レーザ加工方法および化合物半導体発光素子の製造方法
【課題】基板の厚み方向に深さを変えて複数回改質領域を形成するにあたり、形成される改質領域が切断予定線からずれるのを抑制することができるレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】基板１０をチップに切断するレーザ加工方法であって、レーザ光が切断予定線２１ａに沿って基板１０のＸ方向に走査する第１走査（ａ）と、切断予定線２１ｂに沿ってＹ方向に走査する第２走査（ｂ）とで、レーザ光が入射する面から基板１０内の深い距離ｄ１に改質領域を形成する。再び、レーザ光が切断予定線２１ａに沿って基板１０をＸ方向に走査する第３走査（ｃ）と、切断予定線２１ｂに沿ってＹ方向に走査する第４走査（ｄ）とで、レーザ光が入射する面から基板１０内の浅い距離ｄ２（ｄ１＞ｄ２）に改質領域を形成する。なお、第３走査（ｃ）は、外周のＵ端部から中央部に向かう走査と、外周のＤ端部から中央部に向かう走査とで行う。
【解決手段】基板１０をチップに切断するレーザ加工方法であって、レーザ光が切断予定線２１ａに沿って基板１０のＸ方向に走査する第１走査（ａ）と、切断予定線２１ｂに沿ってＹ方向に走査する第２走査（ｂ）とで、レーザ光が入射する面から基板１０内の深い距離ｄ１に改質領域を形成する。再び、レーザ光が切断予定線２１ａに沿って基板１０をＸ方向に走査する第３走査（ｃ）と、切断予定線２１ｂに沿ってＹ方向に走査する第４走査（ｄ）とで、レーザ光が入射する面から基板１０内の浅い距離ｄ２（ｄ１＞ｄ２）に改質領域を形成する。なお、第３走査（ｃ）は、外周のＵ端部から中央部に向かう走査と、外周のＤ端部から中央部に向かう走査とで行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子を多数形成した半導体ウエハ等の基板を薄片化（チップ化）するレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や集積回路（ＬＳＩ）などの電子素子を形成した半導体ウエハ等の基板を切断してチップ化する方法がある。この方法として、レーザ光を対物レンズ光学系で集光して基板内部に照射し、照射前に比べて強度が低い改質領域を基板に想定された切断予定線に沿って形成するステルスダイシング法と呼ばれる、レーザ加工方法がある。この方法では、この改質領域を起点として、基板を切断する。
【０００３】
特許文献１には、加工対象物の全体領域を３つに区切った際に、手前側の領域、奥側の領域、中央の領域の順序で、かかる領域に延在する切断予定線に沿って改質領域を形成し、形成される改質領域が切断予定線からずれるのを抑制する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８７０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、単結晶サファイアなど硬度が高い（モース硬度９）基板においては、レーザ加工により基板内の一つの位置に改質領域を形成しても、基板を良好に切断できないという問題があった。そこで、基板の厚み方向に深さを変えて、改質領域を複数回にわたって形成することが試みられている。しかし、回数を重ねると、改質領域が想定された切断予定線からずれていき、チップの断面が基板の表面に対して斜めになって、チップ形状の不良が生じることが分かった。
【０００６】
本発明の目的は、基板の厚み方向に深さを変えて複数回改質領域を形成するにあたり、形成される改質領域が切断予定線からずれるのを抑制することができるレーザ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】
本発明が適用されるレーザ加工方法は、板状の基板に想定された切断予定線に基づいて、基板の一方の表面からの複数の距離に対して、集光したレーザ光を照射し、基板の内部に距離毎に改質領域を複数回にわたって形成するレーザ加工方法であって、複数回のうち少なくとも１回は、基板の外周の一方の端部から、基板の中央部に向かって改質領域を形成する第１の加工方法と、基板の外周の他方の端部から、基板の中央部に向かって改質領域を形成する第２の加工方法とを用いることを特徴とする。
【０００８】
ここで、切断予定線が基板の劈開面に沿う方向とは異なる方向に想定されている場合に、第１の加工方法と第２の加工方法とにより、改質領域を形成することを特徴とすることができる。
また、基板に想定された切断予定線に対して行う改質領域の複数回の形成のうち、最後の回に第１の加工方法と第２の加工方法とを用いることを特徴とすることができる。
さらに、基板の内部に基板の一方の表面からの複数の距離に対して、距離毎の複数回の改質領域の形成が、基板のレーザ光が入射する表面からの距離が大きい方から、小さい方へと行なわれることを特徴とすれば、レーザ光の散乱が軽減される点で好ましい。
【０００９】
一方、基板の内部に基板の一方の表面からの複数の距離に、距離毎に複数回にわたる改質領域の形成において、基板のレーザ光が入射する表面からの距離が小さいほど、レーザ光の出力が大きいことを特徴とすれば、レーザ光が入射する面の裏面上に形成された電子素子へのダメージを軽減できる点で好ましい。
さらに、基板が、Ｃ軸配向のサファイアであって、切断予定線が結晶面（１１００）に沿う方向とは異なる方向に想定されていることを特徴とすることができる。
【００１０】
さらに、前述のレーザ加工方法を、電子素子を複数形成した半導体ウエハ等の基板に対して行い、基板を薄片化（チップ化）することができる。例えば、好ましくは、基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順でエピタキシャル成長させる工程、エピタキシャル成長された基板上に複数の化合物半導体発光素子を形成する工程、化合物半導体発光素子を複数形成した後に、前述のレーザ加工方法を設けた工程を含む方法により化合物半導体発光素子を製造することができる。化合物半導体発光素子としては、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子が好ましく用いられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、基板に形成される改質領域が切断予定線からずれるのを抑制することにより、チップ形状の不良の発生を低減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。なお、添付図面では、基板やチップなどを模式的に表しており、縮尺は正確ではない。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態において用いられる基板１０の一例を説明する図である。
図１（ａ）は、基板１０を一方の面から見た図である。基板１０は、例えば、直径４インチ（約１００ｍｍ）、厚さ２５０〜５０μｍのＣ軸配向した板状の単結晶サファイア基板を用いることができる。
基板１０の一端には、基板１０の結晶方位を示すとともに、基板１０上に電子素子を形成するプロセスにおいて基準となるオリエンテーションフラット（ＯＦ：Orientation Flat）１１が設けられている。例えば、ＯＦ１１はサファイア単結晶の［１１２０］方向に形成されている。
【００１４】
基板１０の一方の面には、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層がこの順でエピタキシャル成長され、複数のＬＥＤ１２が形成されている。また、基板１０には、ＬＥＤ１２に電流を供給するための電極１３ａおよび１３ｂが設けられている。電極１３ａおよび１３ｂは、それぞれ、例えば直径１００μｍの円形形状をなしている。ＬＥＤ１２と電極１３ａおよび１３ｂとは、それぞれが１組のＬＥＤ１２と電極１３ａおよび１３ｂとを備えるチップ２０に分割できるよう、基板１０上に一定の間隔で配置されている。
ここでは、基版１０のＬＥＤ１２が形成された面を基板表面１０ａと呼び、他方の面を基板裏面１０ｂと呼ぶ。
【００１５】
そして、図１（ａ）に示した基板表面１０ａにおいて、ＯＦ１１の設けられた端をＤ端部、ＯＦ１１と反対側の端をＵ端部、ＯＦ１１を下側に見て右側の端をＬ端部、同様に左側の端をＲ端部とする。そして、中央部をＣ部とする。さらに、図１（ａ）に示した基板表面１０ａにおいて、Ｄ端部のある基板１０の下側をＤ端部側、Ｕ端部のある基板１０の上側をＵ端部側、Ｌ端部のある基板１０の右側をＬ端部側、Ｒ端部のある基板１０の左側をＲ端部側と呼ぶ。
さらに、ＯＦ１１に沿った方向をｘ方向、ＯＦ１１に垂直な方向をｙ方向とする。
なお、後述するように、レーザ光は基板裏面１０ｂから照射されるため、基板裏面１０ｂから見たときに、Ｒ部側が右側に、Ｌ部側が左側になるようにし、ｘ方向の＋の方向はＬ部側からＲ部側に向かう方向とした。
【００１６】
チップ２０は、矩形で、チップ２０のｘ方向のサイズはｐｈ、ｙ方向のサイズはｐｖである。例えば、ｐｈは６００μｍ、ｐｖは２４０μｍである。基板１０には、チップ２０に分割するための、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ切断予定線２１ａおよび２１ｂが想定されている。切断予定線２１ａはｙ方向にｐｖのピッチ、切断予定線２１ｂはｘ方向にｐｈのピッチで想定されている。例えば、基板１０のサイズが４インチで、チップ２０のサイズが６００μｍ（ｐｈ）、２４０μｍ（ｐｖ）であれば、切断予定線２１ａは４００本、切断予定線２１ｂは１７０本である。
【００１７】
なお、切断予定線２１ａおよび２１ｂは、想定されたラインであり、具体的に線が引かれていなくともよい。また、想定された切断予定線２１ａおよび２１ｂに対応して基板表面１０ａまたは基板裏面１０ｂ上に、パタンまたは溝が形成されていてもよい。
第１の実施の形態では、基板１０には、想定された切断予定線２１ａおよび２１ｂに対応して、チップ２０への切断の起点となるように、溝（割り溝）１４が形成されている。割り溝１４は、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ光の照射によって、基板表面１０ａに成長されたｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層のエピタキシャル層および基板１０のサファイアの一部が削られて形成されている。
【００１８】
また、基板１０は、金属リング１６で保持された粘着シート１５に貼り付けられている。
金属リング１６は、基板１０の直径より大きく設定されている。そして、基板１０は、金属リング１６の内側に、金属リング１６に接触しないように貼り付けられている。なお、粘着シート１５は、レーザ加工において、基板１０を保持すると共に、切断されたチップ２０が飛散するのを防止する。
【００１９】
なお、基板１０の内部に改質領域を形成するレーザ加工の後、想定された切断予定線２１ａおよび２１ｂに対してブレードを押し当てるなどにより、基板１０をチップ２０に切断するブレーキング工程が行われる。ブレーキング工程において、基板１０は、形成された改質領域を起点として、クラックが入って、チップ２０に切断される。
その後、粘着シート１５は、引き延ばされて、それぞれのチップ２０の隙間が広がり、パッケージへのマウント作業を容易にする。
【００２０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ’線での基板１０、粘着シート１５、金属リング１６の断面図を示す。そして、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’線での基板１０および粘着シート１５の部分の断面の拡大図である。
図１（ｃ）に示すように、基板１０は、ＬＥＤ１２を形成した基板表面１０ａを粘着シート１５に向けて貼り付けられている。つまり、図１（ａ）は、粘着シート１５を通して基板表面１０ａを見た状態を示している。
