーザー光線の出力不足から形成された改質層が不十分であったり、パルスレーザー光線の出力過剰によりサファイア基板に分割予定ラインから外れてクラックが発生して光デバイスを損傷させるという問題が解消される。
【００３６】
上述したように、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成された全ての分割予定ライン１３に沿って上記改質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を９０度回動した位置に位置付ける。そして、光デバイスウエーハ１０の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１３に沿って上記改質層形成工程を実施する。
【００３７】
以上のようにして、改質層形成工程が全ての分割予定ライン１３に沿って実施された光デバイスウエーハ１０は、改質層が形成された分割予定ライン１３に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。
【符号の説明】
【００３８】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
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
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
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６３：出力調整手段
６４：方向変換ミラー
６５：集光レンズ
６６：ダイクロイックミラー
６７：カットフィルター
６８：撮像手段
７：制御手段
８：アライメント手段
１０：光デバイスウエーハ
F：環状のフレーム
T：粘着テープ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスウエーハ等の基板として用いられるサファイア基板に設定された分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成するサファイア基板の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光デバイス製造工程においては、略円板形状であるサファイア基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。
【０００３】
上述した光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割する分割方法として、光デバイスウエーハを構成するサファイア基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせ分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を連続的に形成し、この破断の起点となる改質層が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与することにより、ウエーハを分割する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
而して、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層が形成できる加工条件を設定しても、サファイア基板の製造ロットが相違したり、サファイア基板の製造メーカーが異なると、同じ大きさで同じ厚みのサファイア基板であっても同一条件で加工すると、改質層が不十分であったり、分割予定ラインから外れてクラックが発生して光デバイスを損傷させるという問題がある。即ち、サファイア基板にはAl2O3を成長させる段階で結晶欠陥（酸素欠陥）が発生するため、同じ大きさで同じ厚みのサファイア基板であっても製造ロットが相違したり製造メーカーが異なると、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる適正な改質層を形成するには、サファイア基板によってその都度加工条件を設定することが望ましい。
【０００６】
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、製造ロットが相違したり製造メーカーが異なるサファイア基板であっても適正な改質層を形成することができるサファイア基板の加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、サファイア基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせ分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成するサファイア基板の加工方法であって、
サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、
少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、
該判別条件設定工程によって設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、判別されたサファイア基板の該加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、
該加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【０００８】
上記判別条件設定工程は、サファイア基板に対して加工ができない程度の出力のレーザー光線をサファイア基板の内部に照射し、そのときに発する反応光に基づいて、反応光を発する限界のレーザー光線出力を求めて判別条件を設定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるサファイア基板の加工方法は、サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、判別条件設定工程によって設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、判別されたサファイア基板の加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成する改質層形成工程とを含んでいるので、改質層形成工程はサファイア基板の特性に対応して設定された加工条件で実施されるため、レーザー光線の出力不足から形成された改質層が不十分であったり、レーザー光線の出力過剰によりサファイア基板に分割予定ラインから外れてクラックが発生するという問題が解消される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明によるサファイア基板の加工方法を実施するための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】本発明によるサファイア基板の加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図。
【図４】図３に示す光デバイスウエーハを環状のフレームに装着された保護テープに貼着した状態を示す斜視図。
【図５】本発明によるサファイア基板の加工方法における判別条件設定工程の説明図。
【図６】本発明によるサファイア基板の加工方法における改質層形成工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるウエーハのレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明によるサファイア基板の加工方法を実施するための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１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（X軸方向）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X軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Ｙ軸方向）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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）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。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸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X軸方向に移動可能に配設された第１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カバーテーブル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の上面（保持面）に被加工物である例えば円盤状の半導体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。
