レーザダイシング方法
【課題】パルスレーザビームの照射条件を最適化することでクラックの発生を制御し、優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法を提供する。
【解決手段】被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームを制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を行い、第１の照射の後に、第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、第１の照射および第２の照射によって、被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法。
【解決手段】被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームを制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を行い、第１の照射の後に、第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、第１の照射および第２の照射によって、被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザビームを用いるレーザダイシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板のダイシングにパルスレーザビームを用いる方法が特許文献１に開示されている。特許文献１の方法は、パルスレーザビームによって生ずる光学的損傷により加工対象物の内部にクラック領域を形成する。そして、このクラック領域を起点として加工対象物を切断する。
【０００３】
従来の技術では、パルスレーザビームのエネルギー、スポット径、パルスレーザビームと加工対象物の相対移動速度等をパラメータとしてクラック領域の形成を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８６７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
もっとも、従来の方法では、例えば、被加工基板上のエピタキシャル層にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）が形成されているような場合、ダイシング時のパルスレーザビームの照射によりＬＥＤの特性が劣化するという問題があった。このため、被加工基板上に形成される素子への影響を低減するレーザダイシング法が求められている。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、パルスレーザビームの照射条件を最適化することでクラックの発生を制御し、優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法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】
本発明の一態様のレーザダイシング方法は、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を行い、前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、前記第１の照射および前記第２の照射によって、前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とする。
【０００８】
上記態様の方法において、前記第２の照射を、前記第１の照射と同一の加工点深さで行うことが望ましい。
【０００９】
上記態様の方法において、前記クラック形成後に前記被加工基板を割断するに要する外力が略最小となるよう前記第１および第２の直線の間隔、前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することが望ましい。
【００１０】
上記態様の方法において、前記第２の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンが、前記第１の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンを、前記第１の直線に垂直な方向に平行移動した関係にあることが望ましい。
【００１１】
上記態様の方法において、前記第１の直線と前記第２の直線の間隔をＳ、前記パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径をｄとした場合に、３．２≦Ｓ／ｄ≦４．８であることが望ましい。
【００１２】
上記態様の方法において、前記被加工基板がサファイア基板であることが望ましい。
【００１３】
上記態様の方法において、前記被加工基板の主面の一方の面に発光素子が形成され、他方の面側から前記パルスレーザビームを照射することが望ましい。
【００１４】
上記態様の方法において、前記他方の面上に金属膜が形成され、前記第１の照射および第２の照射により前記金属膜を除去することが望ましい。
【００１５】
本発明の一態様のレーザダイシング方法は、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を行い、前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記第１の照射と同一の加工点深さで前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、前記第２の照射後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線と同一または略平行の第３の直線上に前記第１の照射と異なる加工点深さで前記パルスレーザビームの第３の照射を行い、前記第３の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第３の直線に略平行に隣接する第４の直線上に前記第３の照射と同一の加工点深さで前記パルスレーザビームの第４の照射を行い、前記第１の照射、前記第２の照射、前記第３の照射および前記第４の照射によって、前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、
前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様のレーザダイシング方法は、表面に金属膜を有する被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を前記金属膜側から行い、前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を前記金属膜側から行い、
前記第１の照射および前記第２の照射によって、前記金属膜を除去すると同時に前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記金属膜を除去すると同時に前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とする。
【００１７】
上記態様の方法において、前記第２の照射を、前記第１の照射と同一の加工点深さで行うことが望ましい。
【００１８】
上記態様の方法において、前記金属膜と反対の前記被加工基板の面にＬＥＤが形成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、パルスレーザビームの照射条件を最適化することでクラックの発生を制御し、優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態のレーザダイシング方法で用いられるレーザダイシング装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態のレーザダイシング方法のタイミング制御を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態のレーザダイシング方法のパルスピッカー動作と変調パルスレーザビームのタイミングを示す図である。
【図４】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の照射パターンの説明図である。
【図５】第１の実施の形態のサファイア基板上に照射される照射パタ−ンを示す上面図である。
【図６】図５のＡＡ断面図である。
【図７】第１の実施の形態のステージ移動とダイシング加工との関係を説明する図である。
【図８】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の作用を説明する図である。
【図９】第１の実施の形態のレーザダイシング方法における照射列間隔Ｓ、パルスレーザビームのビーム直径ｄと、割断力との関係を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の説明図である。
【図１１】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の説明図である。
【図１２】異なる加工点深さのパルスレーザビームを、複数回基板の同一走査線上を走査してクラックを形成する場合の説明図である。
【図１３】実施例１の照射パターンを示す図である。
【図１４】実施例１のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１５】実施例１のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１６】実施例１〜４、比較例１のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１７】実施例５〜８、比較例２のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１８】実施例６の照射パターンを示す図である。
【図１９】実施例９、比較例３、４のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図２０】実施例１０〜１４のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図２１】実施例１０〜１４のレーザダイシングの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書中、加工点とは、パルスレーザビームの被加工基板内での集光位置（焦点位置）近傍の点であり、被加工基板の改質程度が深さ方向で最大となる点を意味する。そして、加工点深さとは、パルスレーザビームの加工点の被加工基板表面からの深さを意味するものとする。
【００２２】
（第１の実施の形態）
本実施の形態のレーザダイシング方法は、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させ、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を行う。そして、第１の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線に略平行して隣接する第２の直線上に、第１の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第２の照射を行う。そして、第１の照射および第２の照射によって、被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成する。レーザダイシング方法である。そして、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、クラックが被加工基板表面において連続するよう形成する。
【００２３】
本実施の形態によれば、上記構成により優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法を提供することが可能になる。ここで、優れた割断特性とは、（１）割断部が直線性良く割断されること、（２）ダイシングした素子の収率が向上するよう小さな割断力で割断できること、（３）クラック形成の際に照射するレーザの影響で基板上に設けられる素子、例えば、基板上のエピタキシャル層で形成されるＬＥＤ素子、の劣化が生じないこと等が挙げられる。
【００２４】
そして、被加工基板表面において連続するクラックを形成することで、特にサファイア基板のように硬質な基板のダイシングが容易になる。また、狭いダイシング幅でのダイシングが実現される。さらに、本実施の形態によれば、同一の加工点深さで平行な複数列のパルスレーザビームを照射することで、被加工基板内の加工点深さを浅く保った状態で割弾力を低減することが可能となる。したがって、被加工基板の反対面にＬＥＤやＬＤ等の発光素子が形成されている場合であっても、レーザビーム照射に起因する素子の劣化を抑制することが可能となる。
【００２５】
上記レーザダイシング方法を実現する本実施の形態のレーザダイシング装置は、被加工基板を載置可能なステージと、クロック信号を発生する基準クロック発振回路と、パルスレーザビームを出射するレーザ発振器と、パルスレーザビームをクロック信号に同期させるレーザ発振器制御部と、レーザ発振器とステージとの間の光路に設けられ、パルスレーザビームの被加工基板への照射と非照射を切り替えるパルスピッカーと、クロック信号に同期して、光パルス単位でパルスレーザビームのパルスピッカーにおける通過と遮断を制御するパルスピッカー制御部と、を備える。
【００２６】
図１は本実施の形態のレーザダイシング装置の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態のレーザダイシング装置１０は、その主要な構成として、レーザ発振器１２、パルスピッカー１４、ビーム整形器１６、集光レンズ１８、ＸＹＺステージ部２０、レーザ発振器制御部２２、パルスピッカー制御部２４および加工制御部２６を備えている。加工制御部２６には所望のクロック信号Ｓ１を発生する基準クロック発振回路２８および加工テーブル部３０が備えられている。
【００２７】
レーザ発振器１２は、基準クロック発振回路２８で発生するクロック信号Ｓ１に同期した周期ＴｃのパルスレーザビームＰＬ１を出射するよう構成されている。照射パルス光の強度はガウシアン分布を示す。クロック信号Ｓ１は、レーザダイシング加工の制御に用いられる加工制御用クロック信号である。
【００２８】
ここでレーザ発振器１２から出射されるレーザ波長は被加工基板に対して透過性の波長を使用する。レーザとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ等を用いることができる。例えば、被加工基板がサファイア基板である場合には、波長５３２ｎｍの、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザを用いることが望ましい。
【００２９】