また、図１（ｃ）に示すように、基板１０に想定された切断予定線２１ａ（便宜的に基板裏面１０ｂ上にあるとした。）から基板表面１０ａに形成された割れ溝１４に垂直に延びた面は、切断予定線２１ａに対応した切断予定面２２ａである。すなわち、第１の実施の形態では、チップ２０の断面が垂直に形成されることが望ましい。
同様に、基板１０に想定された切断予定線２１ｂに対応して、基板裏面１０ｂから基板表面１０ａに垂直に延びた面が切断予定面となる。
【００２１】
ここでは、金属リング１６と、金属リング１６に保持された粘着シート１５と、粘着シート１５に貼り付けられた基板１０とを、基板ユニット３０と呼ぶ。
【００２２】
図２は、第１の実施の形態において用いられるレーザ加工装置５０を説明する図である。
レーザ加工装置５０は、台等の上に設置されるための基体５１、基体５１上に設けられ、基体５１上を左右方向（Ｘ方向と呼ぶ。）、前後方向（Ｙ方向と呼ぶ。）、上下方向（Ｚ方向と呼ぶ。）に移動可能で、さらに回転可能（回転方向をθ軸方向と呼ぶ。）な吸着ステージ５２を備える。基体５１は、吸着ステージ５２をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動させるモータ、そしてθ軸方向に回転させるモータおよびこれらのモータを制御する電子回路を備える。
吸着ステージ５２は、基板ユニット３０を真空吸着により固定する。ここでは、基板ユニット３０は、基板１０のｘ方向を基体５１のＸ方向に、基板１０のｙ方向を基体５１のＹ方向に合致するように設置されている。すなわち、基板１０は、ＯＦ１１が手前になるように吸着ステージ５２に設置されている。
【００２３】
また、レーザ加工装置５０は、基体５１上に設けられた支持体５５を備える。この支持体５５は、レーザ光発生部４１を支持する。図２では、レーザ光発生部４１は、内部構造が分かるように一部を破線として示されている。レーザ光発生部４１は、エキシマ励起のパルスレーザ光を発生する。レーザ光発生部４１は、レーザ光を９０°折り曲げるためのダイクロイックミラー４２を備える。さらに、レーザ光発生部４１は、ダイクロイックミラー４２で反射されたレーザ光を集光し、基板１０の内部に集光点を結ばせるための光学系４４を備える。
また、支持体５５は、アーム５６を支持する。そして、アーム５６は、ダイクロイックミラー４２を通して基板１０を観察するための撮像部６２を備える。
【００２４】
さらに、レーザ加工装置５０は、ロードカセットエレベータ５７とアンロードカセットエレベータ５８とを備える。ロードカセットエレベータ５７は、レーザ加工を施す前の基板ユニット３０を収容するロードカセット５７ａを収容する。そして、ロードカセット５７ａに収納された基板ユニット３０は、ロボットアーム（図示せず。）により吸着ステージ５２に移送され、セットされる。アンロードカセットエレベータ５８は、レーザ加工が施された後の基板ユニット３０を収納するアンロードカセット５８ａを収容する。レーザ加工が施された後の基板ユニット３０は、ロボットアームにより吸着ステージ５２からアンロードカセット５８ａに移送され、収納される。
【００２５】
さらに、レーザ加工装置５０は、ステージ５２、レーザ光発生部４１、ロードカセットエレベータ５７およびアンロードカセットエレベータ５８などの制御を行う制御部６１を備える。そして、レーザ加工装置５０は、撮像部６２により撮像された基板１０の画像や、制御部６１からの制御情報を表示するための表示部６３を備える。
【００２６】
図３は、第１の実施の形態における、レーザ加工による基板１０の内部へ改質領域を形成する方法を説明する図である。
ここでは、ＬＥＤ１２、電極１３ａおよび１３ｂは、よく知られた方法によって形成されるので、ＬＥＤ１２、電極１３ａおよび１３ｂの形成法の詳細については説明を省略する。そして、基板１０が金属リング１６に保持された粘着シート１５に貼り付けられた基板ユニット３０が、吸着ステージ５２に設置されてからのレーザ加工について説明する。
【００２７】
第１の実施の形態では、レーザ光発生部４１は、基板裏面１０ｂを“０”（基準面）として、基板裏面１０ｂから深い距離の位置（距離ｄ１）と、それに比べて浅い距離の位置（距離ｄ２）とに集光したレーザ光４５を照射する。すなわち、レーザ光発生部４１は、基板裏面１０ｂから複数の距離毎に改質領域を形成する。レーザ光発生部４１は、始めに、基板裏面１０ｂから深い距離に改質領域を形成し、次に、基板裏面１０ｂから浅い距離に改質領域を形成する。
【００２８】
図３（ａ１）および（ａ２）は、レーザ光４５が入射する表面である基板裏面１０ｂから深い距離の位置（距離ｄ１）に改質領域を形成する工程を示す。図３（ａ１）は、吸着ステージ５２に設置された基板ユニット３０の図１（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、図３（ａ２）は、同じく図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。図３（ａ１）には、吸着ステージ５２上にセットされた、金属リング１６、粘着シート１５、基板１０、基板表面１０ａに形成されたＬＥＤ１２および割り溝１４、基板１０に想定された切断予定線２１ａおよび切断予定面２２ａが示されている。なお、図３（ａ１）には、２つの切断予定面２２ａのみを示した。
一方、図３（ａ２）に示した、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での基板ユニット３０の断面は、切断予定面２２ａでの断面である。このため、図３（ａ２）には、図３（ａ１）のＬＥＤ１２の代わりに、割り溝１４が示されている。
【００２９】
図３（ａ１）に示すように、レーザ光４５は、基板裏面１０ｂから入射され、光学系４４により、基板裏面１０ｂから距離ｄ１の切断予定面２２ａ内に集光されている。
そして、図３（ａ２）に示すように、レーザ光４５は、吸着ステージ５２のＸ方向への移動とともに、パルス発振に伴って、複数の改質領域２３を繰り返して形成する。レーザ光４５のパルス発振周波数は、例えば、１５，０００〜３０，０００Ｈｚ、吸着ステージ５２の移動速度は１００〜５００ｍｍ／ｓｅｃで設定する。
【００３０】
次に、図３（ｂ１）および（ｂ２）は、基板裏面１０ｂから浅い距離の位置（距離ｄ２）に改質領域を形成する工程を示す。図３（ｂ１）は、吸着ステージ５２に設置された基板ユニット３０の図１（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、図３（ｂ２）は、同じく図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。そして、図３（ｂ１）および（ｂ２）に示されたそれぞれの断面は、図３（ａ１）および（ａ２）と同じ断面である。図３（ｂ１）および（ｂ２）に示すように、基板１０内の基板裏面１０ｂから距離ｄ１の位置には、すでに、改質領域２３が形成されている。
図３（ｂ１）に示すように、レーザ光４５は、基板裏面１０ｂから距離ｄ２（ｄ２＜ｄ１）の位置に集光されている。そして、図３（ｂ２）に示すように、レーザ光４５は、吸着ステージ５２のＸ方向への移動とともに、パルス発振に伴って、複数の改質領域２４を繰り返して形成する。
【００３１】
以上説明したように、第１の実施の形態では、基板１０に想定された切断予定面２２ａ内の、基板裏面１０ｂから２つの距離の位置に、レーザ光４５の集光点を結ぶようにして、改質領域２３および２４を形成している。すなわち、基板１０内には改質領域２３と改質領域２４とが２段にわたって形成されている。
【００３２】
そして、改質領域２３および２４は、集光された強いレーザ光４５によりクラックが形成された領域または溶融した領域であって、レーザ光４５を照射しない領域に比べて、強度が低い。それで、改質領域２３および２４は、ブレーキング工程においてブレードなどを押し当てると容易に破壊を開始する起点となる。
すなわち、第１の実施の形態では、基板１０内に２段に改質領域を形成することで、基板１０をチップ２０に切断できるようにしている。
【００３３】
なお、第１の実施の形態では、基板裏面１０ｂから深い距離の位置（ｄ１）に改質領域２３を形成した後、浅い距離の位置（ｄ２）に改質領域２４が形成される。すなわち、改質領域の形成は、レーザ光４５が入射する表面からの距離が大きい方から、小さい方へと行われている。これは次の理由による。もし逆に、浅い位置（ｄ２）に改質領域２４を形成した後、深い位置（ｄ１）に改質領域２３を形成すると、レーザ光４５が浅い位置（ｄ２）に形成された改質領域２４を通過して、深い位置（ｄ１）に集光される。すると、レーザ光４５は、改質領域２４によって散乱されるなどの影響を受けるため、改質領域２３の形成がしづらくなる。
【００３４】
図４は、第１の実施の形態におけるレーザ加工方法のフローチャートである。
なお、図４は、レーザ加工装置５０のロードカセットエレベータ５７に、レーザ加工する基板ユニット３０が収納されたロードカセット５７ａがセットされ、さらにアンロードカセットエレベータ５８に、空のアンロードカセット５８ａがセットされた後のフローを示している。
【００３５】
図５は、第１の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光４５が基板１０を走査する方向を示す図である。図５（ａ）はレーザ光４５が基板１０をＸ方向に走査する第１走査、（ｂ）は同じくＹ方向に走査する第２走査、（ｃ）はレーザ光４５が基板１０を再びＸ方向に走査する第３走査、（ｄ）は同じく再びＹ方向に走査する第４走査を示す。
以下では、図５を参照しつつ、図４のフローチャートに基づいて、レーザ加工の方法を説明する。
【００３６】
まず、レーザ加工装置５０は、ロボットアームにより、１枚目の基板ユニット３０をロードカセット５７から吸着ステージ５２に移送する（ステップ１０１）。そして、吸着ステージ５２が基板ユニット３０を真空吸着する。このとき、レーザ加工装置５０の制御部６１は、吸着ステージ５２をＸ方向、Ｙ方向に移動し、かつθ軸方向に回転して、基板１０のｘ方向が、Ｘ方向に向くように位置合わせする。
【００３７】
次に、制御部６１は、基板１０と粘着シート１５の厚さを測定し、基板裏面１０ｂを基準面（“０”）として設定する（ステップ１０２）。
なお、基板１０と粘着シート１５の厚さは、基板ユニット３０の有無における、光学系４４により測定した集光点までの距離の差から求めうる。
【００３８】
Ｘ方向、Ｙ方向およびθ軸方向について、基板１０の精密な位置合わせ（アライメント）が行なわれる（ステップ１０３）。ここでは、切断予定線２１ａ、２１ｂとレーザ光４５の照射位置を一致させ、レーザ光４５が、基板１０に想定された切断予定線２１ａ、２１ｂに沿って走査されるように、吸着ステージ５２の位置が設定される。この設定は、レーザ加工装置５０の運転者が目視で行ってもよく、制御部６１が、撮像部６２の撮像した基板１０の画像に基づいて、自動的に行ってもよい。
この後、制御部６１は、基板１０のサイズおよび予め設定された走査の間隔に基づいて、自動的にＸ方向およびＹ方向に吸着ステージ５２を移動させ、レーザ光４５を基板１０に照射する。
【００３９】
始めに、基板１０内の基板裏面１０ｂから深い位置（ｄ１）にレーザ光４５を照射して、改質領域２３を形成する工程を説明する。
制御部６１は、レーザ光４５の集光点の位置を、基板裏面１０ｂを“０”として、ｄ１の距離に設定する（ステップ１０４）。一例として、ｄ１を−３５μｍとする。
なお、集光点の位置の設定は、光学系４４の集光点の調整で行いうる。また、吸着ステージ５２をＺ方向に移動させることで行ってもよい。
【００４０】
次に、Ｘ方向に改質領域を形成する第１走査を行う（ステップ１０５）。なお、後述するように、第１走査では、Ｘ方向および−Ｘ方向に向けて改質領域を形成するが、これらをまとめてＸ方向に改質領域を形成（Ｘ方向改質領域形成）すると呼ぶ。
レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０４で設定されたｄ１＝−３５μｍである。