【００１４】
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Ｙ軸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X軸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X軸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ト３７１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
【００１５】
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Ｙ軸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ト３８１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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Ｙ軸方向に移動せしめられる。
【００１６】
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Ｙ軸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、一方の側面にZ軸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Ｙ軸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ト４３１と、該雄ネジロット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。雄ネジロット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、雄ネジロット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ト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Ｙ軸方向に移動せしめられる。
【００１７】
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６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、Z軸方向に移動可能に支持される。
【００１８】
図示の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Z軸方向に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロット（図示せず）と、該雄ネジロットを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロット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およびレーザー光線照射手段６を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸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５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段６を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段６を下方に移動するようになっている。
【００１９】
図示のレーザー光線照射手段６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６１を含んでいる。このレーザー光線照射手段６について、図２を参照して説明する。
図示のレーザー光線照射手段６は、上記ケーシング６１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段６２と、該パルスレーザー光線発振手段６２によって発振されたパルスレーザー光線の出力を調整する出力調整手段６３と、該出力調整手段６３によって出力が調整されたパルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６の上面である保持面に向けて方向変換する方向変換ミラー６４と、該方向変換ミラー６４によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する集光レンズ６５を具備している。
【００２０】
上記パルスレーザー光線発振手段６２は、例えば波長が５３２nmのパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器６２１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６２２とから構成されている。上記出力調整手段６３は、パルスレーザー光線発振手段６２から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する。これらパルスレーザー光線発振手段６２および出力調整手段６３は、後述する制御手段によって制御される。
【００２１】
図２を参照して説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、上記方向変換ミラー６４と集光レンズ６５との間に配設されたダイクロイックミラー６６を備えている。このダイクロイックミラー６６は、パルスレーザー光線発振手段６２が発振する波長の光は通過するが他の波長の光は反射する機能を有している。従って、ダイクロイックミラー６６は、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wにパルスレーザー光線が照射されることによって発光する光を反射せしめる。
なお、集光レンズ６５によって集光され照射されるパルスレーザー光線の照射領域には、白色光からなる照明手段によって照明するように構成してもよい。
【００２２】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記ダイクロイックミラー６６によって反射した反射光のうち所定範囲の波長の光を遮断するカットフィルター６７と、該カットフィルター６７を通過した光を捕らえて撮像する撮像手段６８を具備している。カットフィルター６７は、上記パルスレーザー光線発振器６２１が発振するパルスレーザー光線の波長領域である５１０〜５５０nmの光を遮断し、それ以外の波長の光を通過させる。撮像手段６８は、カットフィルター６７を通過した光を捕らえて撮像し撮像した画像信号を制御手段７に送る。制御手段７は、撮像手段６８からの画像信号に基づいてチャックテーブル３６に保持された被加工物Wにパルスレーザー光線が照射されることによって発光する反応光を判別する。この制御手段７は、後述する光デバイスウエーハを構成するサファイア基板の特性に対応して設定された少なくとも２種類の加工条件と、少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件を記憶するメモリ７１を備えている。また、制御手段７には上記撮像手段６８や後述するアライメント手段８から検出信号が入力されるとともに入力手段７０から加工条件等が入力されるようになっており、また、上記パルスレーザー光線発振器６２１や繰り返し周波数設定手段６２２や出力調整手段６３およびモニター９等に制御信号を出力するように構成されている。
【００２３】
図１に戻って説明を続けると、図示のレーザー加工装置１は、ケーシング６１の前端部に配設され上記レーザー光線照射手段６によってレーザー加工すべき加工領域を撮像するアライメント手段８を備えている。このアライメント手段８は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を上記制御手段７に送る。
【００２４】
次に、上述したレーザー加工装置１を用いて実施するサファイア基板の加工方法について説明する。
図３の(a)および(b)には、本発明によるサファイア基板の加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図３の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば直径が１５０mm、厚みが１００μmのサファイア基板１１の表面１１aにn型窒化物半導体層１２１およびp型窒化物半導体層１２２とからなる光デバイス層（エピ層）１２が例えば５μｍの厚みで積層されている。そして、光デバイス層（エピ層）１２が格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１４が形成されている。
【００２５】
以下、レーザー加工装置１を用いて光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の内部に分割予定ライン１３に沿って破断の起点となる改質層を形成するサファイア基板の加工方法について説明する。