パルスピッカー１４は、レーザ発振器１２と集光レンズ１８との間の光路に設けられる。そして、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１の通過と遮断（オン／オフ）を切り替えることで被加工基板へのパルスレーザビームＰＬ１の照射と非照射を、光パルス数単位で切り替えるよう構成されている。このように、パルスピッカー１４の動作によりパルスレーザビームＰＬ１は、被加工基板の加工のためにオン／オフが制御され、変調された変調パルスレーザビームＰＬ２となる。
【００３０】
パルスピッカー１４は、例えば音響光学素子（ＡＯＭ）で構成されていることが望ましい。また、例えばラマン回折型の電気光学素子（ＥＯＭ）を用いても構わない。
【００３１】
ビーム整形器１６は、入射したパルスレーザビームＰＬ２を所望の形状に整形されたパルスレーザビームＰＬ３とする。例えば、ビーム径を一定の倍率で拡大するビームエキスパンダである。また、例えば、ビーム断面の光強度分布を均一にするホモジナイザのような光学素子が備えられていてもよい。また、例えばビーム断面を円形にする素子や、ビームを円偏光にする光学素子が備えられていても構わない。
【００３２】
集光レンズ１８は、ビーム整形器１６で整形されたパルスレーザビームＰＬ３を集光し、ＸＹＺステージ部２０上に載置される被加工基板Ｗ、例えばＬＥＤが下面に形成されるサファイア基板にパルスレーザビームＰＬ４を照射するよう構成されている。
【００３３】
ＸＹＺステージ部２０は、被加工基板Ｗを載置可能で、ＸＹＺ方向に自在に移動できるＸＹＺステージ（以後、単にステージとも言う）、その駆動機構部、ステージの位置を計測する例えばレーザ干渉計を有した位置センサ等を備えている。ここで、ＸＹＺステージは、その位置決め精度および移動誤差がサブミクロンの範囲の高精度になるよう構成されている。そして、Ｚ方向に移動させることでパルスレーザビームの焦点位置を被加工基板Ｗに対して調整し、加工点深さを制御することが可能である。
【００３４】
加工制御部２６はレーザダイシング装置１０による加工を全体的に制御する。基準クロック発振回路２８は、所望のクロック信号Ｓ１を発生する。また、加工テーブル部３０には、ダイシング加工データをパルスレーザビームの光パルス数で記述した加工テーブルが記憶される。
【００３５】
次に、上記レーザダイシング装置１０を用いたレーザダイシング方法について、図１〜図７を用いて説明する。
【００３６】
まず、被加工基板Ｗ、例えば、サファイア基板をＸＹＺステージ部２０に載置する。このサファイア基板は、例えば主面の一方の面（下面）にエピタキシャル成長されたＧａＮ層を有し、このＧａＮ層に複数のＬＥＤがパターン形成されているウェハである。ウェハに形成されるノッチまたはオリエンテーションフラットを基準にＸＹＺステージに対するウェハの位置合わせが行われる。
【００３７】
図２は、本実施の形態のレーザダイシング方法のタイミング制御を説明する図である。加工制御部２６内の基準クロック発振回路２８において、周期Ｔｃのクロック信号Ｓ１が生成される。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器１２がクロック信号Ｓ１に同期した周期ＴｃのパルスレーザビームＰＬ１を出射するよう制御する。この時、クロック信号Ｓ１の立ち上がりとパルスレーザビームの立ち上がりには、遅延時間ｔ１が生ずる。
【００３８】
レーザ光は、被加工基板に対して透過性を有する波長のものを使用する。ここで、被加工基板材料の吸収のバンドギャプＥｇより、照射するレーザ光の光子のエネルギーｈνが大きいレーザ光を用いることが好ましい。エネルギーｈνがバンドギャプＥｇより非常に大きいと、レーザ光の吸収が生ずる。これを多光子吸収と言い、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を被加工基板の内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、イオン価数変化、結晶化、非晶質化、分極配向または微小クラック形成等の永続的な構造変化が誘起されてカラーセンターが形成される。
【００３９】
このレーザ光（パルスレーザビーム）の照射エネルギー（照射パワー）は、被加工基板表面に連続的なクラックを形成する上での最適な条件を選ぶ。
【００４０】
そして、被加工基板材料に対して、透過性を有する波長を使用すると、基板内部の焦点付近にレーザ光を導光、集光が可能となる。従って、局所的にカラーセンターを作ることが可能となる。このカラーセンターを、以後、改質領域と称する。
【００４１】
パルスピッカー制御部２４は、加工制御部２６から出力される加工パターン信号Ｓ２を参照し、クロック信号Ｓ１に同期したパルスピッカー駆動信号Ｓ３を生成する。加工パターン信号Ｓ２は、加工テーブル部３０に記憶され、照射パターンの情報を光パルス単位で光パルス数で記述する加工テーブルを参照して生成される。パルスピッカー１４は、パルスピッカー駆動信号Ｓ３に基づき、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１の通過と遮断（オン／オフ）を切り替える動作を行う。
【００４２】
このパルスピッカー１４の動作により、変調パルスレーザビームＰＬ２が生成される。なお、クロック信号Ｓ１の立ち上がりとパルスレーザビームの立ち上がり、立下りには、遅延時間ｔ２、ｔ３が生ずる。また、パルスレーザビームの立ち上がり、立下りと、パルスピッカー動作には、遅延時間ｔ４、ｔ５が生ずる。
【００４３】
被加工基板の加工の際には、遅延時間ｔ１〜ｔ５を考慮して、パルスピッカー駆動信号Ｓ３等の生成タイミングや、被加工基板とパルスレーザビームとの相対移動タイミングが決定される。
【００４４】
図３は、本実施の形態のレーザダイシング方法のパルスピッカー動作と変調パルスレーザビームＰＬ２のタイミングを示す図である。パルスピッカー動作は、クロック信号Ｓ１に同期して光パルス単位で切り替えられる。このように、パルスレーザビームの発振とパルスピッカーの動作を、同じクロック信号Ｓ１に同期させることで、光パルス単位の照射パターンを実現できる。
【００４５】
具体的には、パルスレーザビームの照射と非照射が、光パルス数で規定される所定の条件に基づき行われる。すなわち、照射光パルス数（Ｐ１）と、非照射光パルス数（Ｐ２）を基にパルスピッカー動作が実行され、被加工基板への照射と非照射が切り替わる。パルスレーザビームの照射パターンを規定するＰ１値やＰ２値は、例えば、加工テーブルに照射領域レジスタ設定、非照射領域レジスタ設定として規定される。Ｐ１値やＰ２値は、被加工基板の材質、レーザビームの条件等により、ダイシング時のクラック形成を最適化する所定の条件に設定される。
【００４６】
変調パルスレーザビームＰＬ２は、ビーム整形器１６により所望の形状に整形されたパルスレーザビームＰＬ３とする。さらに、整形されたパルスレーザビームＰＬ３は、集光レンズ１８で集光され所望のビーム径を有するパルスレーザビームＰＬ４となり、被加工基板であるウェハ上に照射される。
【００４７】
ウェハをＸ軸方向およびＹ軸方向にダイシングする場合、まず、例えば、ＸＹＺステージをＸ軸方向に一定速度で移動させて、パルスレーザビームＰＬ４を走査する。そして、所望のＸ軸方向のダイシングが終了した後、ＸＹＺステージをＹ軸方向に一定速度で移動させて、パルスレーザビームＰＬ４を走査する。これにより、Ｙ軸方向のダイシングを行う。
【００４８】
上記の照射光パルス数（Ｐ１）と、非照射光パルス数（Ｐ２）およびステージの速度で、パルスレーザビームの照射非照射の間隔が制御される。
【００４９】
なお、本明細書中、「照射領域の長さ」とは、被加工基板表面上照射スポットが照射される領域の走査方向の長さを意味し、「非照射領域の長さ」とは被加工基板表面上照射スポットが照射されない領域の走査方向の長さを意味するものとする。
【００５０】
Ｚ軸方向（高さ方向）については、集光レンズの集光位置（焦点位置）がウェハ内の所定深さに位置するよう調整する。この所定深さは、ダイシングの際にクラックが被加工基板表面に所望の形状に形成されるよう設定される。
【００５１】
この時、
被加工基板の屈性率：ｎ
被加工基板表面からの加工位置：Ｌ
Ｚ軸移動距離：Ｌｚ
とすると、
Ｌｚ＝Ｌ／ｎ
となる。即ち、集光レンズによる集光位置を被加工基板の表面をＺ軸初期位置とした時、基板表面から深さ「Ｌ」の位置に加工する場合、Ｚ軸を「Ｌｚ」移動させればよい。
【００５２】
図４は、本実施の形態のレーザダイシング方法の照射パターンの説明図である。図のように、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１が生成される。そして、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、変調パルスレーザビームＰＬ２が生成される。
【００５３】
そして、ステージの横方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の移動により、変調パルスレーザビームＰＬ２の照射光パルスがウェハ上に照射スポットとして形成される。このように、変調パルスレーザビームＰＬ２を生成することで、ウェハ上に照射スポットが光パルス単位で制御され断続的に照射される。図４の場合は、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１とし、照射光パルス（ガウシアン光）がスポット径のピッチで照射と非照射を繰り返す条件が設定されている。本実施の形態では、このようなパルスレーザビームの照射を、近接して平行にレーザビームを走査することで実現する。
【００５４】
ここで、
ビームスポット径：Ｄ（μｍ）
繰り返し周波数：Ｆ（ＫＨｚ）
の条件で加工を行うとすると、照射光パルスがスポット径のピッチで照射と非照射を繰り返すためのステージ移動速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）は、
Ｖ＝Ｄ×１０−６×Ｆ×１０３
となる。
【００５５】
例えば、
ビームスポット径：Ｄ＝２μｍ
繰り返し周波数：Ｆ＝５０ＫＨｚ
の加工条件で行うとすると、
ステージ移動速度：Ｖ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ
となる。
【００５６】
また、照射光のパワーをＰ（ワット）とすると、パルスあたり照射パルスエネルギーＰ／Ｆの光パルスがウェハに照射されることになる。
【００５７】
パルスレーザビームの照射エネルギー（照射光のパワー）、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射非照射の間隔のパラメータが、クラックが被加工基板表面において連続して形成されるよう決定される。
【００５８】
図５は、サファイア基板上に照射される照射パタ−ンを示す上面図である。本実施の形態においては、サファイア基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線Ｌ１上にパルスレーザビームの第１の照射を行う。次に、第１の照射の後に、第１の照射と同様に、サファイア基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線Ｌ１に略平行して隣接する第２の直線Ｌ２上に、第１の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第２の照射を行う。
【００５９】
なお、ここで同一の加工点深さとは、加工制御上の誤差等による深さのズレは許容する概念とする。
【００６０】
図５では、第１の照射、第２の照射ともに、照射面上からみて、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１で、照射スポット径のピッチで照射スポットが形成される場合を例に示している。このように、第２の照射におけるパルスレーザビームの照射と非照射のパターンが、第１の照射におけるパルスレーザビームの照射と非照射のパターンを第１の直線に垂直な方向に平行移動した関係にあることが、クラックを直線性よく形成し、クラック形成後にサファイア基板を割断するに要する外力（割断力）を低減させる観点から望ましい。すなわち、第１の照射と第２の照射スポットが走査方向に対して真横に並ぶ照射パターンとすることが望ましい。この関係を、列方向の照射パターンが同相であると称するものとする。
【００６１】
第１の直線および第２の直線は、図５に示すように、同一のダイシングストリート上の直線である。ここで、ダイシングストリートとは、例えば、サファイア基板の反対面に形成される複数のＬＥＤ素子間の境界領域であり、素子を個々に割断する際にダイシングの影響がＬＥＤ素子におよばないだけの裕度をもって設定されている領域である。ダイシングストリートはダイシングラインと称される場合もある。
【００６２】
図６は、図５のＡＡ断面図である。図に示すようにサファイア基板内部に改質領域が形成される。そして、この改質領域から、光パルスの走査線上に沿って基板表面に達するクラック（または溝）が形成される。そして、このクラックが被加工基板表面において連続して形成される。なお、本実施の形態では、クラックは基板表面側のみに露出するよう形成され、基板裏面側にまでは達していない。
【００６３】
クラック形成後、例えば、ブレーカーにより外力を加えて、サファイア基板を割断する。この際の外力が略最小となるよう第１および第２の直線の間隔、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することが望ましい。なお、サファイア基板はクラック形成後に外力を加えず、自然に割断されてもかまわない。
【００６４】
図７は、ステージ移動とダイシング加工との関係を説明する図である。ＸＹＺステージには、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動位置を検出する位置センサが設けられている。例えば、ステージのＸ軸またはＹ軸方向への移動開始後、ステージ速度が速度安定域に入る位置をあらかじめ同期位置として設定しておく。そして、位置センサにおいて同期位置を検出した時、例えば、移動位置検出信号Ｓ４（図１）がパルスピッカー制御部２４に送られることでパルスピッカー動作が許可され、パルスピッカー駆動信号Ｓ３によりパルスピッカーを動作させるようにする。同期位置を、例えば、被加工基板の端面として、この端面を位置センサで検出する構成にしてもよい。
【００６５】
このように、
ＳＬ：同期位置から基板までの距離
ＷＬ：加工長
Ｗ１：基板端から照射開始位置までの距離
Ｗ２：加工範囲
Ｗ３：照射終了位置から基板端までの距離
が管理される。
【００６６】
このようにして、ステージの位置およびそれに載置される被加工基板の位置と、パルスピッカーの動作開始位置が同期する。すなわち、パルスレーザビームの照射と非照射と、ステージの位置との同期がとられる。そのため、パルスレーザビームの照射と非照射の際、ステージが一定速度で移動する（速度安定域にある）ことが担保される。したがって、照射スポット位置の規則性が担保され、安定したクラックの形成が実現される。
【００６７】