第１走査では、図５（ａ）に示すように、制御部６１は、吸着ステージ５２を、基板１０のＵ端部側でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ位置に移動し、レーザ光４５が照射されるようにする。
次に、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２をＸ方向へ移動し、レーザ光４５がＲ端部側からＬ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ａに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、Ｌ端部側で基板１０から外れると、吸着ステージ５２をＹ方向へ移動する。
【００４１】
その後、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２を−Ｘ方向へ移動し、レーザ光４５がＬ端部側からＲ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ａに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、Ｒ端部側で基板裏面１０ｂから外れると、吸着ステージ５２を再びＹ方向へ移動する。
【００４２】
このように、第１走査では、制御部６１は、吸着ステージ５２にＸ（−Ｘ）方向へとＹ方向へとの移動を繰り返させることにより、Ｓｔａｒｔ位置から、基板１０のＤ端部側でかつＬ端部側で基板１０の外に設けられたＥｎｄ位置まで、レーザ光４５を走査する。
すなわち、第１走査では、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ１で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＵ端部側の切断予定線２１ａから基板１０の外周の他方の端部であるＤ端部側の切断予定線２１ａへとレーザ加工が進んで、改質領域２３を形成していく。
【００４３】
なお、Ｘ方向への移動距離は、基板１０のサイズよって定められる。例えば、Ｘ方向への移動距離が、基板１０のサイズ（直径）より大きい値であると、基板１０のＲ端部側からＬ端部側までレーザ加工がされる。
一方、Ｙ方向への移動距離は、チップサイズで定められる。例えば、基板１０のｙ方向のチップサイズを２４０μｍ（ｐｖ）とすると、直径４インチの基板１０に対して切断予定線２１ａは４００本となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板１０を４００回走査することとなる。
また、一例として、第１走査におけるレーザ光４５の出力は６５ｍＷである。
【００４４】
なお、ここでは、レーザ光４５は、基板１０のＬ端部側またはＲ端部側で折り返して、一筆書きの要領で走査されている。しかし、例えば、レーザ光４５を照射しながらＲ端部側からＬ端部側に走査した後、レーザ光４５を照射せずにＲ端部側に戻って、再びレーザ光４５を照射しながらＬ端部側へと走査してもよい。この逆であってもよい。
また、基板１０の端部であるＵ端部側に設けられた切断予定線２１ａから同じく基板１０の端部であるＤ端部側に設けられた切断予定線２１ａへと走査したが、Ｄ端部側に設けられた切断予定線２１ａからＵ端部側に設けられた切断予定線２１ａへと走査してもよい。
さらに、Ｓｔａｒｔ位置とＥｎｄ位置は、例であって、レーザ加工装置５０および基板１０のサイズ、チップ２０のサイズによって変更しうる。
【００４５】
Ｙ方向に改質領域を形成する第２走査を行う（ステップ１０６）。なお、後述するように、第２走査では、Ｙ方向および−Ｙ方向に向けて改質領域を形成するが、これらをまとめてＹ方向に改質領域を形成（Ｙ方向改質領域形成）すると呼ぶ。
レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０４で設定されたｄ１＝−３５μｍである。
第２走査では、図５（ｂ）に示すように、まず、制御部６１は、吸着ステージ５２を、基板１０のＵ端部側でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ位置に移動する。
次に、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２をＹ方向へ移動し、レーザ光４５がＵ端部側からＤ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ｂに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、基板１０のＤ端部側で、基板裏面１０ｂから外れると、吸着ステージ５２を−Ｘ方向へ移動する。
その後、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２を―Ｙ方向へ移動し、レーザ光４５がＤ端部側からＵ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ｂに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、基板１０のＵ端部側で、基板裏面１０ｂから外れると、吸着ステージ５２を再びＸ方向へ移動する。
【００４６】
このように、第２走査では、制御部６１は、吸着ステージ５２をＹ（−Ｙ）方向へとＸ方向へとの移動を繰り返させることにより、Ｓｔａｒｔ位置から、基板１０のＤ端部側でかつＬ端部側で基板１０の外に設けられたＥｎｄ位置まで、レーザ光４５を走査する。
すなわち、第２走査では、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ２で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＲ端部の切断予定線２１ａから基板１０の外周の他方の端部であるＬ端部の切断予定線２１ａへとレーザ加工が進んで、改質領域２３を形成していく。
【００４７】
なお、Ｙ方向への移動距離は、基板１０のサイズによって定められる。例えば、Ｙ方向への移動距離が、基板１０のサイズ（直径）より大きい値であると、基板１０のＵ端部側からＤ端部側までレーザ加工がされる。
一方、Ｘ方向への移動距離は、チップサイズで定められる。例えば、基板１０のｘ方向のチップサイズを６００μｍ（ｐｈ）とすると、直径４インチの基板１０に対して切断予定線２１ｂは１７０本となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板１０を１７０回走査する。
また、一例として、第２走査におけるレーザ光４５の出力は５０ｍＷである。この出力は、第１走査の場合（６５ｍＷ）より小さい。レーザ光４５の出力の違いについては後述する。
【００４８】
ここでは、レーザ光４５は、基板１０のＵ端部側またはＤ端部側で折り返して、一筆書きの要領で走査されている。しかし、例えば、レーザ光４５を照射しながらＵ端部側からＤ端部側に走査した後、レーザ光４５を照射しないでＵ端部側に戻って、再びレーザ光４５を照射しながらＤ端部側へと走査してもよい。
また、Ｒ端部側の切断予定線２１ａからＬ端部側の切断予定線２１ａへと、矢印ｔ２の方向に走査したが、Ｌ端部側の切断予定線２１ａからＲ端部側の切断予定線２１ａへと、矢印ｔ２と反対方向に走査してもよい。
さらに、Ｓｔａｒｔ位置とＥｎｄ位置は、例であって、レーザ加工装置５０および基板１０のサイズ、チップ２０のサイズによって変更しうる。
【００４９】
これで、基板裏面１０ｂから基板１０の深い距離の位置（ｄ１）にレーザ光４５を照射して、改質領域２３を形成する工程が終了する。
なお、基板１０内には、切断予定線２１ａと２１ｂに沿って、改質領域２３が形成されている。しかし、前述したように、第１の実施の形態では、２段に改質領域を形成することで、基板１０を切断することとしているので、改質領域２３のみでは基板１０を切断するには不十分である。
【００５０】
次に、基板裏面１０ｂから基板１０の浅い距離の位置（ｄ２）にレーザ光４５を照射して、改質領域２４を形成する工程を説明する。なお、レーザ光４５は、前述した基板裏面１０ｂから基板１０の深い位置（ｄ１）に照射したのと同じ切断予定線２１ａおよび２１ｂに沿って照射される。したがって、レーザ光４５の照射によって形成される改質領域は、基板裏面１０ｂから距離の異なる位置に２段に形成されることになる。
【００５１】
制御部６１は、レーザ光４５の集光点の位置を、基板裏面１０ｂを“０”として、ｄ２の位置に設定する（ステップ１０７）。一例として、ｄ２は−２５μｍである。したがって、基板１０内のｄ２の位置は、ｄ１（−３５μｍ）の位置に比べ、基板裏面１０ｂから浅い距離の位置となる。
【００５２】
そして、Ｘ方向に改質領域を形成する第３走査を行う（ステップ１０８およびステップ１０９）。なお、第３走査は、ステップ１０８の第３−１走査とステップ１０９の第３−２走査の２つのステップに分けられている。
さて、第３走査では、図５（ｃ）に示すように、基板１０を２つの領域ＡＵとＡＤとに分けて、レーザ光４５を照射している。領域ＡＵは、基板１０のＵ端部から基板１０の中央部（Ｃ部）までの領域であり、領域ＡＤは、基板１０のＤ端部から基板１０の中央部（Ｃ部）までの領域である。
そして、第３−１走査では、領域ＡＵを、第３−２走査では、領域ＡＤをレーザ加工する。
【００５３】
まず、領域ＡＵをレーザ加工する第３−１走査（ステップ１０８）を説明する。なお、レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０７で設定されたｄ２＝−２５μｍである。
第３−１走査では、図５（ｃ）に示すように、第１走査であるステップ１０５と同様に、制御部６１は、基板１０のＵ端部側でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ１位置から、切断予定線２１ａに沿って、レーザ光４５の照射が開始する。そして、矢印ｔ３１の方向に、レーザ光４５の走査が進んでいく。そして、レーザ光４５は、基板１０の中央部でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＥｎｄ１位置で終了する。
【００５４】
すなわち、第１の加工方法の一例としての第３−１走査では、領域ＡＵにおいて、矢印ｔ３１で示すように、基板１０の外周の一方の端部であるＵ端部の切断予定線２１ａから基板１０の中央部（Ｃ部）の切断予定線２１ａへと進んで、改質領域２４を形成していく。
このとき、第３−１走査における、切断予定線２１ａは、第１走査（４００本）での半分（２００本）となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板裏面１０ｂ上を２００回走査する。
また、一例として、第３−１走査におけるレーザ光４５の出力は７５ｍＷである。この出力の値は、第１走査の場合（６５ｍＷ）より大きい。このレーザ光４５の出力の違いについては後述する。
【００５５】
次に、領域ＡＤに対する第３−２走査（ステップ１０９）を説明する。なお、レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０７で設定されたｄ２＝−２５μｍである。
第３−２走査では、図５（ｃ）に示すように、前述した第３−１走査と異なり、制御部６１は、吸着ステージ５２を、基板１０のＤ端部側でかつＬ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ２位置に移動する。そして、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２を、切断予定線２１ａに沿って移動させる。そして、矢印ｔ３２の方向に、レーザ光４５の走査が進んでいく。そして、レーザ光４５は、基板１０の中央部でかつＲ端部側の基板１０の外に設けられたＥｎｄ２位置で終了する。