なお、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１には、２つの製造ロット（Aロット、Bロット）によって製造されたがものが含まれているものとする。２つの製造ロット（Aロット、Bロット）によって製造されたサファイア基板に対してそれぞれサファイア基板の内部に改質層を形成するための最適な加工条件を実験的に求め、それぞれの加工条件を設定しておく（加工条件設定工程）。
例えば、Aロットによって製造されたサファイア基板に対する第１の加工条件は、次の通り設定される。
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ
繰り返し周波数 ：４５ｋＨｚ
平均出力 ：０．１３W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３６０ｍｍ／秒
また、Bロットによって製造されたサファイア基板に対する第２の加工条件は、次の通り設定される。
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ
繰り返し周波数 ：４５ｋＨｚ
平均出力 ：０．１５W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３６０ｍｍ／秒
以上のように設定された第１の加工条件および第２の加工条件は、上記制御手段７のメモリ７１に格納しておく。
【００２６】
また、上記Aロットによって製造されたサファイア基板かBロットによって製造されたサファイア基板かを判別するための判別条件設定工程を実施する。この判別条件設定工程は、サファイア基板に対して加工ができない程度の出力のレーザー光線をサファイア基板の内部に照射し、そのときに発する反応光に基づいて、反応光を発する限界のレーザー光線出力を求めて判別条件を設定する。本発明者等の実験によると、Aロットによって製造されたサファイア基板は、反応光を発する限界のレーザー光線出力が０．０２５Wであることがモニター９によって観察することで判った。一方、Bロットによって製造されたサファイア基板は、反応光を発する限界のレーザー光線出力が０．０３５Wであることがモニター９によって観察することで判った。従って、レーザー光線出力の出力をAロットによって製造されたサファイア基板の限界のレーザー光線出力が０．０２５WとBロットによって製造されたサファイア基板の限界のレーザー光線出力が０．０３５Wとの中間の出力である０．０３Wに設定することにより、反応光が発せられた場合にはAロットによって製造されたサファイア基板と判定し、反応光が確認できない場合にはBロットによって製造されたサファイア基板と判定することができる。このようにして、Aロットによって製造されたサファイア基板とBロットによって製造されたサファイア基板を判別するレーザー光線出力を求めたならば、例えば下記のとおり判別条件を設定し、上記制御手段７のメモリ７１に格納しておく。
判別条件：
レーザー光線の波長 ：５３２ｎｍ
繰り返し周波数 ：４５ｋＨｚ
平均出力 ：０．０３W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３６０ｍｍ／秒
【００２７】
以上のようにして、Aロットによって製造されたサファイア基板に対する第１の加工条件とBロットによって製造されたサファイア基板に対する第２の加工条件を設定するとともに、Aロットによって製造されたサファイア基板とBロットによって製造されたサファイア基板とを判別する判別条件を設定し、第１の加工条件と第２の加工条件および判別条件を制御手段７のメモリ７１に格納したならば、レーザー加工装置１は以下のように上記図３に示す光デバイスウエーハ１０を加工する。
【００２８】
先ず、図４に示すように環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に光デバイスウエーハ１０の表面１０aを貼着する（ウエーハ貼着工程）。従って、粘着テープTの表面に貼着された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１１の裏面１１bが上側となる。
【００２９】
上述したウエーハ貼着工程を実施したならば、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１０の粘着テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、粘着テープTを介して光デバイスウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０は、裏面１１bが上側となる。
【００３０】
上述したように光デバイスウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によってアライメント手段８の直下に位置付けられる。チャックテーブル３６がアライメント手段８の直下に位置付けられると、アライメント手段８および制御手段７によって光デバイスウエーハ１０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、アライメント手段８および制御手段７は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１３と、分割予定ライン１３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６の集光レンズ６５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１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びる分割予定ライン１３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。
【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１０に形成されている分割予定ライン１０１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５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６の集光レンズ６５が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１０１の一端（図５において左端）を集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、集光レンズ６５を通して照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）から例えば１５μm下方位置に位置付ける。
【００３２】
次に、制御手段７は上記判別条件に基づいて光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１にパルスレーザー光線を照射し、その際に反応光が発生したか否かによって光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がAロットによって製造されたサファイア基板かBロットによって製造されたサファイア基板かを判別する（サファイア基板判別工程）。即ち、レーザー光線照射手段６を作動して波長が５３２ｎｍ、繰り返し周波数が４５ｋＨｚ、平均出力が０．０３Wのパルスレーザー光線を集光レンズ６５を通してサファイア基板１１に照射するとともに、チャックテーブル３６を図５において矢印Ｘ１で示す方向に３６０ｍｍ／秒の加工送り速度で移動せしめる。このサファイア基板判別工程においては、図２に示すように被加工物W（サファイア基板判別工程においては光デバイスウエーハ１０）に照射された波長が５３２ｎｍのパルスレーザー光線は、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）で反射し、集光レンズ６５を通してダイクロイックミラー６６に至り、ダイクロイックミラー６６によって反射されてカットフィルター６７に至る。カットフィルター６７は上述したように波長が５１０〜５５０nmの光を遮断するので、波長が５３２ｎｍのパルスレーザー光線の反射光は遮断される。一方、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がパルスレーザー光線の照射によって反応すると、青色（４００nm領域）の反応光が発生することが判った。この４００nm領域の反応光は集光レンズ６５を通してダイクロイックミラー６６に至り、ダイクロイックミラー６６によって反射されてカットフィルター６７を通過するため、撮像手段６８によって捕らえられる。このように、平均出力が０．０３Wのパルスレーザー光線を集光レンズ６５を通してサファイア基板１１に照射したとき、反応光が発生し、この反応光がカットフィルター６７を通過して撮像手段６８によって捕らえられたときには、制御手段７はチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１はAロットによって製造されたサファイア基板であると判定する。なお、平均出力が０．０３Wのパルスレーザー光線を集光レンズ６５を通してサファイア基板１１に照射したとき、反応光が発生しない場合にはパルスレーザー光線の反射光が上述したようにカットフィルター６７によって遮断されるため、撮像手段６８が光を捕らえることができない。従って、制御手段７はチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１はBロットによって製造されたサファイア基板であると判定する。