図８は、本実施の形態のレーザダイシング方法の作用を説明する図である。図８（ａ）が本実施の形態の場合、図８（ｂ）が、異なる加工点深さのパルスレーザビームを、２回基板の同一走査線上を走査してクラックを形成する場合の図である。
【００６８】
図８（ａ）に示すように、本実施の形態においては、同一の深さで近接したパルスレーザビームをサファイア基板５０に対し平行に照射する。図８（ｂ）は、同一の直線上に異なる深さでパルスレーザビームをサファイア基板５０に対し照射する。図８（ｂ）の方法では、異なる深さで２回照射することにより、サファイア基板５０を割断する際の割断力が低減される。
【００６９】
本実施の形態では、同一の深さで近接したパルスレーザビームを照射することにより、小さな割断力でサファイア基板５０を割断することが可能となる。よって、割断の際に割断部の直線性が向上するともに、割断の際の被加工基板の欠けや破片の発生も向上され、ダイシング歩留りが向上する。
【００７０】
加えて、サファイア基板５０の一方の面、すなわち照射面に対し反対側の面のエピタキシャル層５２にＬＥＤ等の素子が設けられている場合、本実施の形態では、異なる深さで２回照射する方法に比較して、照射によって形成される改質領域５４からエピタキシャル層までの距離を離すことが可能となる。したがって、レーザダイシング時のレーザビームの影響による素子の特性劣化を抑制することが可能となる。よって、この観点からもダイシング歩留りが向上する。
【００７１】
図９は、本実施の形態のレーザダイシング方法における照射列間隔Ｓ、パルスレーザビームのビーム直径ｄと割断力との関係を示す図である。ここで照射列間隔とは、図５における第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との間の間隔、すなわち第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との間の距離である。また、ビーム直径ｄとは、パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径であり、レーザの照射条件を決めれば計算で求められる値である。
【００７２】
割断力は、パルスレーザビームの照射によるクラック形成の後に、被加工基板を割断するに要する外力の値である。なお、図９は、被加工基板としてサファイア基板を用いた場合の測定結果である。
【００７３】
図９に示すように、Ｓ／ｄに対して割断力が極小値をとる領域が存在する。このように、割断力が極小値をとるＳ／ｄの条件でレーザダイシングを行うことが望ましい。したがって、図９より、第１の直線と第２の直線の間隔をＳ、パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径をｄとした場合に、３．２≦Ｓ／ｄ≦４．８であることが望ましく、３．５≦Ｓ／ｄ≦４．５であることがより望ましい。
【００７４】
本実施の形態で、比較的小さな割断力で基板を割断することが可能になるのは、第１の照射と第２の照射により、平行に並んで形成される２列の改質領域によって改質領域間の基板に生ずる応力が相互に作用し、効果的に基板表面に直線的なクラックを形成できるためであると考えられる。上記のように、Ｓ／ｄに対して割断力が極小値をとるのは、ビーム直径ｄに対して照射列間隔Ｓが大きくなりすぎると距離に起因して応力の相互作用が低下し、照射列間隔Ｓが小さくなりすぎると改質領域間の距離が短くなること、または、重なってしまうことで応力の相互作用が低下するためと考えられる。
【００７５】
なお、被加工基板をサファイア以外の材料、例えば、石英ガラス、水晶、シリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等にした場合でも、サファイア基板と同様の関係がある。
【００７６】
また、本実施の形態では、第１の照射と第２の照射の加工点深さが同一である場合を例にして説明した。もっとも、例えば、ダイシングで被加工基板表面に形成されるクラックの位置や形状を微調整すらうため、積極的に第１の照射と第２の照射の加工点深さを異ならせることも可能である。
【００７７】
そして、厚い基板を加工する場合に、第１の照射および第２の照射の後に、さらに異なる加工点深さのパルスレーザビームを、繰り返して走査してクラックを形成することにより、割断特性を向上させる方法も考えられる。
【００７８】
すなわち、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させ、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を行い、第１の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に第１の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第２の照射を行い、第２の照射後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線と同一または略平行の第３の直線上に第１の照射と異なる加工点深さでパルスレーザビームの第３の照射を行い、第３の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第３の直線に略平行に隣接する第４の直線上に第３の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第４の照射を行い、第１の照射、第２の照射、第３の照射および第４の照射によって、被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法である。そして、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御する。
【００７９】
このように、複数層にわたって、略平行な同一の加工点深さのパルスレーザビームの照射を行うことにより、厚い基板であっても、割断力が低減出来、パルスレーザビームの照射条件を最適化することでクラックの発生を制御し、優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法を提供することが可能になる。
【００８０】
このような複数層の加工の場合、ステージ位置とパルスピッカーの動作開始位置が同期することにより、異なる深さの走査において、パルス照射位置の関係を任意に精度よく制御することが可能となり、ダイシング条件の最適化が可能になる。
【００８１】
なお、例えば、第１の照射と第３の照射をまたは第４の照射を同一直線上（同一走査線上）、第２の照射と第４の照射または第３の照射を同一直線上（同一走査線上）とすることが、例えば、ダイシング幅を必要以上に広げない観点から望ましい。
【００８２】
（第２の実施の形態）
本実施の形態のレーザダイシング方法は、被加工基板の主面の一方の面にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が形成され、主面の他方の面に金属膜が形成され、パルスレーザビームの第１の照射および第２の照射により金属膜を除去する以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記述を省略する。
【００８３】
本実施の形態のレーザダイシング方法は、表面に金属膜を有する被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させ、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を金属膜側から行い、第１の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上にパルスレーザビームの第２の照射を金属膜側から行い、第１の照射および第２の照射によって、金属膜を除去すると同時に被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法である。そして、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、金属膜を除去すると同時にクラックが被加工基板表面において連続するよう形成する。
【００８４】
サファイア基板の主面の一方の面上に設けられたエピタキシャル層にＬＥＤが形成され、サファイア基板の他方の面にＬＥＤから発光される光を反射する金属膜が設けられる発光装置がある。金属膜はリフレクタ層とも称される。
【００８５】
このような発光装置を、レーザを用いてダイシングする場合、レーザダイシング前に、ダイシングストリート上の金属膜をエッチング処理等の別の工程で剥離しておく方法がある。このような方法では、ダイシングのための工程が増加するという問題がある。
【００８６】
図１０および図１１は、本実施の形態のレーザダイシング方法の説明図である。図１０は上面図、図１１は、図１０のＢＢ断面図である。
【００８７】
図１１に示すように、例えば、被加工基板であるサファイア基板５０の主面の一方の面（裏面）にエピタキシャル層５２が形成される。そして、そのエピタキシャル層５２に、例えば、ＬＥＤが形成される。また、主面の他方の面（照射面）にリフレクタ層となる金属膜６０が形成される。金属膜６０は、例えば、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）である。
【００８８】
図１０に示すように、例えば、平行な第１の直線Ｌ１、第２の直線Ｌ２、第３の直線Ｌ３に沿って、同一の加工点深さでパルスレーザビームを照射する。それぞれの直線に沿った照射が、第１の照射、第２の照射、第３の照射である。この際、図中破線で示す照射面、すなわちリフレクタ層表面におけるレーザビームの照射領域（照射スポット）が、第１〜第３の直線方向にも、第１〜第３の直線に垂直な方向にも互いに重なるようにする。
【００８９】
なお、図１０では、第１〜第３の各照射について、照射光パルス数（Ｐ１）＝３、非照射光パルス数（Ｐ２）＝３とする場合、すなわち、３パルス数分を照射し、３パルス数分を非照射とする照射パターンを示しているが、本実施の形態は、この照射パターンに限られるものではない。
【００９０】
本実施の形態によれば、照射面で、隣接するパルスレーザビームの照射領域を重ね合わせるような照射パターンとすることで、金属膜６０を効果的に剥離することが可能となる。同時に、サファイア基板５０内に同じ深さに並んで３列の改質領域５４が形成され、基板表面に達するクラックが形成される。このクラックの形成により、小さな割断力で被加工基板を割断することが可能となる。
【００９１】
本実施の形態によれば、パルスレーザビームの照射により、金属膜６０の除去と被加工基板に対するクラックの形成を同時に行うことが可能となる。したがって、金属膜除去のために追加の工程を設ける必要がなくなり、金属膜が設けられる発光装置のダイシングを短時間、低コストで実現することが可能となる。
【００９２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施の形態においては、レーザダイシング方法、レーザダイシング装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされるレーザダイシング方法、レーザダイシング装置等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００９３】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのレーザダイシング方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【００９４】
例えば、実施の形態では、被加工基板として、ＬＥＤが形成されるサファイア基板を例に説明した。サファイア基板のように硬質で劈開性に乏しく割断の困難な基板に本発明は有用であるが、被加工基板は、その他、石英ガラス等のガラス基板、水晶等の絶縁物基板、ＳｉＣ（炭化珪素）基板等の半導体材料基板、圧電材料基板等であっても構わない。
【００９５】
また、実施の形態では、ステージを移動させることで、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させる場合を例に説明した。しかしながら、例えば、レーザビームスキャナ等を用いることで、パルスレーザビームを走査することで、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させる方法であっても構わない。
【００９６】
また、実施の形態においては、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１とする場合、照射光パルス数（Ｐ１）＝３、非照射光パルス数（Ｐ２）＝３とする場合を例に説明したが、Ｐ１とＰ２の値は、最適条件とするために任意の値を取ることが可能である。また、実施の形態においては、照射光パルスがスポット径のピッチで照射と非照射を繰り返す場合を例に説明したが、パルス周波数あるいはステージ移動速度を変えることで、照射と非照射のピッチを変えて最適条件を見出すことも可能である。例えば、照射と非照射のピッチをスポット径の１／ｎやｎ倍にすることも可能である。
【００９７】
また、ダイシング加工のパターンについては、例えば、照射領域レジスタ、非照射領域レジスタを複数設けたり、リアルタイムで照射領域レジスタ、非照射領域レジスタ値を所望のタイミングで、所望の値に変更したりすることでさまざまなダイシング加工パターンへの対応が可能となる。
【００９８】
また、レーザダイシング装置として、ダイシング加工データをパルスレーザビームの光パルス数で記述した加工テーブルを記憶する加工テーブル部を備える装置を例に説明した。しかし、必ずしも、このような加工テーブル部を備えなくとも、光パルス単位でパルスレーザビームのパルスピッカーにおける通過と遮断を制御する構成を有する装置であればよい。
【００９９】
また、割断特性をさらに向上させるために、基板表面に連続するクラックを形成した後、さらに、例えば、レーザを照射することで表面に対し溶融加工またはアブレーション加工を追加する構成とすることも可能である。
【０１００】
また、本実施の形態においても、複数層の略平行な２列のパルスレーザビームを繰り返し照射することにより、割断力を低減させても構わない。図１２は、異なる加工点深さのパルスレーザビームを、複数回基板の同一走査線上を走査してクラックを形成する場合の説明図である。基板断面における照射パターンの模式図である。ＯＮ（色付き）が照射、ＯＦＦ（白色）が非照射領域である。図１２（ａ）は、照射の走査の１層目と２層目が同相の場合、すなわち、１層目と２層目で照射パルス位置の上下関係が揃っている場合である。図１２（ｂ）は、照射の走査の１層目と２層目が異相の場合、すなわち、１層目と２層目で照射パルス位置の上下関係がずれている場合である。
【０１０１】
なお、ここでは照射／非照射のパルス数を、１層目と２層目で同じとする場合を例に示したが、１層目と２層目で異なる照射／非照射のパルス数として最適な条件を見出すことも可能である。
【０１０２】