【００５６】
すなわち、第２の加工方法の一例としての第３−２走査では、領域ＡＤにおいて、矢印ｔ３２で示すように、基板１０の外周の他方の端部であるＤ端部の切断予定線２１ａから基板１０の中央部（Ｃ部）の切断予定線２１ａへと進んで、改質領域２４を形成していく。
このとき、第３−２走査における、切断予定線２１ａは、第１走査（４００本）での半分（２００本）となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板裏面１０ｂ上を２００回走査する。
また、一例として、第３−２走査におけるレーザ光４５の出力は７５ｍＷで第３−１走査と同じである。
【００５７】
以上説明したように、第３−１走査と第３−２走査とは、矢印ｔ３１と矢印ｔ３２で示すように、レーザ加工は、基板１０の外周の端部から中央部に進んでいく。
【００５８】
次に、Ｙ方向に改質領域を形成する第４走査を行う（ステップ１１０）。なお、レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０７で設定されたｄ２＝−２５μｍである。
第４走査では、図５（ｄ）に示すように、第２走査であるステップ１０６と同様に、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ４で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＲ端部の切断予定線２１ｂから基板１０の外周の他方の端部であるＬ端部の切断予定線２１ｂへとレーザ加工が進んで、改質領域２４を形成していく。
このとき、第４走査における、切断予定線２１ｂは、第２走査と同じ１７０本となる。このため、第４走査における、レーザ光４５は、基板裏面１０ｂ上を折り返しながら１７０回走査することになる。
また、一例として、第４走査におけるレーザ光４５の出力は５５ｍＷである。この出力の値は、第２走査の場合（５０ｍＷ）より大きい。このレーザ光４５の出力の違いについては後述する。
【００５９】
これで、１枚目の基板ユニット３０について、基板裏面１０ｂから基板１０の深い距離の位置（ｄ１）と浅い距離の位置（ｄ２）にレーザ光４５を照射して、改質領域２３と２４を形成する工程が終了する。
すると、制御部６１は、ロボットアームにより、基板ユニット３０を吸着ステージ５２からアンロードカセット５８ａに移送する（ステップ１１１）。
そして、制御部６１は、ロードカセット５７ａに基板ユニット３０が残っているか否かを判別する（ステップ１１２）。そして、制御部６１は、ロードカセット５７ａが、基板ユニット３０は残っていない（空）と判断した場合には、レーザ加工を終了する。制御部６１は、ロードカセット５７ａが、基板ユニット３０が残っていると判断した場合には、ステップ１０１に戻って、次の基板ユニット３０についてレーザ加工を行う。以下同様に、制御部６１は、ロードカセット５７ａに収納されたすべての基板ユニット３０に対してレーザ加工を行なう。
【００６０】
以上説明したように、第１の実施の形態では、第１走査および第３走査において、基板１０の切断予定線２１ａに沿って、Ｘ方向に、基板裏面１０ｂからの異なる距離で、レーザ光４５を照射している。また、第２走査および第４走査において、基板１０の切断予定線２１ｂに沿って、Ｙ方向に、基板裏面１０ｂからの異なる距離で、レーザ光４５を照射している。そして、第３走査を、第３−１走査と第３−２走査との２つに分け、基板裏面１０ｂを２つに分けたそれぞれの領域に対して、それぞれ基板１０の端部から中央部へとレーザ加工が進んでいくようにしている。
【００６１】
図６は、前述した第１走査から第４走査における、走査方向、基板裏面１０ｂからの距離、レーザ光４５の出力の値、走査ピッチ、加工本数を示す。
前述したように、第１走査と第３走査とは、同じＸ方向の走査であるが、基板裏面１０ｂからの距離が異なる。そして、レーザ光４５の出力が第１走査（６５ｍＷ）に比べて第３走査（７５ｍＷ）が大きい。これは次の理由による。第１走査では、レーザ光４５の集光点は、基板裏面１０ｂからの深い位置に設定されているため、基板表面１０ａに形成されたＬＥＤ１２に近い。そこで、レーザ光４５の照射による温度上昇やレーザ光４５の照射によるダメージなどで、ＬＥＤ１２の特性が劣化する恐れがある。そこで、第１走査では、レーザ光４５の出力を小さくしている。また、レーザ加工後のブレーキング工程において、容易に基板１０をチップ２０に切断できるように、第３走査におけるレーザ光４５の出力を大きな値に設定している。すなわち、レーザ光が入射する基板裏面１０ｂからの距離が小さいほど、レーザ光４５の出力が大きい。
また、レーザ光４５の出力が第２走査（５０ｍＷ）の場合に比べて第４走査（５５ｍＷ）が大きいのも同じ理由による。
【００６２】
一方、レーザ光４５の出力は第１走査（６５ｍＷ）の場合に比べ第２走査（５０ｍＷ）の場合が小さい。これは次の理由による。第１走査のＸ方向の切断予定面２２ａは、単結晶サファイアのＡ面（１１２０）で、劈開面ではないため、割れにくい。これに対し、第２走査のＹ方向の切断予定面は、単結晶サファイアのＭ面（１１００）で、劈開面にあたり、割れやすい。つまり、切断予定線２１ａは、劈開面に沿う方向とは異なる方向にあたり、切断予定線２１ｂは、劈開面に沿う方向にあたる。
【００６３】
このため、劈開面に沿う方向の切断予定線２１ｂへのレーザ光４５である第２走査のレーザ光４５の出力を、劈開面に沿う方向とは異なる切断予定線２１ａへの第１走査の場合に比べ小さく設定している。このため、第２走査でのレーザ光４５の出力は、第１走査での場合に比べ、小さく設定されている。
また、第４走査（５５ｍＷ）の場合のレーザ光４５の出力が、第３走査（７５ｍＷ）の場合に比べ小さいのも同じ理由による。
【００６４】
図７は、第１の実施の形態を用いない場合におけるレーザ光４５が基板１０を走査する方向を示す図である。
第１の実施の形態を用いない場合と第１の実施の形態とを比較すると、第３走査である図７（ｃ）が、第１の実施の形態の図５（ｃ）と異なっている。すなわち、第１の実施の形態を用いない場合では、第３走査において、レーザ加工は、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ３で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＵ端部の切断予定線２１ａから外周の他方の端部であるＤ端部の切断予定線２１ａへと進んで、改質領域２４を形成していく。
つまり、第１の実施の形態を用いない場合は、図４に示した第１の実施の形態のフローチャートにおいて、第３走査をステップ１０８とＳ１０９とに分けることなく、ステップ１０５の第１走査と同様に行っている。
なお、第１の実施の形態を用いない場合の第３走査において、レーザ光４５の出力は、一例として、第１の実施の形態における第３−１走査と同じく、７５ｍＷである。
そして、他の走査（第１走査、第２走査、第４走査）は、第１の実施の形態と同じである。
【００６５】
図８（ａ）は、第１の実施の形態におけるレーザ加工方法により加工されたチップ２０の断面を説明する図である。図１（ａ）は、基板ユニット３０のＡ−Ａ’線での断面である。第１の実施の形態においては、改質領域２３および２４は、切断予定面２２ａ内に形成されている。よって、ブレーキング工程において、改質領域２３および２４と割り溝１４とを結んだ面である切断予定面２２ａにクラックが生じて、基板１０はチップ２０に切断される。よって、チップ２０の断面は、基板表面１０ａおよび基板裏面１０ｂに対して垂直に形成される。このように、チップ２０は、予め定められた断面形状となり、形状不良が抑制できる。
【００６６】
一方、図８（ｂ）は、第１の実施の形態を用いない場合のレーザ加工方法により加工されたチップ２０の断面を説明する図である。この断面は、図８（ａ）と同様に、図１（ａ）のＡ−Ａ’線での断面である。第３走査において、レーザ加工が、基板１０のＤ端に近づくと、レーザ光４５の照射の途上において、矢印Ｐ１に示すように、基板１０に部分的な切断が生じ、基板１０の一部がＤ端部側にずれ（ずれｇ）ることがある。すると、レーザ光４５は、矢印Ｐ２で示すように、もはや切断予定面２２ａ内に照射されず、切断予定線２１ａからずれた位置（ずれｇ）に改質領域２４を形成する。すると、改質領域２３、２４と割り溝１４とを結んだ面は、切断予定面２２ａと一致しない。このため、チップ２０の断面には、ずれｇに起因して張り出し部分や欠けた部分が生じる。このため、チップ２０は、予め定められた断面形状から外れて、形状不良となる。
【００６７】
ずれは、第３走査において、レーザ加工が、基板１０のＵ端部側からＤ端部側に向かって行われるとすると、走査が基板１０の中央部（Ｃ部）を越えて、Ｄ端部側に進んで来たときに発生しやすい。
前述したように、第３走査では、後のブレーキング工程で確実に基板１０がチップ２０に切断されるよう、第１走査に比べてレーザ光４５の出力を上げている。このため、第３走査において、レーザ光４５が照射された基板１０は、チップ２０に分離する寸前の状態になっている。このため、第３走査において、レーザ光４５が照射された基板１０の部分は、切断予定線２１ａで動きやすくなっており、吸着ステージ５２との密着性が増していると考えられる。
【００６８】
一方、第３走査において、まだレーザ光４５が照射されていない基板１０の部分は、切断予定線２１ａにおいて動きづらい状態のままである。また、基板１０は、ＬＥＤ１２の作成などによる応力の発生により反りを有している。このため、基板１０は、もともと吸着ステージ５２との密着が弱いと考えられる。
このことから、第３走査において、レーザ光４５が照射された部分が基板１０の中央を越えて広くなり、この部分の吸着ステージ５２への密着性が増しているところに、レーザ光４５の照射により、たまたま基板１０にクラック等が入ると、吸着ステージ５２への密着性が弱い、レーザ光４５が照射されていない基板１０の残りの部分がずれる（動く）ことになると思われる。
これにより、ずれた基板１０の部分の切断予定線２１ａは、レーザ光４５の照射位置からずれることになる。
【００６９】
これに対し、第１の実施の形態では、第３走査において、レーザ加工は、基板裏面１０ｂを２つの領域に分け、それぞれの領域において、基板１０の端部から中央部へと向かうように設定されている。
このようにすると、第３−１走査において、レーザ光４５が照射された基板１０のＵ端部側から、吸着ステージ５２への密着性が向上する。一方、第３−１走査においてレーザ光４５が照射されていない基板１０の残りの部分は、レーザ光４５が照射された基板１０のＵ端部側より、面積が大きく、全体として吸着ステージ５２に吸着されている。したがって、例え、レーザ光４５の照射によって、部分的な切断が生じたとしても、横方向の力は、基板１０のレーザ光４５が照射された部分およびレーザ光４５が照射されていない部分のいずれをも動かすことができず、ずれ（動か）が生じないと考えられる。
【００７０】
一方、第３−２走査において、レーザ光４５が照射された基板１０のＤ端部側から、吸着ステージ５２への密着性が向上する。そして、基板１０のＵ端部側は、第３−２走査により、すでに吸着ステージ５２への密着性が増している。したがって、例え、レーザ光４５の照射によって、部分的な切断が生じたとしても、それによって生じた横方向の力は、基板１０のレーザ光４５が照射された基板１０のＤ端部側の部分および第３−１走査でレーザ光４５が照射された基板１０のＡＵ領域とも、動かすことができない。これにより、第３−２走査において、まだレーザ照射がされていない部分もずれを生じないと考えられる。
このようなことから、第１の実施の形態において、形成される改質領域２３、２４が想定された切断予定線２１ａ、２１ｂからずれるのを抑制することができる。
【００７１】