【００３３】
上述したサファイア基板判別工程を実施したならば、制御手段７はチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の加工条件を決定する。即ち、制御手段７は、上記サファイア基板判別工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がAロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第1の加工条件と決定し、上記サファイア基板判定工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がＢロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第2の加工条件と決定する（加工条件決定工程）。
【００３４】
このようにして、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の加工条件を決定したならば、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１に決定された加工条件に従って改質層形成工程を実施する。
改質層形成工程を実施するには、図６の(a)で示すようにチャックテーブル３６を集光レンズ６５が位置するレーザー光線照射領域に移動し、光デバイスウエーハ１０に形成された所定の分割予定ライン１３の一端（図６の（a）において左端）を集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、集光レンズ６５を通して照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の厚み方向中心付近に位置付ける。
【００３５】
次に、制御手段７は、レーザー光線照射手段６を作動して集光レンズ６５からパルスレーザー光線を照射するとともに、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図６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（改質層形成工程）。この改質層形成工程においては、上記サファイア基板判定工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がBロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第２の加工条件で実施し、上記サファイア基板判定工程においてチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１がAロットによって製造されたサファイア基板であると判定した場合には上記第１の加工条件で実施する。そして、図６の(b)で示すように集光レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の照射位置が分割予定ライン１３の他端（図６の(b)において右端）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の移動を停止する。この結果、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１には、図６の(b)に示すように所定の分割予定ライン１３に沿って改質層１１０が形成される。このように改質層形成工程は、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板の特性に対応して設定された加工条件で実施されるので、パルスレーザー光線の出力不足から形成された改質層が不十分であったり、パルスレーザー光線の出力過剰によりサファイア基板に分割予定ラインから外れてクラックが発生して光デバイスを損傷させるという問題が解消される。
【００３６】
上述したように、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成された全ての分割予定ライン１３に沿って上記改質層形成工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を９０度回動した位置に位置付ける。そして、光デバイスウエーハ１０の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１３に沿って上記改質層形成工程を実施する。
【００３７】
以上のようにして、改質層形成工程が全ての分割予定ライン１３に沿って実施された光デバイスウエーハ１０は、改質層が形成された分割予定ライン１３に沿って破断するウエーハ分割工程に搬送される。
【符号の説明】
【００３８】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
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
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
５３：集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６２：パルスレーザー光線発振手段
６３：出力調整手段
６４：方向変換ミラー
６５：集光レンズ
６６：ダイクロイックミラー
６７：カットフィルター
６８：撮像手段
７：制御手段
８：アライメント手段
１０：光デバイスウエーハ
F：環状のフレーム
T：粘着テープ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせ分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成するサファイア基板の加工方法であって、
サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、
少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、
該判別条件設定工程によって設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、判別されたサファイア基板の該加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、
該加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
該判別条件設定工程は、サファイア基板に対して加工ができない程度の出力のレーザー光線をサファイア基板の内部に照射し、そのときに発する反応光に基づいて、反応光を発する限界のレーザー光線出力を求めて判別条件を設定する、請求項１記載のレーザー加工方法。
【請求項１】
サファイア基板に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を内部に集光点を合わせ分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成するサファイア基板の加工方法であって、
サファイア基板の特性に対応して少なくとも２種類の加工条件を設定する加工条件設定工程と、
少なくとも２種類の加工条件が設定されたサファイア基板を判別するための判別条件設定工程と、
該判別条件設定工程によって設定された判別条件に基づいてサファイア基板を判別し、判別されたサファイア基板の該加工条件設定工程において設定された少なくとも２種類の加工条件から一つの加工条件を決定する加工条件決定工程と、
該加工条件決定工程において決定された加工条件に従ってレーザー光線の集光点をサファイア基板の内部に位置付けて分割予定ラインに沿って照射し、サファイア基板の内部に分割予定ラインに沿って破断の起点となる改質層を形成する改質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項２】
該判別条件設定工程は、サファイア基板に対して加工ができない程度の出力のレーザー光線をサファイア基板の内部に照射し、そのときに発する反応光に基づいて、反応光を発する限界のレーザー光線出力を求めて判別条件を設定する、請求項１記載のレーザー加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１６７０３（Ｐ２０１３−１６７０３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９３８８（Ｐ２０１１−１４９３８８）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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