また、例えば、ステージの移動をクロック信号に同期させることが、照射スポット位置の精度を一層向上させるため望ましい。これは、例えば、加工制御部２６からＸＹＺステージ部２０に送られるステージ移動信号Ｓ５（図１）をクロック信号Ｓ１に同期させることで実現可能である。
【０１０３】
また、同一のダイシングストリート内で直線状に照射するパルスレーザビームの列数についても、２列以上であれば、３列以上であってもかまわない。
【実施例】
【０１０４】
以下、本発明の実施例を説明する。
【０１０５】
（実施例１）
第１の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚１５０μｍ、エピタキシャル層なし、金属膜なし
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：２．５μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
位相：列方向に同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から１６μｍ
【０１０６】
図１３は、実施例１の照射パターンを示す図である。図に示すように、光パルスを３回照射した後、光パルス単位で３パルス分を非照射とする。この条件を以後、照射／非照射＝３／３という形式で記述する。なお、このような照射パターンでの照射を平行で近接する２本の直線上で行う。すなわち、パルスレーザビームを平行な２列で照射する。
【０１０７】
レーザダイシングの結果を、図１４に示す。図１４（ａ）が基板表面の光学写真、図１４（ｂ）が改質領域の光学写真である。図１４（ａ）の光学写真は、基板表面のクラックに焦点を合わせて撮影している。図１４（ｂ）の光学写真は、基板内部の改質領域に焦点を合わせて撮影しているまた、図１５はクラックの方向に平行な基板の断面光学写真である。
【０１０８】
被加工基板は幅約５ｍｍの短冊状であり、短冊の伸長方向に垂直にパルスレーザビームを照射して、クラックを形成した。クラックを形成した後、ブレーカーを用いて割断に要する割断力を評価した。また、図１５に示す断面光学写真から改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を測長した。結果を図１６に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１０９】
（実施例２）
焦点位置を被加工基板表面から２０μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１０】
（実施例３）
焦点位置を被加工基板表面から２５μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１１】
（実施例４）
焦点位置を被加工基板表面から３０μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１２】
（比較例１）
実施例１〜４が、図８（ａ）に示すように、照射列数が２列であるのに対し、照射列数を１列とし、図８（ｂ）に示すように、同一直線上で異なる２つの深さでパルスレーザビームを照射する以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、３９μｍの２層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１３】
実施例１〜４、比較例１いずれにおいても、被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。
【０１１４】
実施例１〜４の条件では、比較例１に対し、改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を長く保つことができ、サファイア基板にＬＥＤ等が形成された場合でも、レーザダイシングによるＬＥＤ等の素子の特性劣化を抑制することが可能となる。また、特に実施例２〜４では、割断力が比較例１に比べ、約３０％低減する。
【０１１５】
（実施例５）
第１の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚２００μｍ、エピタキシャル層なし、金属膜なし
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：２．５μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
位相：列方向に同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から２５μｍ
【０１１６】
実施例１〜４と異なり、サファイア基板の厚さを２００μｍとした。実施例１〜実施例４、比較例１と同様の評価を行った。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１１７】
（実施例６）
図１８に示すように、実施例５に対し、２列の間の位置に、深さ方向に１層追加する照射パターンである以外は、実施例５と同様の方法でレーザダイシングを行った。追加する１層の焦点位置は被加工基板表面から６５μｍとした。追加する１層は上層と深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１１８】
（実施例７）
追加する１層の焦点位置を被加工基板表面から７０μｍとする以外は、実施例６と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１１９】
（実施例８）
追加する１層の焦点位置を被加工基板表面から７５μｍとする以外は、実施例６と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１２０】
（比較例２）
同一直線上で異なる３つの深さで１列だけパルスレーザビームを照射する以外は、実施例５と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、４９μｍ、７４μｍの３層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１２１】
実施例５〜８、比較例２いずれにおいても、被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。
【０１２２】
実施例５〜７の条件では、比較例２に対し、改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を長く保つことができ、ＬＥＤ等が形成された場合でも、レーザダイシングによる特性劣化を抑制することが可能となる。また、実施例７、８では、割断力が比較例２に比べ低減した。特に、実施例７では、比較例２に対し、改質領域−下面距離を長く保ち、かつ、割断力が低減することができた。
【０１２３】
（実施例９）
第１の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚３００μｍ、エピタキシャル層なし、金属膜なし
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：２．５μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
深さ方向層数：３層
位相：列方向、深さ方向ともに同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から２５μｍ、７０μｍ、１２５μｍ
【０１２４】
実施例１〜４、５〜８と異なり、サファイア基板の厚さを３００μｍとした。また、深さ方向の層数を３層とした。そして、実施例１〜実施例４、比較例１と同様の評価を行った。レーザダイシングの結果を、図１９に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１２５】
（比較例３）
同一直線上で異なる４つの深さで１列だけパルスレーザビームを照射する以外は、実施例９と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、４９μｍ、８４μｍ、１１９μｍの４層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１９に示す。
【０１２６】
（比較例４）
同一直線上で異なる５つの深さで１列だけパルスレーザビームを照射する以外は、実施例９と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、４４μｍ、７４μｍ、１０４μｍ、１３４μｍの５層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１９に示す。
【０１２７】
実施例９、比較例３、４いずれにおいても、被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。
【０１２８】
実施例９の条件では、比較例３に対し、改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を長く保つことができ、ＬＥＤ等が形成された場合でも、レーザダイシングによる特性劣化を抑制することが可能となる。また、実施例９では、割断力が比較例３、４に比べ低減する。したがって、比較例４に対し、改質領域−下面距離を長く保ち、かつ、割断力が低減することができた。
【０１２９】
（実施例１０）
第２の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚１５０μｍ、エピタキシャル層あり、金属膜あり
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：３．０μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
位相：列方向に同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から１８μｍ
【０１３０】
金属膜のついたサファイア基板を被加工基板としてダイシングを行った。
【０１３１】
被加工基板は幅約５ｍｍの短冊状であり、短冊の伸長方向に垂直にパルスレーザビームを照射して、クラックを形成した。クラックを形成した後、ブレーカーを用いて割断に要する割断力を評価した。また断面光学写真から改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を測長した。結果を図２０に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１３２】
図２１は、レーザダイシングによる金属膜除去結果の光学写真である。図２１（ａ）が実施例１０に相当する。
【０１３３】
（実施例１１）
焦点位置を被加工基板表面から２０μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｂ）に示す。
【０１３４】
（実施例１２）
照射列数を３列とする以外は、実施例１１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｃ）に示す。
【０１３５】
（実施例１３）
２列を重ねる、すなわち、列間隔０で２列を照射し、その列に対し４μｍの間隔でもう１列を照射する以外は、実施例１２と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｄ）に示す
【０１３６】
（実施例１４）
列間隔を２μｍとする以外は、実施例１２と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｅ）に示す
【０１３７】
実施例１０〜１４、いずれにおいても被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。また、実施例１０〜１４、いずれにおいても図２１に示すように、金属膜の除去がクラックの形成と同時に実現できた。特に、金属膜の除去は、実施例１２〜１４の条件で残さが少なく良好であった。
【０１３８】
特に、実施例１２の条件で最も割断力が小さくなった。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ パルスレーザ加工装置
１２ レーザ発振器
１４ パルスピッカー
１６ ビーム整形器
１８ 集光レンズ
２０ ＸＹＺステージ部
２２ レーザ発振器制御部
２４ パルスピッカー制御部
２６ 加工制御部
２８ 基準クロック発振回路
３０ 加工テーブル部
５０ サファイア基板
５２ エピタキシャル層
５４ 改質領域
６０ 金属膜
Ｌ１ 第１の直線
Ｌ２ 第２の直線
Ｌ３ 第３の直線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザビームを用いるレーザダイシング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板のダイシングにパルスレーザビームを用いる方法が特許文献１に開示されている。特許文献１の方法は、パルスレーザビームによって生ずる光学的損傷により加工対象物の内部にクラック領域を形成する。そして、このクラック領域を起点として加工対象物を切断する。
【０００３】
従来の技術では、パルスレーザビームのエネルギー、スポット径、パルスレーザビームと加工対象物の相対移動速度等をパラメータとしてクラック領域の形成を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８６７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
もっとも、従来の方法では、例えば、被加工基板上のエピタキシャル層にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）が形成されているような場合、ダイシング時のパルスレーザビームの照射によりＬＥＤの特性が劣化するという問題があった。このため、被加工基板上に形成される素子への影響を低減するレーザダイシング法が求められている。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、パルスレーザビームの照射条件を最適化することでクラックの発生を制御し、優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法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】
本発明の一態様のレーザダイシング方法は、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を行い、前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、前記第１の照射および前記第２の照射によって、前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とする。
【０００８】
上記態様の方法において、前記第２の照射を、前記第１の照射と同一の加工点深さで行うことが望ましい。
【０００９】