なお、Ｙ方向に改質領域２３、２４を形成する第４走査において、ずれが生じないのは、前述したように、Ｙ方向の切断予定線２１ｂは劈開面に沿う方向であって、基板１０が割れやすいため、レーザ光４５の出力を基板１０がチップ２０に分離する寸前の状態とするまで上げることを要しないからと思われる。
したがって、第１の実施例の第３−１走査および第３−２走査のように、基板裏面１０ｂを複数の領域に分け、基板１０の外周の一方の端部から中央部にかけて行うレーザ加工は、切断予定線２１ａのように、切断予定線が劈開面に沿う方向とは異なった方向に想定されている場合に適用するのが好ましい。
【００７２】
よって、基板裏面１０ｂを複数の領域に分け、基板１０の外周の一方の端部から中央部にかけて行うレーザ加工は、その切断予定線２１ａ、２１ｂについてのレーザ光４５が入射する基板１０の表面から距離を変えて行う複数回のレーザ照射のうち、最終回であるのが好ましい。
なお、本実施の形態では、基板裏面１０ｂを２つの領域に分けて行った第３走査は、Ｘ方向の切断予定線２１ａにおける最終回である。
【００７３】
（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光４５が基板１０を走査する方向を示す図である。
第２の実施の形態においても、図１に示す基板ユニット３０、図２に示すレーザ加工装置５０、図３に示すレーザ加工による基板１０の内部への改質領域２３、２４を形成する方法は、第１の実施の形態と同じである。
【００７４】
第２の実施の形態と第１の実施の形態との違いは、図９（ｃ）に示す第３走査において、基板１０が３つの領域に分かれていることにある。すなわち、基板１０は、Ｕ端部から中央部への領域ＢＵと、Ｄ端部から中央部への領域ＢＤと、中央部の領域ＢＣである。そして、第３走査は、領域ＢＵに対する第３−１走査、領域ＢＤに対する第３−２走査、領域ＢＣに対する第３−３走査に分かれ、これらが順に行われる。
【００７５】
第３−１走査は、第１の実施の形態の第３−１走査と同様に、レーザ加工は領域ＢＵに対して、Ｕ端部から中央部に向けて進む。第３−２走査は、第１の実施の形態の第３−２走査と同様に、レーザ加工は領域ＢＤに対して、Ｄ端部から中央部に向けて進む。なお、レーザ加工の詳細は、第１の実施の形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００７６】
最後に、第３−３走査において、レーザ加工は領域ＢＣに対して、行われる。第３−１走査および第３−２走査の後であれば、前述したように、領域ＢＵおよび領域ＢＤはずれ（動か）ないように吸着ステージ５２に吸着されている。よって、中央部（Ｃ部）の領域ＢＣはこれらの領域に挟まれて動かない。そこで、第３−３走査は、領域ＢＣの、領域ＢＵまたは領域ＢＤのいずれの側から始めてもよい。
【００７７】
すなわち、第２の実施の形態において、基板１０の端部の領域について、レーザ加工を端部から中央部に進むように行い、その後に、中央部の領域について、レーザ加工を行えばよい。
他の走査（第１走査、第２走査、第４走査）は、第１の実施の形態と同じである。
このようにすることで、第１の実施の形態と同様に、形成される改質領域２３、２４が想定された切断予定線２１ａ、２１ｂからずれることを抑制できる。
なお、第２の実施の形態では、基板１０を、３つの領域に分けたが、３を超える領域に分けてもよい。
【００７８】
第１および第２の実施の形態において、エキシマ励起のパルスレーザ光として、波長２６６ｎｍのものを用いることができる。また、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ、ＹＬＦ（リチウム・イットリウム・フロライド）レーザを用いてもよい。
【００７９】
さらに、第１および第２の本実施の形態では、基板裏面１０ｂからの距離を変えて、改質領域２３、２４を２回形成したが、基板裏面１０ｂからの位置を３つとして、１つの切断予定線２１ａまたは２１ｂに対して改質領域を３回形成してもよい。このときは、３回目の走査において、基板裏面１０ｂを複数の領域に分けて、基板１０の端部の領域について、レーザ加工を基板１０の端部から中央部へ向けて行えばよい。また、３回以上としてもよい。さらに、基板裏面１０ｂからの位置は、基板１０の厚さなどを考慮して設定してよい。
そして、本実施の形態におけるＸ方向とＹ方向の走査の順を、Ｘ方向の次にＹ方向としたが、逆にＹ方向の次にＸ方向としてもよい。さらに、本実施の形態では、レーザ光４５の走査をＸ方向とＹ方向で交互にしたが、一方の方向を重ねて行ってもよい。
本実施の形態では、レーザ光４５の出力を基板裏面１０ｂからの距離によって変更したが、同じでもよく、基板裏面１０ｂからの距離が大きい場合のレーザ光４５の出力を、距離が小さい場合より、大きく設定してもよい。
【００８０】
本実施の形態では、割り溝１４を形成した基板１０を用いたが、割り溝１４を設けない基板１０であってもよい。
【００８１】
本実施の形態では、基板１０として、単結晶サファイアとしたが、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ系の半導体やガラス、セラミクスなどであってもよい。
また、本発明のレーザ加工方法は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子の製造方法に限定されることなく、ＩＩＩ族窒化物半導体以外の発光素子（ＬＥＤ）やＬＳＩ等の集積回路や、機構系を電気・電子回路とともに組み込んだＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施の形態において用いられる基板を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態において用いられるレーザ加工装置を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態における、レーザ加工による基板の内部へ改質領域を形成する方法を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態におけるレーザ加工方法のフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光が基板を走査する方向を示す図である。
【図６】第１の実施の形態における走査方向、基板裏面からの距離、レーザ光の出力の値、走査ピッチ、加工本数を示す図である。
【図７】第１の実施の形態を用いない場合におけるレーザ光が基板を走査する方向を示す図である。
【図８】第１の実施の形態におけるチップの断面およびを第１の実施の形態を用いない場合のチップの断面を説明する図である。
【図９】第２の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光が基板を走査する方向を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…基板、１１…オリエンテーションフラット（ＯＦ）、１２…ＬＥＤ、１３ａ、１３ｂ…電極、１５…粘着シート、１６…金属リング、２０…チップ、２１ａ、２１ｂ…切断予定線、２２ａ…切断予定面、３０…基板ユニット、４１…レーザ光発生部、４２…ダイクロイックミラー、４４…光学系、４５…レーザ光、５０…レーザ加工装置、５１…基体、５２…吸着ステージ、５５…支持体、５６…アーム、５７…ロードカセットエレベータ、５７ａ…ロードカセット、５８…アンロードカセットエレベータ、５８ａ…アンロードカセット、６１…制御部、６２…撮像部、６３…表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子を多数形成した半導体ウエハ等の基板を薄片化（チップ化）するレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や集積回路（ＬＳＩ）などの電子素子を形成した半導体ウエハ等の基板を切断してチップ化する方法がある。この方法として、レーザ光を対物レンズ光学系で集光して基板内部に照射し、照射前に比べて強度が低い改質領域を基板に想定された切断予定線に沿って形成するステルスダイシング法と呼ばれる、レーザ加工方法がある。この方法では、この改質領域を起点として、基板を切断する。
【０００３】
特許文献１には、加工対象物の全体領域を３つに区切った際に、手前側の領域、奥側の領域、中央の領域の順序で、かかる領域に延在する切断予定線に沿って改質領域を形成し、形成される改質領域が切断予定線からずれるのを抑制する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８７０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、単結晶サファイアなど硬度が高い（モース硬度９）基板においては、レーザ加工により基板内の一つの位置に改質領域を形成しても、基板を良好に切断できないという問題があった。そこで、基板の厚み方向に深さを変えて、改質領域を複数回にわたって形成することが試みられている。しかし、回数を重ねると、改質領域が想定された切断予定線からずれていき、チップの断面が基板の表面に対して斜めになって、チップ形状の不良が生じることが分かった。
【０００６】
本発明の目的は、基板の厚み方向に深さを変えて複数回改質領域を形成するにあたり、形成される改質領域が切断予定線からずれるのを抑制することができるレーザ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】
本発明が適用されるレーザ加工方法は、板状の基板に想定された切断予定線に基づいて、基板の一方の表面からの複数の距離に対して、集光したレーザ光を照射し、基板の内部に距離毎に改質領域を複数回にわたって形成するレーザ加工方法であって、複数回のうち少なくとも１回は、基板の外周の一方の端部から、基板の中央部に向かって改質領域を形成する第１の加工方法と、基板の外周の他方の端部から、基板の中央部に向かって改質領域を形成する第２の加工方法とを用いることを特徴とする。
【０００８】
ここで、切断予定線が基板の劈開面に沿う方向とは異なる方向に想定されている場合に、第１の加工方法と第２の加工方法とにより、改質領域を形成することを特徴とすることができる。
また、基板に想定された切断予定線に対して行う改質領域の複数回の形成のうち、最後の回に第１の加工方法と第２の加工方法とを用いることを特徴とすることができる。
さらに、基板の内部に基板の一方の表面からの複数の距離に対して、距離毎の複数回の改質領域の形成が、基板のレーザ光が入射する表面からの距離が大きい方から、小さい方へと行なわれることを特徴とすれば、レーザ光の散乱が軽減される点で好ましい。
【０００９】
一方、基板の内部に基板の一方の表面からの複数の距離に、距離毎に複数回にわたる改質領域の形成において、基板のレーザ光が入射する表面からの距離が小さいほど、レーザ光の出力が大きいことを特徴とすれば、レーザ光が入射する面の裏面上に形成された電子素子へのダメージを軽減できる点で好ましい。
さらに、基板が、Ｃ軸配向のサファイアであって、切断予定線が結晶面（１１００）に沿う方向とは異なる方向に想定されていることを特徴とすることができる。
【００１０】
さらに、前述のレーザ加工方法を、電子素子を複数形成した半導体ウエハ等の基板に対して行い、基板を薄片化（チップ化）することができる。例えば、好ましくは、基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順でエピタキシャル成長させる工程、エピタキシャル成長された基板上に複数の化合物半導体発光素子を形成する工程、化合物半導体発光素子を複数形成した後に、前述のレーザ加工方法を設けた工程を含む方法により化合物半導体発光素子を製造することができる。化合物半導体発光素子としては、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子が好ましく用いられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、基板に形成される改質領域が切断予定線からずれるのを抑制することにより、チップ形状の不良の発生を低減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という）について詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。なお、添付図面では、基板やチップなどを模式的に表しており、縮尺は正確ではない。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態において用いられる基板１０の一例を説明する図である。