上記態様の方法において、前記クラック形成後に前記被加工基板を割断するに要する外力が略最小となるよう前記第１および第２の直線の間隔、前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することが望ましい。
【００１０】
上記態様の方法において、前記第２の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンが、前記第１の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンを、前記第１の直線に垂直な方向に平行移動した関係にあることが望ましい。
【００１１】
上記態様の方法において、前記第１の直線と前記第２の直線の間隔をＳ、前記パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径をｄとした場合に、３．２≦Ｓ／ｄ≦４．８であることが望ましい。
【００１２】
上記態様の方法において、前記被加工基板がサファイア基板であることが望ましい。
【００１３】
上記態様の方法において、前記被加工基板の主面の一方の面に発光素子が形成され、他方の面側から前記パルスレーザビームを照射することが望ましい。
【００１４】
上記態様の方法において、前記他方の面上に金属膜が形成され、前記第１の照射および第２の照射により前記金属膜を除去することが望ましい。
【００１５】
本発明の一態様のレーザダイシング方法は、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を行い、前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記第１の照射と同一の加工点深さで前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、前記第２の照射後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線と同一または略平行の第３の直線上に前記第１の照射と異なる加工点深さで前記パルスレーザビームの第３の照射を行い、前記第３の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第３の直線に略平行に隣接する第４の直線上に前記第３の照射と同一の加工点深さで前記パルスレーザビームの第４の照射を行い、前記第１の照射、前記第２の照射、前記第３の照射および前記第４の照射によって、前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、
前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様のレーザダイシング方法は、表面に金属膜を有する被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を前記金属膜側から行い、前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を前記金属膜側から行い、
前記第１の照射および前記第２の照射によって、前記金属膜を除去すると同時に前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記金属膜を除去すると同時に前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とする。
【００１７】
上記態様の方法において、前記第２の照射を、前記第１の照射と同一の加工点深さで行うことが望ましい。
【００１８】
上記態様の方法において、前記金属膜と反対の前記被加工基板の面にＬＥＤが形成されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、パルスレーザビームの照射条件を最適化することでクラックの発生を制御し、優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態のレーザダイシング方法で用いられるレーザダイシング装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態のレーザダイシング方法のタイミング制御を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態のレーザダイシング方法のパルスピッカー動作と変調パルスレーザビームのタイミングを示す図である。
【図４】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の照射パターンの説明図である。
【図５】第１の実施の形態のサファイア基板上に照射される照射パタ−ンを示す上面図である。
【図６】図５のＡＡ断面図である。
【図７】第１の実施の形態のステージ移動とダイシング加工との関係を説明する図である。
【図８】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の作用を説明する図である。
【図９】第１の実施の形態のレーザダイシング方法における照射列間隔Ｓ、パルスレーザビームのビーム直径ｄと、割断力との関係を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の説明図である。
【図１１】第１の実施の形態のレーザダイシング方法の説明図である。
【図１２】異なる加工点深さのパルスレーザビームを、複数回基板の同一走査線上を走査してクラックを形成する場合の説明図である。
【図１３】実施例１の照射パターンを示す図である。
【図１４】実施例１のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１５】実施例１のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１６】実施例１〜４、比較例１のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１７】実施例５〜８、比較例２のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図１８】実施例６の照射パターンを示す図である。
【図１９】実施例９、比較例３、４のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図２０】実施例１０〜１４のレーザダイシングの結果を示す図である。
【図２１】実施例１０〜１４のレーザダイシングの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書中、加工点とは、パルスレーザビームの被加工基板内での集光位置（焦点位置）近傍の点であり、被加工基板の改質程度が深さ方向で最大となる点を意味する。そして、加工点深さとは、パルスレーザビームの加工点の被加工基板表面からの深さを意味するものとする。
【００２２】
（第１の実施の形態）
本実施の形態のレーザダイシング方法は、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させ、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を行う。そして、第１の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線に略平行して隣接する第２の直線上に、第１の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第２の照射を行う。そして、第１の照射および第２の照射によって、被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成する。レーザダイシング方法である。そして、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、クラックが被加工基板表面において連続するよう形成する。
【００２３】
本実施の形態によれば、上記構成により優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法を提供することが可能になる。ここで、優れた割断特性とは、（１）割断部が直線性良く割断されること、（２）ダイシングした素子の収率が向上するよう小さな割断力で割断できること、（３）クラック形成の際に照射するレーザの影響で基板上に設けられる素子、例えば、基板上のエピタキシャル層で形成されるＬＥＤ素子、の劣化が生じないこと等が挙げられる。
【００２４】
そして、被加工基板表面において連続するクラックを形成することで、特にサファイア基板のように硬質な基板のダイシングが容易になる。また、狭いダイシング幅でのダイシングが実現される。さらに、本実施の形態によれば、同一の加工点深さで平行な複数列のパルスレーザビームを照射することで、被加工基板内の加工点深さを浅く保った状態で割弾力を低減することが可能となる。したがって、被加工基板の反対面にＬＥＤやＬＤ等の発光素子が形成されている場合であっても、レーザビーム照射に起因する素子の劣化を抑制することが可能となる。
【００２５】
上記レーザダイシング方法を実現する本実施の形態のレーザダイシング装置は、被加工基板を載置可能なステージと、クロック信号を発生する基準クロック発振回路と、パルスレーザビームを出射するレーザ発振器と、パルスレーザビームをクロック信号に同期させるレーザ発振器制御部と、レーザ発振器とステージとの間の光路に設けられ、パルスレーザビームの被加工基板への照射と非照射を切り替えるパルスピッカーと、クロック信号に同期して、光パルス単位でパルスレーザビームのパルスピッカーにおける通過と遮断を制御するパルスピッカー制御部と、を備える。
【００２６】
図１は本実施の形態のレーザダイシング装置の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態のレーザダイシング装置１０は、その主要な構成として、レーザ発振器１２、パルスピッカー１４、ビーム整形器１６、集光レンズ１８、ＸＹＺステージ部２０、レーザ発振器制御部２２、パルスピッカー制御部２４および加工制御部２６を備えている。加工制御部２６には所望のクロック信号Ｓ１を発生する基準クロック発振回路２８および加工テーブル部３０が備えられている。
【００２７】
レーザ発振器１２は、基準クロック発振回路２８で発生するクロック信号Ｓ１に同期した周期ＴｃのパルスレーザビームＰＬ１を出射するよう構成されている。照射パルス光の強度はガウシアン分布を示す。クロック信号Ｓ１は、レーザダイシング加工の制御に用いられる加工制御用クロック信号である。
【００２８】
ここでレーザ発振器１２から出射されるレーザ波長は被加工基板に対して透過性の波長を使用する。レーザとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザ等を用いることができる。例えば、被加工基板がサファイア基板である場合には、波長５３２ｎｍの、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザを用いることが望ましい。
【００２９】
パルスピッカー１４は、レーザ発振器１２と集光レンズ１８との間の光路に設けられる。そして、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１の通過と遮断（オン／オフ）を切り替えることで被加工基板へのパルスレーザビームＰＬ１の照射と非照射を、光パルス数単位で切り替えるよう構成されている。このように、パルスピッカー１４の動作によりパルスレーザビームＰＬ１は、被加工基板の加工のためにオン／オフが制御され、変調された変調パルスレーザビームＰＬ２となる。
【００３０】
パルスピッカー１４は、例えば音響光学素子（ＡＯＭ）で構成されていることが望ましい。また、例えばラマン回折型の電気光学素子（ＥＯＭ）を用いても構わない。
【００３１】
ビーム整形器１６は、入射したパルスレーザビームＰＬ２を所望の形状に整形されたパルスレーザビームＰＬ３とする。例えば、ビーム径を一定の倍率で拡大するビームエキスパンダである。また、例えば、ビーム断面の光強度分布を均一にするホモジナイザのような光学素子が備えられていてもよい。また、例えばビーム断面を円形にする素子や、ビームを円偏光にする光学素子が備えられていても構わない。
【００３２】
集光レンズ１８は、ビーム整形器１６で整形されたパルスレーザビームＰＬ３を集光し、ＸＹＺステージ部２０上に載置される被加工基板Ｗ、例えばＬＥＤが下面に形成されるサファイア基板にパルスレーザビームＰＬ４を照射するよう構成されている。
【００３３】
ＸＹＺステージ部２０は、被加工基板Ｗを載置可能で、ＸＹＺ方向に自在に移動できるＸＹＺステージ（以後、単にステージとも言う）、その駆動機構部、ステージの位置を計測する例えばレーザ干渉計を有した位置センサ等を備えている。ここで、ＸＹＺステージは、その位置決め精度および移動誤差がサブミクロンの範囲の高精度になるよう構成されている。そして、Ｚ方向に移動させることでパルスレーザビームの焦点位置を被加工基板Ｗに対して調整し、加工点深さを制御することが可能である。
【００３４】
加工制御部２６はレーザダイシング装置１０による加工を全体的に制御する。基準クロック発振回路２８は、所望のクロック信号Ｓ１を発生する。また、加工テーブル部３０には、ダイシング加工データをパルスレーザビームの光パルス数で記述した加工テーブルが記憶される。
【００３５】
次に、上記レーザダイシング装置１０を用いたレーザダイシング方法について、図１〜図７を用いて説明する。
【００３６】
まず、被加工基板Ｗ、例えば、サファイア基板をＸＹＺステージ部２０に載置する。このサファイア基板は、例えば主面の一方の面（下面）にエピタキシャル成長されたＧａＮ層を有し、このＧａＮ層に複数のＬＥＤがパターン形成されているウェハである。ウェハに形成されるノッチまたはオリエンテーションフラットを基準にＸＹＺステージに対するウェハの位置合わせが行われる。
【００３７】
図２は、本実施の形態のレーザダイシング方法のタイミング制御を説明する図である。加工制御部２６内の基準クロック発振回路２８において、周期Ｔｃのクロック信号Ｓ１が生成される。レーザ発振器制御部２２は、レーザ発振器１２がクロック信号Ｓ１に同期した周期ＴｃのパルスレーザビームＰＬ１を出射するよう制御する。この時、クロック信号Ｓ１の立ち上がりとパルスレーザビームの立ち上がりには、遅延時間ｔ１が生ずる。
【００３８】
レーザ光は、被加工基板に対して透過性を有する波長のものを使用する。ここで、被加工基板材料の吸収のバンドギャプＥｇより、照射するレーザ光の光子のエネルギーｈνが大きいレーザ光を用いることが好ましい。エネルギーｈνがバンドギャプＥｇより非常に大きいと、レーザ光の吸収が生ずる。これを多光子吸収と言い、レーザ光のパルス幅を極めて短くして、多光子吸収を被加工基板の内部に起こさせると、多光子吸収のエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、イオン価数変化、結晶化、非晶質化、分極配向または微小クラック形成等の永続的な構造変化が誘起されてカラーセンターが形成される。
【００３９】
このレーザ光（パルスレーザビーム）の照射エネルギー（照射パワー）は、被加工基板表面に連続的なクラックを形成する上での最適な条件を選ぶ。
【００４０】
そして、被加工基板材料に対して、透過性を有する波長を使用すると、基板内部の焦点付近にレーザ光を導光、集光が可能となる。従って、局所的にカラーセンターを作ることが可能となる。このカラーセンターを、以後、改質領域と称する。
【００４１】
パルスピッカー制御部２４は、加工制御部２６から出力される加工パターン信号Ｓ２を参照し、クロック信号Ｓ１に同期したパルスピッカー駆動信号Ｓ３を生成する。加工パターン信号Ｓ２は、加工テーブル部３０に記憶され、照射パターンの情報を光パルス単位で光パルス数で記述する加工テーブルを参照して生成される。パルスピッカー１４は、パルスピッカー駆動信号Ｓ３に基づき、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１の通過と遮断（オン／オフ）を切り替える動作を行う。
【００４２】
このパルスピッカー１４の動作により、変調パルスレーザビームＰＬ２が生成される。なお、クロック信号Ｓ１の立ち上がりとパルスレーザビームの立ち上がり、立下りには、遅延時間ｔ２、ｔ３が生ずる。また、パルスレーザビームの立ち上がり、立下りと、パルスピッカー動作には、遅延時間ｔ４、ｔ５が生ずる。
【００４３】
被加工基板の加工の際には、遅延時間ｔ１〜ｔ５を考慮して、パルスピッカー駆動信号Ｓ３等の生成タイミングや、被加工基板とパルスレーザビームとの相対移動タイミングが決定される。
【００４４】
図３は、本実施の形態のレーザダイシング方法のパルスピッカー動作と変調パルスレーザビームＰＬ２のタイミングを示す図である。パルスピッカー動作は、クロック信号Ｓ１に同期して光パルス単位で切り替えられる。このように、パルスレーザビームの発振とパルスピッカーの動作を、同じクロック信号Ｓ１に同期させることで、光パルス単位の照射パターンを実現できる。
【００４５】
具体的には、パルスレーザビームの照射と非照射が、光パルス数で規定される所定の条件に基づき行われる。すなわち、照射光パルス数（Ｐ１）と、非照射光パルス数（Ｐ２）を基にパルスピッカー動作が実行され、被加工基板への照射と非照射が切り替わる。パルスレーザビームの照射パターンを規定するＰ１値やＰ２値は、例えば、加工テーブルに照射領域レジスタ設定、非照射領域レジスタ設定として規定される。Ｐ１値やＰ２値は、被加工基板の材質、レーザビームの条件等により、ダイシング時のクラック形成を最適化する所定の条件に設定される。
【００４６】
変調パルスレーザビームＰＬ２は、ビーム整形器１６により所望の形状に整形されたパルスレーザビームＰＬ３とする。さらに、整形されたパルスレーザビームＰＬ３は、集光レンズ１８で集光され所望のビーム径を有するパルスレーザビームＰＬ４となり、被加工基板であるウェハ上に照射される。
【００４７】
ウェハをＸ軸方向およびＹ軸方向にダイシングする場合、まず、例えば、ＸＹＺステージをＸ軸方向に一定速度で移動させて、パルスレーザビームＰＬ４を走査する。そして、所望のＸ軸方向のダイシングが終了した後、ＸＹＺステージをＹ軸方向に一定速度で移動させて、パルスレーザビームＰＬ４を走査する。これにより、Ｙ軸方向のダイシングを行う。
【００４８】
上記の照射光パルス数（Ｐ１）と、非照射光パルス数（Ｐ２）およびステージの速度で、パルスレーザビームの照射非照射の間隔が制御される。
【００４９】
なお、本明細書中、「照射領域の長さ」とは、被加工基板表面上照射スポットが照射される領域の走査方向の長さを意味し、「非照射領域の長さ」とは被加工基板表面上照射スポットが照射されない領域の走査方向の長さを意味するものとする。
【００５０】
Ｚ軸方向（高さ方向）については、集光レンズの集光位置（焦点位置）がウェハ内の所定深さに位置するよう調整する。この所定深さは、ダイシングの際にクラックが被加工基板表面に所望の形状に形成されるよう設定される。
【００５１】
この時、
被加工基板の屈性率：ｎ
被加工基板表面からの加工位置：Ｌ
Ｚ軸移動距離：Ｌｚ
とすると、
Ｌｚ＝Ｌ／ｎ
となる。即ち、集光レンズによる集光位置を被加工基板の表面をＺ軸初期位置とした時、基板表面から深さ「Ｌ」の位置に加工する場合、Ｚ軸を「Ｌｚ」移動させればよい。
【００５２】
図４は、本実施の形態のレーザダイシング方法の照射パターンの説明図である。図のように、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームＰＬ１が生成される。そして、クロック信号Ｓ１に同期してパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、変調パルスレーザビームＰＬ２が生成される。
【００５３】
そして、ステージの横方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の移動により、変調パルスレーザビームＰＬ２の照射光パルスがウェハ上に照射スポットとして形成される。このように、変調パルスレーザビームＰＬ２を生成することで、ウェハ上に照射スポットが光パルス単位で制御され断続的に照射される。図４の場合は、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１とし、照射光パルス（ガウシアン光）がスポット径のピッチで照射と非照射を繰り返す条件が設定されている。本実施の形態では、このようなパルスレーザビームの照射を、近接して平行にレーザビームを走査することで実現する。
【００５４】
ここで、
ビームスポット径：Ｄ（μｍ）
繰り返し周波数：Ｆ（ＫＨｚ）
の条件で加工を行うとすると、照射光パルスがスポット径のピッチで照射と非照射を繰り返すためのステージ移動速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）は、
Ｖ＝Ｄ×１０−６×Ｆ×１０３
となる。
【００５５】
例えば、
ビームスポット径：Ｄ＝２μｍ
繰り返し周波数：Ｆ＝５０ＫＨｚ
の加工条件で行うとすると、
ステージ移動速度：Ｖ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ
となる。
【００５６】
また、照射光のパワーをＰ（ワット）とすると、パルスあたり照射パルスエネルギーＰ／Ｆの光パルスがウェハに照射されることになる。
【００５７】
パルスレーザビームの照射エネルギー（照射光のパワー）、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射非照射の間隔のパラメータが、クラックが被加工基板表面において連続して形成されるよう決定される。
【００５８】
図５は、サファイア基板上に照射される照射パタ−ンを示す上面図である。本実施の形態においては、サファイア基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線Ｌ１上にパルスレーザビームの第１の照射を行う。次に、第１の照射の後に、第１の照射と同様に、サファイア基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線Ｌ１に略平行して隣接する第２の直線Ｌ２上に、第１の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第２の照射を行う。
【００５９】
なお、ここで同一の加工点深さとは、加工制御上の誤差等による深さのズレは許容する概念とする。
【００６０】
図５では、第１の照射、第２の照射ともに、照射面上からみて、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１で、照射スポット径のピッチで照射スポットが形成される場合を例に示している。このように、第２の照射におけるパルスレーザビームの照射と非照射のパターンが、第１の照射におけるパルスレーザビームの照射と非照射のパターンを第１の直線に垂直な方向に平行移動した関係にあることが、クラックを直線性よく形成し、クラック形成後にサファイア基板を割断するに要する外力（割断力）を低減させる観点から望ましい。すなわち、第１の照射と第２の照射スポットが走査方向に対して真横に並ぶ照射パターンとすることが望ましい。この関係を、列方向の照射パターンが同相であると称するものとする。
【００６１】
第１の直線および第２の直線は、図５に示すように、同一のダイシングストリート上の直線である。ここで、ダイシングストリートとは、例えば、サファイア基板の反対面に形成される複数のＬＥＤ素子間の境界領域であり、素子を個々に割断する際にダイシングの影響がＬＥＤ素子におよばないだけの裕度をもって設定されている領域である。ダイシングストリートはダイシングラインと称される場合もある。
【００６２】
図６は、図５のＡＡ断面図である。図に示すようにサファイア基板内部に改質領域が形成される。そして、この改質領域から、光パルスの走査線上に沿って基板表面に達するクラック（または溝）が形成される。そして、このクラックが被加工基板表面において連続して形成される。なお、本実施の形態では、クラックは基板表面側のみに露出するよう形成され、基板裏面側にまでは達していない。
【００６３】
クラック形成後、例えば、ブレーカーにより外力を加えて、サファイア基板を割断する。この際の外力が略最小となるよう第１および第２の直線の間隔、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することが望ましい。なお、サファイア基板はクラック形成後に外力を加えず、自然に割断されてもかまわない。
【００６４】
図７は、ステージ移動とダイシング加工との関係を説明する図である。ＸＹＺステージには、Ｘ軸、Ｙ軸方向に移動位置を検出する位置センサが設けられている。例えば、ステージのＸ軸またはＹ軸方向への移動開始後、ステージ速度が速度安定域に入る位置をあらかじめ同期位置として設定しておく。そして、位置センサにおいて同期位置を検出した時、例えば、移動位置検出信号Ｓ４（図１）がパルスピッカー制御部２４に送られることでパルスピッカー動作が許可され、パルスピッカー駆動信号Ｓ３によりパルスピッカーを動作させるようにする。同期位置を、例えば、被加工基板の端面として、この端面を位置センサで検出する構成にしてもよい。
【００６５】
このように、
ＳＬ：同期位置から基板までの距離
ＷＬ：加工長
Ｗ１：基板端から照射開始位置までの距離
Ｗ２：加工範囲
Ｗ３：照射終了位置から基板端までの距離
が管理される。
【００６６】
このようにして、ステージの位置およびそれに載置される被加工基板の位置と、パルスピッカーの動作開始位置が同期する。すなわち、パルスレーザビームの照射と非照射と、ステージの位置との同期がとられる。そのため、パルスレーザビームの照射と非照射の際、ステージが一定速度で移動する（速度安定域にある）ことが担保される。したがって、照射スポット位置の規則性が担保され、安定したクラックの形成が実現される。
【００６７】
図８は、本実施の形態のレーザダイシング方法の作用を説明する図である。図８（ａ）が本実施の形態の場合、図８（ｂ）が、異なる加工点深さのパルスレーザビームを、２回基板の同一走査線上を走査してクラックを形成する場合の図である。
【００６８】
図８（ａ）に示すように、本実施の形態においては、同一の深さで近接したパルスレーザビームをサファイア基板５０に対し平行に照射する。図８（ｂ）は、同一の直線上に異なる深さでパルスレーザビームをサファイア基板５０に対し照射する。図８（ｂ）の方法では、異なる深さで２回照射することにより、サファイア基板５０を割断する際の割断力が低減される。
【００６９】
本実施の形態では、同一の深さで近接したパルスレーザビームを照射することにより、小さな割断力でサファイア基板５０を割断することが可能となる。よって、割断の際に割断部の直線性が向上するともに、割断の際の被加工基板の欠けや破片の発生も向上され、ダイシング歩留りが向上する。
【００７０】
加えて、サファイア基板５０の一方の面、すなわち照射面に対し反対側の面のエピタキシャル層５２にＬＥＤ等の素子が設けられている場合、本実施の形態では、異なる深さで２回照射する方法に比較して、照射によって形成される改質領域５４からエピタキシャル層までの距離を離すことが可能となる。したがって、レーザダイシング時のレーザビームの影響による素子の特性劣化を抑制することが可能となる。よって、この観点からもダイシング歩留りが向上する。
【００７１】
図９は、本実施の形態のレーザダイシング方法における照射列間隔Ｓ、パルスレーザビームのビーム直径ｄと割断力との関係を示す図である。ここで照射列間隔とは、図５における第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との間の間隔、すなわち第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２との間の距離である。また、ビーム直径ｄとは、パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径であり、レーザの照射条件を決めれば計算で求められる値である。
【００７２】
割断力は、パルスレーザビームの照射によるクラック形成の後に、被加工基板を割断するに要する外力の値である。なお、図９は、被加工基板としてサファイア基板を用いた場合の測定結果である。
【００７３】
図９に示すように、Ｓ／ｄに対して割断力が極小値をとる領域が存在する。このように、割断力が極小値をとるＳ／ｄの条件でレーザダイシングを行うことが望ましい。したがって、図９より、第１の直線と第２の直線の間隔をＳ、パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径をｄとした場合に、３．２≦Ｓ／ｄ≦４．８であることが望ましく、３．５≦Ｓ／ｄ≦４．５であることがより望ましい。
【００７４】
本実施の形態で、比較的小さな割断力で基板を割断することが可能になるのは、第１の照射と第２の照射により、平行に並んで形成される２列の改質領域によって改質領域間の基板に生ずる応力が相互に作用し、効果的に基板表面に直線的なクラックを形成できるためであると考えられる。上記のように、Ｓ／ｄに対して割断力が極小値をとるのは、ビーム直径ｄに対して照射列間隔Ｓが大きくなりすぎると距離に起因して応力の相互作用が低下し、照射列間隔Ｓが小さくなりすぎると改質領域間の距離が短くなること、または、重なってしまうことで応力の相互作用が低下するためと考えられる。
【００７５】
なお、被加工基板をサファイア以外の材料、例えば、石英ガラス、水晶、シリコン、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等にした場合でも、サファイア基板と同様の関係がある。
【００７６】
また、本実施の形態では、第１の照射と第２の照射の加工点深さが同一である場合を例にして説明した。もっとも、例えば、ダイシングで被加工基板表面に形成されるクラックの位置や形状を微調整すらうため、積極的に第１の照射と第２の照射の加工点深さを異ならせることも可能である。
【００７７】