図１（ａ）は、基板１０を一方の面から見た図である。基板１０は、例えば、直径４インチ（約１００ｍｍ）、厚さ２５０〜５０μｍのＣ軸配向した板状の単結晶サファイア基板を用いることができる。
基板１０の一端には、基板１０の結晶方位を示すとともに、基板１０上に電子素子を形成するプロセスにおいて基準となるオリエンテーションフラット（ＯＦ：Orientation Flat）１１が設けられている。例えば、ＯＦ１１はサファイア単結晶の［１１２０］方向に形成されている。
【００１４】
基板１０の一方の面には、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層がこの順でエピタキシャル成長され、複数のＬＥＤ１２が形成されている。また、基板１０には、ＬＥＤ１２に電流を供給するための電極１３ａおよび１３ｂが設けられている。電極１３ａおよび１３ｂは、それぞれ、例えば直径１００μｍの円形形状をなしている。ＬＥＤ１２と電極１３ａおよび１３ｂとは、それぞれが１組のＬＥＤ１２と電極１３ａおよび１３ｂとを備えるチップ２０に分割できるよう、基板１０上に一定の間隔で配置されている。
ここでは、基版１０のＬＥＤ１２が形成された面を基板表面１０ａと呼び、他方の面を基板裏面１０ｂと呼ぶ。
【００１５】
そして、図１（ａ）に示した基板表面１０ａにおいて、ＯＦ１１の設けられた端をＤ端部、ＯＦ１１と反対側の端をＵ端部、ＯＦ１１を下側に見て右側の端をＬ端部、同様に左側の端をＲ端部とする。そして、中央部をＣ部とする。さらに、図１（ａ）に示した基板表面１０ａにおいて、Ｄ端部のある基板１０の下側をＤ端部側、Ｕ端部のある基板１０の上側をＵ端部側、Ｌ端部のある基板１０の右側をＬ端部側、Ｒ端部のある基板１０の左側をＲ端部側と呼ぶ。
さらに、ＯＦ１１に沿った方向をｘ方向、ＯＦ１１に垂直な方向をｙ方向とする。
なお、後述するように、レーザ光は基板裏面１０ｂから照射されるため、基板裏面１０ｂから見たときに、Ｒ部側が右側に、Ｌ部側が左側になるようにし、ｘ方向の＋の方向はＬ部側からＲ部側に向かう方向とした。
【００１６】
チップ２０は、矩形で、チップ２０のｘ方向のサイズはｐｈ、ｙ方向のサイズはｐｖである。例えば、ｐｈは６００μｍ、ｐｖは２４０μｍである。基板１０には、チップ２０に分割するための、ｘ方向およびｙ方向にそれぞれ切断予定線２１ａおよび２１ｂが想定されている。切断予定線２１ａはｙ方向にｐｖのピッチ、切断予定線２１ｂはｘ方向にｐｈのピッチで想定されている。例えば、基板１０のサイズが４インチで、チップ２０のサイズが６００μｍ（ｐｈ）、２４０μｍ（ｐｖ）であれば、切断予定線２１ａは４００本、切断予定線２１ｂは１７０本である。
【００１７】
なお、切断予定線２１ａおよび２１ｂは、想定されたラインであり、具体的に線が引かれていなくともよい。また、想定された切断予定線２１ａおよび２１ｂに対応して基板表面１０ａまたは基板裏面１０ｂ上に、パタンまたは溝が形成されていてもよい。
第１の実施の形態では、基板１０には、想定された切断予定線２１ａおよび２１ｂに対応して、チップ２０への切断の起点となるように、溝（割り溝）１４が形成されている。割り溝１４は、例えば、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ光の照射によって、基板表面１０ａに成長されたｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層のエピタキシャル層および基板１０のサファイアの一部が削られて形成されている。
【００１８】
また、基板１０は、金属リング１６で保持された粘着シート１５に貼り付けられている。
金属リング１６は、基板１０の直径より大きく設定されている。そして、基板１０は、金属リング１６の内側に、金属リング１６に接触しないように貼り付けられている。なお、粘着シート１５は、レーザ加工において、基板１０を保持すると共に、切断されたチップ２０が飛散するのを防止する。
【００１９】
なお、基板１０の内部に改質領域を形成するレーザ加工の後、想定された切断予定線２１ａおよび２１ｂに対してブレードを押し当てるなどにより、基板１０をチップ２０に切断するブレーキング工程が行われる。ブレーキング工程において、基板１０は、形成された改質領域を起点として、クラックが入って、チップ２０に切断される。
その後、粘着シート１５は、引き延ばされて、それぞれのチップ２０の隙間が広がり、パッケージへのマウント作業を容易にする。
【００２０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ’線での基板１０、粘着シート１５、金属リング１６の断面図を示す。そして、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’線での基板１０および粘着シート１５の部分の断面の拡大図である。
図１（ｃ）に示すように、基板１０は、ＬＥＤ１２を形成した基板表面１０ａを粘着シート１５に向けて貼り付けられている。つまり、図１（ａ）は、粘着シート１５を通して基板表面１０ａを見た状態を示している。
また、図１（ｃ）に示すように、基板１０に想定された切断予定線２１ａ（便宜的に基板裏面１０ｂ上にあるとした。）から基板表面１０ａに形成された割れ溝１４に垂直に延びた面は、切断予定線２１ａに対応した切断予定面２２ａである。すなわち、第１の実施の形態では、チップ２０の断面が垂直に形成されることが望ましい。
同様に、基板１０に想定された切断予定線２１ｂに対応して、基板裏面１０ｂから基板表面１０ａに垂直に延びた面が切断予定面となる。
【００２１】
ここでは、金属リング１６と、金属リング１６に保持された粘着シート１５と、粘着シート１５に貼り付けられた基板１０とを、基板ユニット３０と呼ぶ。
【００２２】
図２は、第１の実施の形態において用いられるレーザ加工装置５０を説明する図である。
レーザ加工装置５０は、台等の上に設置されるための基体５１、基体５１上に設けられ、基体５１上を左右方向（Ｘ方向と呼ぶ。）、前後方向（Ｙ方向と呼ぶ。）、上下方向（Ｚ方向と呼ぶ。）に移動可能で、さらに回転可能（回転方向をθ軸方向と呼ぶ。）な吸着ステージ５２を備える。基体５１は、吸着ステージ５２をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動させるモータ、そしてθ軸方向に回転させるモータおよびこれらのモータを制御する電子回路を備える。
吸着ステージ５２は、基板ユニット３０を真空吸着により固定する。ここでは、基板ユニット３０は、基板１０のｘ方向を基体５１のＸ方向に、基板１０のｙ方向を基体５１のＹ方向に合致するように設置されている。すなわち、基板１０は、ＯＦ１１が手前になるように吸着ステージ５２に設置されている。
【００２３】
また、レーザ加工装置５０は、基体５１上に設けられた支持体５５を備える。この支持体５５は、レーザ光発生部４１を支持する。図２では、レーザ光発生部４１は、内部構造が分かるように一部を破線として示されている。レーザ光発生部４１は、エキシマ励起のパルスレーザ光を発生する。レーザ光発生部４１は、レーザ光を９０°折り曲げるためのダイクロイックミラー４２を備える。さらに、レーザ光発生部４１は、ダイクロイックミラー４２で反射されたレーザ光を集光し、基板１０の内部に集光点を結ばせるための光学系４４を備える。
また、支持体５５は、アーム５６を支持する。そして、アーム５６は、ダイクロイックミラー４２を通して基板１０を観察するための撮像部６２を備える。
【００２４】
さらに、レーザ加工装置５０は、ロードカセットエレベータ５７とアンロードカセットエレベータ５８とを備える。ロードカセットエレベータ５７は、レーザ加工を施す前の基板ユニット３０を収容するロードカセット５７ａを収容する。そして、ロードカセット５７ａに収納された基板ユニット３０は、ロボットアーム（図示せず。）により吸着ステージ５２に移送され、セットされる。アンロードカセットエレベータ５８は、レーザ加工が施された後の基板ユニット３０を収納するアンロードカセット５８ａを収容する。レーザ加工が施された後の基板ユニット３０は、ロボットアームにより吸着ステージ５２からアンロードカセット５８ａに移送され、収納される。
【００２５】
さらに、レーザ加工装置５０は、ステージ５２、レーザ光発生部４１、ロードカセットエレベータ５７およびアンロードカセットエレベータ５８などの制御を行う制御部６１を備える。そして、レーザ加工装置５０は、撮像部６２により撮像された基板１０の画像や、制御部６１からの制御情報を表示するための表示部６３を備える。
【００２６】
図３は、第１の実施の形態における、レーザ加工による基板１０の内部へ改質領域を形成する方法を説明する図である。
ここでは、ＬＥＤ１２、電極１３ａおよび１３ｂは、よく知られた方法によって形成されるので、ＬＥＤ１２、電極１３ａおよび１３ｂの形成法の詳細については説明を省略する。そして、基板１０が金属リング１６に保持された粘着シート１５に貼り付けられた基板ユニット３０が、吸着ステージ５２に設置されてからのレーザ加工について説明する。
【００２７】
第１の実施の形態では、レーザ光発生部４１は、基板裏面１０ｂを“０”（基準面）として、基板裏面１０ｂから深い距離の位置（距離ｄ１）と、それに比べて浅い距離の位置（距離ｄ２）とに集光したレーザ光４５を照射する。すなわち、レーザ光発生部４１は、基板裏面１０ｂから複数の距離毎に改質領域を形成する。レーザ光発生部４１は、始めに、基板裏面１０ｂから深い距離に改質領域を形成し、次に、基板裏面１０ｂから浅い距離に改質領域を形成する。
【００２８】
図３（ａ１）および（ａ２）は、レーザ光４５が入射する表面である基板裏面１０ｂから深い距離の位置（距離ｄ１）に改質領域を形成する工程を示す。図３（ａ１）は、吸着ステージ５２に設置された基板ユニット３０の図１（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、図３（ａ２）は、同じく図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。図３（ａ１）には、吸着ステージ５２上にセットされた、金属リング１６、粘着シート１５、基板１０、基板表面１０ａに形成されたＬＥＤ１２および割り溝１４、基板１０に想定された切断予定線２１ａおよび切断予定面２２ａが示されている。なお、図３（ａ１）には、２つの切断予定面２２ａのみを示した。
一方、図３（ａ２）に示した、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での基板ユニット３０の断面は、切断予定面２２ａでの断面である。このため、図３（ａ２）には、図３（ａ１）のＬＥＤ１２の代わりに、割り溝１４が示されている。
【００２９】
図３（ａ１）に示すように、レーザ光４５は、基板裏面１０ｂから入射され、光学系４４により、基板裏面１０ｂから距離ｄ１の切断予定面２２ａ内に集光されている。
そして、図３（ａ２）に示すように、レーザ光４５は、吸着ステージ５２のＸ方向への移動とともに、パルス発振に伴って、複数の改質領域２３を繰り返して形成する。レーザ光４５のパルス発振周波数は、例えば、１５，０００〜３０，０００Ｈｚ、吸着ステージ５２の移動速度は１００〜５００ｍｍ／ｓｅｃで設定する。