そして、厚い基板を加工する場合に、第１の照射および第２の照射の後に、さらに異なる加工点深さのパルスレーザビームを、繰り返して走査してクラックを形成することにより、割断特性を向上させる方法も考えられる。
【００７８】
すなわち、被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させ、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を行い、第１の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に第１の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第２の照射を行い、第２の照射後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線と同一または略平行の第３の直線上に第１の照射と異なる加工点深さでパルスレーザビームの第３の照射を行い、第３の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第３の直線に略平行に隣接する第４の直線上に第３の照射と同一の加工点深さでパルスレーザビームの第４の照射を行い、第１の照射、第２の照射、第３の照射および第４の照射によって、被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法である。そして、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御する。
【００７９】
このように、複数層にわたって、略平行な同一の加工点深さのパルスレーザビームの照射を行うことにより、厚い基板であっても、割断力が低減出来、パルスレーザビームの照射条件を最適化することでクラックの発生を制御し、優れた割断特性を実現するレーザダイシング方法を提供することが可能になる。
【００８０】
このような複数層の加工の場合、ステージ位置とパルスピッカーの動作開始位置が同期することにより、異なる深さの走査において、パルス照射位置の関係を任意に精度よく制御することが可能となり、ダイシング条件の最適化が可能になる。
【００８１】
なお、例えば、第１の照射と第３の照射をまたは第４の照射を同一直線上（同一走査線上）、第２の照射と第４の照射または第３の照射を同一直線上（同一走査線上）とすることが、例えば、ダイシング幅を必要以上に広げない観点から望ましい。
【００８２】
（第２の実施の形態）
本実施の形態のレーザダイシング方法は、被加工基板の主面の一方の面にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が形成され、主面の他方の面に金属膜が形成され、パルスレーザビームの第１の照射および第２の照射により金属膜を除去する以外は、第１の実施の形態と同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記述を省略する。
【００８３】
本実施の形態のレーザダイシング方法は、表面に金属膜を有する被加工基板をステージに載置し、クロック信号を発生し、クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させ、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上にパルスレーザビームの第１の照射を金属膜側から行い、第１の照射の後に、被加工基板へのパルスレーザビームの照射と非照射を、クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いてパルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上にパルスレーザビームの第２の照射を金属膜側から行い、第１の照射および第２の照射によって、金属膜を除去すると同時に被加工基板に被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法である。そして、パルスレーザビームの照射エネルギー、パルスレーザビームの加工点深さ、および、パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、金属膜を除去すると同時にクラックが被加工基板表面において連続するよう形成する。
【００８４】
サファイア基板の主面の一方の面上に設けられたエピタキシャル層にＬＥＤが形成され、サファイア基板の他方の面にＬＥＤから発光される光を反射する金属膜が設けられる発光装置がある。金属膜はリフレクタ層とも称される。
【００８５】
このような発光装置を、レーザを用いてダイシングする場合、レーザダイシング前に、ダイシングストリート上の金属膜をエッチング処理等の別の工程で剥離しておく方法がある。このような方法では、ダイシングのための工程が増加するという問題がある。
【００８６】
図１０および図１１は、本実施の形態のレーザダイシング方法の説明図である。図１０は上面図、図１１は、図１０のＢＢ断面図である。
【００８７】
図１１に示すように、例えば、被加工基板であるサファイア基板５０の主面の一方の面（裏面）にエピタキシャル層５２が形成される。そして、そのエピタキシャル層５２に、例えば、ＬＥＤが形成される。また、主面の他方の面（照射面）にリフレクタ層となる金属膜６０が形成される。金属膜６０は、例えば、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）である。
【００８８】
図１０に示すように、例えば、平行な第１の直線Ｌ１、第２の直線Ｌ２、第３の直線Ｌ３に沿って、同一の加工点深さでパルスレーザビームを照射する。それぞれの直線に沿った照射が、第１の照射、第２の照射、第３の照射である。この際、図中破線で示す照射面、すなわちリフレクタ層表面におけるレーザビームの照射領域（照射スポット）が、第１〜第３の直線方向にも、第１〜第３の直線に垂直な方向にも互いに重なるようにする。
【００８９】
なお、図１０では、第１〜第３の各照射について、照射光パルス数（Ｐ１）＝３、非照射光パルス数（Ｐ２）＝３とする場合、すなわち、３パルス数分を照射し、３パルス数分を非照射とする照射パターンを示しているが、本実施の形態は、この照射パターンに限られるものではない。
【００９０】
本実施の形態によれば、照射面で、隣接するパルスレーザビームの照射領域を重ね合わせるような照射パターンとすることで、金属膜６０を効果的に剥離することが可能となる。同時に、サファイア基板５０内に同じ深さに並んで３列の改質領域５４が形成され、基板表面に達するクラックが形成される。このクラックの形成により、小さな割断力で被加工基板を割断することが可能となる。
【００９１】
本実施の形態によれば、パルスレーザビームの照射により、金属膜６０の除去と被加工基板に対するクラックの形成を同時に行うことが可能となる。したがって、金属膜除去のために追加の工程を設ける必要がなくなり、金属膜が設けられる発光装置のダイシングを短時間、低コストで実現することが可能となる。
【００９２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。実施の形態においては、レーザダイシング方法、レーザダイシング装置等で、本発明の説明に直接必要としない部分については記載を省略したが、必要とされるレーザダイシング方法、レーザダイシング装置等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。
【００９３】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのレーザダイシング方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【００９４】
例えば、実施の形態では、被加工基板として、ＬＥＤが形成されるサファイア基板を例に説明した。サファイア基板のように硬質で劈開性に乏しく割断の困難な基板に本発明は有用であるが、被加工基板は、その他、石英ガラス等のガラス基板、水晶等の絶縁物基板、ＳｉＣ（炭化珪素）基板等の半導体材料基板、圧電材料基板等であっても構わない。
【００９５】
また、実施の形態では、ステージを移動させることで、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させる場合を例に説明した。しかしながら、例えば、レーザビームスキャナ等を用いることで、パルスレーザビームを走査することで、被加工基板とパルスレーザビームとを相対的に移動させる方法であっても構わない。
【００９６】
また、実施の形態においては、照射光パルス数（Ｐ１）＝２、非照射光パルス数（Ｐ２）＝１とする場合、照射光パルス数（Ｐ１）＝３、非照射光パルス数（Ｐ２）＝３とする場合を例に説明したが、Ｐ１とＰ２の値は、最適条件とするために任意の値を取ることが可能である。また、実施の形態においては、照射光パルスがスポット径のピッチで照射と非照射を繰り返す場合を例に説明したが、パルス周波数あるいはステージ移動速度を変えることで、照射と非照射のピッチを変えて最適条件を見出すことも可能である。例えば、照射と非照射のピッチをスポット径の１／ｎやｎ倍にすることも可能である。
【００９７】
また、ダイシング加工のパターンについては、例えば、照射領域レジスタ、非照射領域レジスタを複数設けたり、リアルタイムで照射領域レジスタ、非照射領域レジスタ値を所望のタイミングで、所望の値に変更したりすることでさまざまなダイシング加工パターンへの対応が可能となる。
【００９８】
また、レーザダイシング装置として、ダイシング加工データをパルスレーザビームの光パルス数で記述した加工テーブルを記憶する加工テーブル部を備える装置を例に説明した。しかし、必ずしも、このような加工テーブル部を備えなくとも、光パルス単位でパルスレーザビームのパルスピッカーにおける通過と遮断を制御する構成を有する装置であればよい。
【００９９】
また、割断特性をさらに向上させるために、基板表面に連続するクラックを形成した後、さらに、例えば、レーザを照射することで表面に対し溶融加工またはアブレーション加工を追加する構成とすることも可能である。
【０１００】
また、本実施の形態においても、複数層の略平行な２列のパルスレーザビームを繰り返し照射することにより、割断力を低減させても構わない。図１２は、異なる加工点深さのパルスレーザビームを、複数回基板の同一走査線上を走査してクラックを形成する場合の説明図である。基板断面における照射パターンの模式図である。ＯＮ（色付き）が照射、ＯＦＦ（白色）が非照射領域である。図１２（ａ）は、照射の走査の１層目と２層目が同相の場合、すなわち、１層目と２層目で照射パルス位置の上下関係が揃っている場合である。図１２（ｂ）は、照射の走査の１層目と２層目が異相の場合、すなわち、１層目と２層目で照射パルス位置の上下関係がずれている場合である。
【０１０１】
なお、ここでは照射／非照射のパルス数を、１層目と２層目で同じとする場合を例に示したが、１層目と２層目で異なる照射／非照射のパルス数として最適な条件を見出すことも可能である。
【０１０２】
また、例えば、ステージの移動をクロック信号に同期させることが、照射スポット位置の精度を一層向上させるため望ましい。これは、例えば、加工制御部２６からＸＹＺステージ部２０に送られるステージ移動信号Ｓ５（図１）をクロック信号Ｓ１に同期させることで実現可能である。
【０１０３】
また、同一のダイシングストリート内で直線状に照射するパルスレーザビームの列数についても、２列以上であれば、３列以上であってもかまわない。
【実施例】
【０１０４】
以下、本発明の実施例を説明する。
【０１０５】
（実施例１）
第１の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚１５０μｍ、エピタキシャル層なし、金属膜なし
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：２．５μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
位相：列方向に同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から１６μｍ
【０１０６】
図１３は、実施例１の照射パターンを示す図である。図に示すように、光パルスを３回照射した後、光パルス単位で３パルス分を非照射とする。この条件を以後、照射／非照射＝３／３という形式で記述する。なお、このような照射パターンでの照射を平行で近接する２本の直線上で行う。すなわち、パルスレーザビームを平行な２列で照射する。
【０１０７】
レーザダイシングの結果を、図１４に示す。図１４（ａ）が基板表面の光学写真、図１４（ｂ）が改質領域の光学写真である。図１４（ａ）の光学写真は、基板表面のクラックに焦点を合わせて撮影している。図１４（ｂ）の光学写真は、基板内部の改質領域に焦点を合わせて撮影しているまた、図１５はクラックの方向に平行な基板の断面光学写真である。
【０１０８】
被加工基板は幅約５ｍｍの短冊状であり、短冊の伸長方向に垂直にパルスレーザビームを照射して、クラックを形成した。クラックを形成した後、ブレーカーを用いて割断に要する割断力を評価した。また、図１５に示す断面光学写真から改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を測長した。結果を図１６に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１０９】
（実施例２）
焦点位置を被加工基板表面から２０μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１０】
（実施例３）
焦点位置を被加工基板表面から２５μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１１】
（実施例４）
焦点位置を被加工基板表面から３０μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１２】
（比較例１）
実施例１〜４が、図８（ａ）に示すように、照射列数が２列であるのに対し、照射列数を１列とし、図８（ｂ）に示すように、同一直線上で異なる２つの深さでパルスレーザビームを照射する以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、３９μｍの２層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１６に示す。
【０１１３】
実施例１〜４、比較例１いずれにおいても、被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。
【０１１４】
実施例１〜４の条件では、比較例１に対し、改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を長く保つことができ、サファイア基板にＬＥＤ等が形成された場合でも、レーザダイシングによるＬＥＤ等の素子の特性劣化を抑制することが可能となる。また、特に実施例２〜４では、割断力が比較例１に比べ、約３０％低減する。