【００３０】
次に、図３（ｂ１）および（ｂ２）は、基板裏面１０ｂから浅い距離の位置（距離ｄ２）に改質領域を形成する工程を示す。図３（ｂ１）は、吸着ステージ５２に設置された基板ユニット３０の図１（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図、図３（ｂ２）は、同じく図１（ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。そして、図３（ｂ１）および（ｂ２）に示されたそれぞれの断面は、図３（ａ１）および（ａ２）と同じ断面である。図３（ｂ１）および（ｂ２）に示すように、基板１０内の基板裏面１０ｂから距離ｄ１の位置には、すでに、改質領域２３が形成されている。
図３（ｂ１）に示すように、レーザ光４５は、基板裏面１０ｂから距離ｄ２（ｄ２＜ｄ１）の位置に集光されている。そして、図３（ｂ２）に示すように、レーザ光４５は、吸着ステージ５２のＸ方向への移動とともに、パルス発振に伴って、複数の改質領域２４を繰り返して形成する。
【００３１】
以上説明したように、第１の実施の形態では、基板１０に想定された切断予定面２２ａ内の、基板裏面１０ｂから２つの距離の位置に、レーザ光４５の集光点を結ぶようにして、改質領域２３および２４を形成している。すなわち、基板１０内には改質領域２３と改質領域２４とが２段にわたって形成されている。
【００３２】
そして、改質領域２３および２４は、集光された強いレーザ光４５によりクラックが形成された領域または溶融した領域であって、レーザ光４５を照射しない領域に比べて、強度が低い。それで、改質領域２３および２４は、ブレーキング工程においてブレードなどを押し当てると容易に破壊を開始する起点となる。
すなわち、第１の実施の形態では、基板１０内に２段に改質領域を形成することで、基板１０をチップ２０に切断できるようにしている。
【００３３】
なお、第１の実施の形態では、基板裏面１０ｂから深い距離の位置（ｄ１）に改質領域２３を形成した後、浅い距離の位置（ｄ２）に改質領域２４が形成される。すなわち、改質領域の形成は、レーザ光４５が入射する表面からの距離が大きい方から、小さい方へと行われている。これは次の理由による。もし逆に、浅い位置（ｄ２）に改質領域２４を形成した後、深い位置（ｄ１）に改質領域２３を形成すると、レーザ光４５が浅い位置（ｄ２）に形成された改質領域２４を通過して、深い位置（ｄ１）に集光される。すると、レーザ光４５は、改質領域２４によって散乱されるなどの影響を受けるため、改質領域２３の形成がしづらくなる。
【００３４】
図４は、第１の実施の形態におけるレーザ加工方法のフローチャートである。
なお、図４は、レーザ加工装置５０のロードカセットエレベータ５７に、レーザ加工する基板ユニット３０が収納されたロードカセット５７ａがセットされ、さらにアンロードカセットエレベータ５８に、空のアンロードカセット５８ａがセットされた後のフローを示している。
【００３５】
図５は、第１の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光４５が基板１０を走査する方向を示す図である。図５（ａ）はレーザ光４５が基板１０をＸ方向に走査する第１走査、（ｂ）は同じくＹ方向に走査する第２走査、（ｃ）はレーザ光４５が基板１０を再びＸ方向に走査する第３走査、（ｄ）は同じく再びＹ方向に走査する第４走査を示す。
以下では、図５を参照しつつ、図４のフローチャートに基づいて、レーザ加工の方法を説明する。
【００３６】
まず、レーザ加工装置５０は、ロボットアームにより、１枚目の基板ユニット３０をロードカセット５７から吸着ステージ５２に移送する（ステップ１０１）。そして、吸着ステージ５２が基板ユニット３０を真空吸着する。このとき、レーザ加工装置５０の制御部６１は、吸着ステージ５２をＸ方向、Ｙ方向に移動し、かつθ軸方向に回転して、基板１０のｘ方向が、Ｘ方向に向くように位置合わせする。
【００３７】
次に、制御部６１は、基板１０と粘着シート１５の厚さを測定し、基板裏面１０ｂを基準面（“０”）として設定する（ステップ１０２）。
なお、基板１０と粘着シート１５の厚さは、基板ユニット３０の有無における、光学系４４により測定した集光点までの距離の差から求めうる。
【００３８】
Ｘ方向、Ｙ方向およびθ軸方向について、基板１０の精密な位置合わせ（アライメント）が行なわれる（ステップ１０３）。ここでは、切断予定線２１ａ、２１ｂとレーザ光４５の照射位置を一致させ、レーザ光４５が、基板１０に想定された切断予定線２１ａ、２１ｂに沿って走査されるように、吸着ステージ５２の位置が設定される。この設定は、レーザ加工装置５０の運転者が目視で行ってもよく、制御部６１が、撮像部６２の撮像した基板１０の画像に基づいて、自動的に行ってもよい。
この後、制御部６１は、基板１０のサイズおよび予め設定された走査の間隔に基づいて、自動的にＸ方向およびＹ方向に吸着ステージ５２を移動させ、レーザ光４５を基板１０に照射する。
【００３９】
始めに、基板１０内の基板裏面１０ｂから深い位置（ｄ１）にレーザ光４５を照射して、改質領域２３を形成する工程を説明する。
制御部６１は、レーザ光４５の集光点の位置を、基板裏面１０ｂを“０”として、ｄ１の距離に設定する（ステップ１０４）。一例として、ｄ１を−３５μｍとする。
なお、集光点の位置の設定は、光学系４４の集光点の調整で行いうる。また、吸着ステージ５２をＺ方向に移動させることで行ってもよい。
【００４０】
次に、Ｘ方向に改質領域を形成する第１走査を行う（ステップ１０５）。なお、後述するように、第１走査では、Ｘ方向および−Ｘ方向に向けて改質領域を形成するが、これらをまとめてＸ方向に改質領域を形成（Ｘ方向改質領域形成）すると呼ぶ。
レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０４で設定されたｄ１＝−３５μｍである。
第１走査では、図５（ａ）に示すように、制御部６１は、吸着ステージ５２を、基板１０のＵ端部側でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ位置に移動し、レーザ光４５が照射されるようにする。
次に、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２をＸ方向へ移動し、レーザ光４５がＲ端部側からＬ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ａに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、Ｌ端部側で基板１０から外れると、吸着ステージ５２をＹ方向へ移動する。
【００４１】
その後、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２を−Ｘ方向へ移動し、レーザ光４５がＬ端部側からＲ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ａに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、Ｒ端部側で基板裏面１０ｂから外れると、吸着ステージ５２を再びＹ方向へ移動する。
【００４２】
このように、第１走査では、制御部６１は、吸着ステージ５２にＸ（−Ｘ）方向へとＹ方向へとの移動を繰り返させることにより、Ｓｔａｒｔ位置から、基板１０のＤ端部側でかつＬ端部側で基板１０の外に設けられたＥｎｄ位置まで、レーザ光４５を走査する。
すなわち、第１走査では、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ１で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＵ端部側の切断予定線２１ａから基板１０の外周の他方の端部であるＤ端部側の切断予定線２１ａへとレーザ加工が進んで、改質領域２３を形成していく。
【００４３】
なお、Ｘ方向への移動距離は、基板１０のサイズよって定められる。例えば、Ｘ方向への移動距離が、基板１０のサイズ（直径）より大きい値であると、基板１０のＲ端部側からＬ端部側までレーザ加工がされる。
一方、Ｙ方向への移動距離は、チップサイズで定められる。例えば、基板１０のｙ方向のチップサイズを２４０μｍ（ｐｖ）とすると、直径４インチの基板１０に対して切断予定線２１ａは４００本となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板１０を４００回走査することとなる。
また、一例として、第１走査におけるレーザ光４５の出力は６５ｍＷである。
【００４４】
なお、ここでは、レーザ光４５は、基板１０のＬ端部側またはＲ端部側で折り返して、一筆書きの要領で走査されている。しかし、例えば、レーザ光４５を照射しながらＲ端部側からＬ端部側に走査した後、レーザ光４５を照射せずにＲ端部側に戻って、再びレーザ光４５を照射しながらＬ端部側へと走査してもよい。この逆であってもよい。
また、基板１０の端部であるＵ端部側に設けられた切断予定線２１ａから同じく基板１０の端部であるＤ端部側に設けられた切断予定線２１ａへと走査したが、Ｄ端部側に設けられた切断予定線２１ａからＵ端部側に設けられた切断予定線２１ａへと走査してもよい。
さらに、Ｓｔａｒｔ位置とＥｎｄ位置は、例であって、レーザ加工装置５０および基板１０のサイズ、チップ２０のサイズによって変更しうる。
【００４５】
Ｙ方向に改質領域を形成する第２走査を行う（ステップ１０６）。なお、後述するように、第２走査では、Ｙ方向および−Ｙ方向に向けて改質領域を形成するが、これらをまとめてＹ方向に改質領域を形成（Ｙ方向改質領域形成）すると呼ぶ。
レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０４で設定されたｄ１＝−３５μｍである。
第２走査では、図５（ｂ）に示すように、まず、制御部６１は、吸着ステージ５２を、基板１０のＵ端部側でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ位置に移動する。
次に、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２をＹ方向へ移動し、レーザ光４５がＵ端部側からＤ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ｂに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、基板１０のＤ端部側で、基板裏面１０ｂから外れると、吸着ステージ５２を−Ｘ方向へ移動する。
その後、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２を―Ｙ方向へ移動し、レーザ光４５がＤ端部側からＵ端部側へと基板１０を横切りつつ照射されるようにする。このようにして、切断予定線２１ｂに沿って、基板１０内に改質領域２３を形成する。そして、レーザ光４５の位置が、基板１０のＵ端部側で、基板裏面１０ｂから外れると、吸着ステージ５２を再びＸ方向へ移動する。
【００４６】
このように、第２走査では、制御部６１は、吸着ステージ５２をＹ（−Ｙ）方向へとＸ方向へとの移動を繰り返させることにより、Ｓｔａｒｔ位置から、基板１０のＤ端部側でかつＬ端部側で基板１０の外に設けられたＥｎｄ位置まで、レーザ光４５を走査する。
すなわち、第２走査では、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ２で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＲ端部の切断予定線２１ａから基板１０の外周の他方の端部であるＬ端部の切断予定線２１ａへとレーザ加工が進んで、改質領域２３を形成していく。
【００４７】