【０１１５】
（実施例５）
第１の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚２００μｍ、エピタキシャル層なし、金属膜なし
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：２．５μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
位相：列方向に同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から２５μｍ
【０１１６】
実施例１〜４と異なり、サファイア基板の厚さを２００μｍとした。実施例１〜実施例４、比較例１と同様の評価を行った。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１１７】
（実施例６）
図１８に示すように、実施例５に対し、２列の間の位置に、深さ方向に１層追加する照射パターンである以外は、実施例５と同様の方法でレーザダイシングを行った。追加する１層の焦点位置は被加工基板表面から６５μｍとした。追加する１層は上層と深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１１８】
（実施例７）
追加する１層の焦点位置を被加工基板表面から７０μｍとする以外は、実施例６と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１１９】
（実施例８）
追加する１層の焦点位置を被加工基板表面から７５μｍとする以外は、実施例６と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１２０】
（比較例２）
同一直線上で異なる３つの深さで１列だけパルスレーザビームを照射する以外は、実施例５と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、４９μｍ、７４μｍの３層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１７に示す。
【０１２１】
実施例５〜８、比較例２いずれにおいても、被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。
【０１２２】
実施例５〜７の条件では、比較例２に対し、改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を長く保つことができ、ＬＥＤ等が形成された場合でも、レーザダイシングによる特性劣化を抑制することが可能となる。また、実施例７、８では、割断力が比較例２に比べ低減した。特に、実施例７では、比較例２に対し、改質領域−下面距離を長く保ち、かつ、割断力が低減することができた。
【０１２３】
（実施例９）
第１の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚３００μｍ、エピタキシャル層なし、金属膜なし
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：２．５μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
深さ方向層数：３層
位相：列方向、深さ方向ともに同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から２５μｍ、７０μｍ、１２５μｍ
【０１２４】
実施例１〜４、５〜８と異なり、サファイア基板の厚さを３００μｍとした。また、深さ方向の層数を３層とした。そして、実施例１〜実施例４、比較例１と同様の評価を行った。レーザダイシングの結果を、図１９に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１２５】
（比較例３）
同一直線上で異なる４つの深さで１列だけパルスレーザビームを照射する以外は、実施例９と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、４９μｍ、８４μｍ、１１９μｍの４層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１９に示す。
【０１２６】
（比較例４）
同一直線上で異なる５つの深さで１列だけパルスレーザビームを照射する以外は、実施例９と同様の方法でレーザダイシングを行った。焦点位置は、被加工基板表面から１４μｍ、４４μｍ、７４μｍ、１０４μｍ、１３４μｍの５層とした。位相は深さ方向に同相とした。レーザダイシングの結果を、図１９に示す。
【０１２７】
実施例９、比較例３、４いずれにおいても、被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。
【０１２８】
実施例９の条件では、比較例３に対し、改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を長く保つことができ、ＬＥＤ等が形成された場合でも、レーザダイシングによる特性劣化を抑制することが可能となる。また、実施例９では、割断力が比較例３、４に比べ低減する。したがって、比較例４に対し、改質領域−下面距離を長く保ち、かつ、割断力が低減することができた。
【０１２９】
（実施例１０）
第２の実施の形態に記載した方法により、下記条件でレーザダイシングを行った。
被加工基板：サファイア基板、基板厚１５０μｍ、エピタキシャル層あり、金属膜あり
レーザ光源：Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ
波長：５３２ｎｍ
照射エネルギー：３．０μＪ／パルス
レーザ周波数：１００ｋＨｚ
照射光パルス数（Ｐ１）：３
非照射光パルス数（Ｐ２）：３
照射列数：２列
照射列間隔（Ｓ）：４μｍ
位相：列方向に同相
パルス間隔：１．２５μｍ
ステージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ
焦点位置：被加工基板表面から１８μｍ
【０１３０】
金属膜のついたサファイア基板を被加工基板としてダイシングを行った。
【０１３１】
被加工基板は幅約５ｍｍの短冊状であり、短冊の伸長方向に垂直にパルスレーザビームを照射して、クラックを形成した。クラックを形成した後、ブレーカーを用いて割断に要する割断力を評価した。また断面光学写真から改質領域の下端と、サファイア基板下面との距離（改質領域−下面距離）を測長した。結果を図２０に示す。白抜きのグラフが割断力、ハッチングのグラフが改質領域−下面距離を示す。
【０１３２】
図２１は、レーザダイシングによる金属膜除去結果の光学写真である。図２１（ａ）が実施例１０に相当する。
【０１３３】
（実施例１１）
焦点位置を被加工基板表面から２０μｍとする以外は、実施例１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｂ）に示す。
【０１３４】
（実施例１２）
照射列数を３列とする以外は、実施例１１と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｃ）に示す。
【０１３５】
（実施例１３）
２列を重ねる、すなわち、列間隔０で２列を照射し、その列に対し４μｍの間隔でもう１列を照射する以外は、実施例１２と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｄ）に示す
【０１３６】
（実施例１４）
列間隔を２μｍとする以外は、実施例１２と同様の方法でレーザダイシングを行った。レーザダイシングの結果を、図２０、図２１（ｅ）に示す
【０１３７】
実施例１０〜１４、いずれにおいても被加工基板表面において連続するクラックを形成できた。また、実施例１０〜１４、いずれにおいても図２１に示すように、金属膜の除去がクラックの形成と同時に実現できた。特に、金属膜の除去は、実施例１２〜１４の条件で残さが少なく良好であった。
【０１３８】
特に、実施例１２の条件で最も割断力が小さくなった。
【符号の説明】
【０１３９】
１０ パルスレーザ加工装置
１２ レーザ発振器
１４ パルスピッカー
１６ ビーム整形器
１８ 集光レンズ
２０ ＸＹＺステージ部
２２ レーザ発振器制御部
２４ パルスピッカー制御部
２６ 加工制御部
２８ 基準クロック発振回路
３０ 加工テーブル部
５０ サファイア基板
５２ エピタキシャル層
５４ 改質領域
６０ 金属膜
Ｌ１ 第１の直線
Ｌ２ 第２の直線
Ｌ３ 第３の直線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工基板をステージに載置し、
クロック信号を発生し、
前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、
前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、
前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を行い、
前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、
前記第１の照射および前記第２の照射によって、前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、
前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とするレーザダイシング方法。
【請求項２】
前記第２の照射を、前記第１の照射と同一の加工点深さで行うことを特徴とする請求項１記載のレーザダイシング方法。
【請求項３】
前記第２の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンが、前記第１の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンを、前記第１の直線に垂直な方向に平行移動した関係にあることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザダイシング方法。
【請求項４】
前記第１の直線と前記第２の直線の間隔をＳ、前記パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径をｄとした場合に、３．２≦Ｓ／ｄ≦４．８であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載のレーザダイシング方法。
【請求項５】
前記被加工基板がサファイア基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載のレーザダイシング方法。
【請求項６】
前記被加工基板の主面の一方の面に発光素子が形成され、他方の面側から前記パルスレーザビームを照射することを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載のレーザダイシング方法。
【請求項７】
前記他方の面上に金属膜が形成され、前記第１の照射および第２の照射により前記金属膜を除去することを特徴とする請求項６記載のレーザダイシング方法。
【請求項１】
被加工基板をステージに載置し、
クロック信号を発生し、
前記クロック信号に同期したパルスレーザビームを出射し、
前記被加工基板と前記パルスレーザビームとを相対的に移動させ、
前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、第１の直線上に前記パルスレーザビームの第１の照射を行い、
前記第１の照射の後に、前記被加工基板への前記パルスレーザビームの照射と非照射を、前記クロック信号に同期して、パルスピッカーを用いて前記パルスレーザビームの通過と遮断を制御することで、光パルス単位で切り替え、前記第１の直線に略平行に隣接する第２の直線上に前記パルスレーザビームの第２の照射を行い、
前記第１の照射および前記第２の照射によって、前記被加工基板に前記被加工基板表面に達するクラックを形成するレーザダイシング方法であって、
前記パルスレーザビームの照射エネルギー、前記パルスレーザビームの加工点深さ、および、前記パルスレーザビームの照射領域および非照射領域の長さを制御することにより、前記クラックが前記被加工基板表面において連続するよう形成することを特徴とするレーザダイシング方法。
【請求項２】
前記第２の照射を、前記第１の照射と同一の加工点深さで行うことを特徴とする請求項１記載のレーザダイシング方法。
【請求項３】
前記第２の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンが、前記第１の照射における前記パルスレーザビームの照射と非照射のパターンを、前記第１の直線に垂直な方向に平行移動した関係にあることを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーザダイシング方法。
【請求項４】
前記第１の直線と前記第２の直線の間隔をＳ、前記パルスレーザビームの焦点位置での理論上のビーム直径をｄとした場合に、３．２≦Ｓ／ｄ≦４．８であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載のレーザダイシング方法。
【請求項５】
前記被加工基板がサファイア基板であることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載のレーザダイシング方法。
【請求項６】
前記被加工基板の主面の一方の面に発光素子が形成され、他方の面側から前記パルスレーザビームを照射することを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一項記載のレーザダイシング方法。
【請求項７】
前記他方の面上に金属膜が形成され、前記第１の照射および第２の照射により前記金属膜を除去することを特徴とする請求項６記載のレーザダイシング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−４８２４４（Ｐ２０１３−４８２４４Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９２９８５（Ｐ２０１２−１９２９８５）
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【分割の表示】特願２０１２−７４９３７（Ｐ２０１２−７４９３７）の分割
【原出願日】平成２４年３月２８日（２０１２．３．２８）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【分割の表示】特願２０１２−７４９３７（Ｐ２０１２−７４９３７）の分割
【原出願日】平成２４年３月２８日（２０１２．３．２８）
【出願人】（０００００３４５８）東芝機械株式会社 (843)
【Ｆターム（参考）】
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