なお、Ｙ方向への移動距離は、基板１０のサイズによって定められる。例えば、Ｙ方向への移動距離が、基板１０のサイズ（直径）より大きい値であると、基板１０のＵ端部側からＤ端部側までレーザ加工がされる。
一方、Ｘ方向への移動距離は、チップサイズで定められる。例えば、基板１０のｘ方向のチップサイズを６００μｍ（ｐｈ）とすると、直径４インチの基板１０に対して切断予定線２１ｂは１７０本となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板１０を１７０回走査する。
また、一例として、第２走査におけるレーザ光４５の出力は５０ｍＷである。この出力は、第１走査の場合（６５ｍＷ）より小さい。レーザ光４５の出力の違いについては後述する。
【００４８】
ここでは、レーザ光４５は、基板１０のＵ端部側またはＤ端部側で折り返して、一筆書きの要領で走査されている。しかし、例えば、レーザ光４５を照射しながらＵ端部側からＤ端部側に走査した後、レーザ光４５を照射しないでＵ端部側に戻って、再びレーザ光４５を照射しながらＤ端部側へと走査してもよい。
また、Ｒ端部側の切断予定線２１ａからＬ端部側の切断予定線２１ａへと、矢印ｔ２の方向に走査したが、Ｌ端部側の切断予定線２１ａからＲ端部側の切断予定線２１ａへと、矢印ｔ２と反対方向に走査してもよい。
さらに、Ｓｔａｒｔ位置とＥｎｄ位置は、例であって、レーザ加工装置５０および基板１０のサイズ、チップ２０のサイズによって変更しうる。
【００４９】
これで、基板裏面１０ｂから基板１０の深い距離の位置（ｄ１）にレーザ光４５を照射して、改質領域２３を形成する工程が終了する。
なお、基板１０内には、切断予定線２１ａと２１ｂに沿って、改質領域２３が形成されている。しかし、前述したように、第１の実施の形態では、２段に改質領域を形成することで、基板１０を切断することとしているので、改質領域２３のみでは基板１０を切断するには不十分である。
【００５０】
次に、基板裏面１０ｂから基板１０の浅い距離の位置（ｄ２）にレーザ光４５を照射して、改質領域２４を形成する工程を説明する。なお、レーザ光４５は、前述した基板裏面１０ｂから基板１０の深い位置（ｄ１）に照射したのと同じ切断予定線２１ａおよび２１ｂに沿って照射される。したがって、レーザ光４５の照射によって形成される改質領域は、基板裏面１０ｂから距離の異なる位置に２段に形成されることになる。
【００５１】
制御部６１は、レーザ光４５の集光点の位置を、基板裏面１０ｂを“０”として、ｄ２の位置に設定する（ステップ１０７）。一例として、ｄ２は−２５μｍである。したがって、基板１０内のｄ２の位置は、ｄ１（−３５μｍ）の位置に比べ、基板裏面１０ｂから浅い距離の位置となる。
【００５２】
そして、Ｘ方向に改質領域を形成する第３走査を行う（ステップ１０８およびステップ１０９）。なお、第３走査は、ステップ１０８の第３−１走査とステップ１０９の第３−２走査の２つのステップに分けられている。
さて、第３走査では、図５（ｃ）に示すように、基板１０を２つの領域ＡＵとＡＤとに分けて、レーザ光４５を照射している。領域ＡＵは、基板１０のＵ端部から基板１０の中央部（Ｃ部）までの領域であり、領域ＡＤは、基板１０のＤ端部から基板１０の中央部（Ｃ部）までの領域である。
そして、第３−１走査では、領域ＡＵを、第３−２走査では、領域ＡＤをレーザ加工する。
【００５３】
まず、領域ＡＵをレーザ加工する第３−１走査（ステップ１０８）を説明する。なお、レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０７で設定されたｄ２＝−２５μｍである。
第３−１走査では、図５（ｃ）に示すように、第１走査であるステップ１０５と同様に、制御部６１は、基板１０のＵ端部側でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ１位置から、切断予定線２１ａに沿って、レーザ光４５の照射が開始する。そして、矢印ｔ３１の方向に、レーザ光４５の走査が進んでいく。そして、レーザ光４５は、基板１０の中央部でかつＲ端部側で基板１０の外に設けられたＥｎｄ１位置で終了する。
【００５４】
すなわち、第１の加工方法の一例としての第３−１走査では、領域ＡＵにおいて、矢印ｔ３１で示すように、基板１０の外周の一方の端部であるＵ端部の切断予定線２１ａから基板１０の中央部（Ｃ部）の切断予定線２１ａへと進んで、改質領域２４を形成していく。
このとき、第３−１走査における、切断予定線２１ａは、第１走査（４００本）での半分（２００本）となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板裏面１０ｂ上を２００回走査する。
また、一例として、第３−１走査におけるレーザ光４５の出力は７５ｍＷである。この出力の値は、第１走査の場合（６５ｍＷ）より大きい。このレーザ光４５の出力の違いについては後述する。
【００５５】
次に、領域ＡＤに対する第３−２走査（ステップ１０９）を説明する。なお、レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０７で設定されたｄ２＝−２５μｍである。
第３−２走査では、図５（ｃ）に示すように、前述した第３−１走査と異なり、制御部６１は、吸着ステージ５２を、基板１０のＤ端部側でかつＬ端部側で基板１０の外に設けられたＳｔａｒｔ２位置に移動する。そして、制御部６１は、レーザ光４５を照射しつつ、吸着ステージ５２を、切断予定線２１ａに沿って移動させる。そして、矢印ｔ３２の方向に、レーザ光４５の走査が進んでいく。そして、レーザ光４５は、基板１０の中央部でかつＲ端部側の基板１０の外に設けられたＥｎｄ２位置で終了する。
【００５６】
すなわち、第２の加工方法の一例としての第３−２走査では、領域ＡＤにおいて、矢印ｔ３２で示すように、基板１０の外周の他方の端部であるＤ端部の切断予定線２１ａから基板１０の中央部（Ｃ部）の切断予定線２１ａへと進んで、改質領域２４を形成していく。
このとき、第３−２走査における、切断予定線２１ａは、第１走査（４００本）での半分（２００本）となり、レーザ光４５は、折り返しながら、基板裏面１０ｂ上を２００回走査する。
また、一例として、第３−２走査におけるレーザ光４５の出力は７５ｍＷで第３−１走査と同じである。
【００５７】
以上説明したように、第３−１走査と第３−２走査とは、矢印ｔ３１と矢印ｔ３２で示すように、レーザ加工は、基板１０の外周の端部から中央部に進んでいく。
【００５８】
次に、Ｙ方向に改質領域を形成する第４走査を行う（ステップ１１０）。なお、レーザ光４５の集光点の位置は、ステップ１０７で設定されたｄ２＝−２５μｍである。
第４走査では、図５（ｄ）に示すように、第２走査であるステップ１０６と同様に、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ４で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＲ端部の切断予定線２１ｂから基板１０の外周の他方の端部であるＬ端部の切断予定線２１ｂへとレーザ加工が進んで、改質領域２４を形成していく。
このとき、第４走査における、切断予定線２１ｂは、第２走査と同じ１７０本となる。このため、第４走査における、レーザ光４５は、基板裏面１０ｂ上を折り返しながら１７０回走査することになる。
また、一例として、第４走査におけるレーザ光４５の出力は５５ｍＷである。この出力の値は、第２走査の場合（５０ｍＷ）より大きい。このレーザ光４５の出力の違いについては後述する。
【００５９】
これで、１枚目の基板ユニット３０について、基板裏面１０ｂから基板１０の深い距離の位置（ｄ１）と浅い距離の位置（ｄ２）にレーザ光４５を照射して、改質領域２３と２４を形成する工程が終了する。
すると、制御部６１は、ロボットアームにより、基板ユニット３０を吸着ステージ５２からアンロードカセット５８ａに移送する（ステップ１１１）。
そして、制御部６１は、ロードカセット５７ａに基板ユニット３０が残っているか否かを判別する（ステップ１１２）。そして、制御部６１は、ロードカセット５７ａが、基板ユニット３０は残っていない（空）と判断した場合には、レーザ加工を終了する。制御部６１は、ロードカセット５７ａが、基板ユニット３０が残っていると判断した場合には、ステップ１０１に戻って、次の基板ユニット３０についてレーザ加工を行う。以下同様に、制御部６１は、ロードカセット５７ａに収納されたすべての基板ユニット３０に対してレーザ加工を行なう。
【００６０】
以上説明したように、第１の実施の形態では、第１走査および第３走査において、基板１０の切断予定線２１ａに沿って、Ｘ方向に、基板裏面１０ｂからの異なる距離で、レーザ光４５を照射している。また、第２走査および第４走査において、基板１０の切断予定線２１ｂに沿って、Ｙ方向に、基板裏面１０ｂからの異なる距離で、レーザ光４５を照射している。そして、第３走査を、第３−１走査と第３−２走査との２つに分け、基板裏面１０ｂを２つに分けたそれぞれの領域に対して、それぞれ基板１０の端部から中央部へとレーザ加工が進んでいくようにしている。
【００６１】
図６は、前述した第１走査から第４走査における、走査方向、基板裏面１０ｂからの距離、レーザ光４５の出力の値、走査ピッチ、加工本数を示す。
前述したように、第１走査と第３走査とは、同じＸ方向の走査であるが、基板裏面１０ｂからの距離が異なる。そして、レーザ光４５の出力が第１走査（６５ｍＷ）に比べて第３走査（７５ｍＷ）が大きい。これは次の理由による。第１走査では、レーザ光４５の集光点は、基板裏面１０ｂからの深い位置に設定されているため、基板表面１０ａに形成されたＬＥＤ１２に近い。そこで、レーザ光４５の照射による温度上昇やレーザ光４５の照射によるダメージなどで、ＬＥＤ１２の特性が劣化する恐れがある。そこで、第１走査では、レーザ光４５の出力を小さくしている。また、レーザ加工後のブレーキング工程において、容易に基板１０をチップ２０に切断できるように、第３走査におけるレーザ光４５の出力を大きな値に設定している。すなわち、レーザ光が入射する基板裏面１０ｂからの距離が小さいほど、レーザ光４５の出力が大きい。
また、レーザ光４５の出力が第２走査（５０ｍＷ）の場合に比べて第４走査（５５ｍＷ）が大きいのも同じ理由による。
【００６２】
一方、レーザ光４５の出力は第１走査（６５ｍＷ）の場合に比べ第２走査（５０ｍＷ）の場合が小さい。これは次の理由による。第１走査のＸ方向の切断予定面２２ａは、単結晶サファイアのＡ面（１１２０）で、劈開面ではないため、割れにくい。これに対し、第２走査のＹ方向の切断予定面は、単結晶サファイアのＭ面（１１００）で、劈開面にあたり、割れやすい。つまり、切断予定線２１ａは、劈開面に沿う方向とは異なる方向にあたり、切断予定線２１ｂは、劈開面に沿う方向にあたる。
【００６３】
このため、劈開面に沿う方向の切断予定線２１ｂへのレーザ光４５である第２走査のレーザ光４５の出力を、劈開面に沿う方向とは異なる切断予定線２１ａへの第１走査の場合に比べ小さく設定している。このため、第２走査でのレーザ光４５の出力は、第１走査での場合に比べ、小さく設定されている。
また、第４走査（５５ｍＷ）の場合のレーザ光４５の出力が、第３走査（７５ｍＷ）の場合に比べ小さいのも同じ理由による。
【００６４】
図７は、第１の実施の形態を用いない場合におけるレーザ光４５が基板１０を走査する方向を示す図である。
第１の実施の形態を用いない場合と第１の実施の形態とを比較すると、第３走査である図７（ｃ）が、第１の実施の形態の図５（ｃ）と異なっている。すなわち、第１の実施の形態を用いない場合では、第３走査において、レーザ加工は、基板１０を１つの領域として、矢印ｔ３で示す一方向に、基板１０の外周の一方の端部であるＵ端部の切断予定線２１ａから外周の他方の端部であるＤ端部の切断予定線２１ａへと進んで、改質領域２４を形成していく。
つまり、第１の実施の形態を用いない場合は、図４に示した第１の実施の形態のフローチャートにおいて、第３走査をステップ１０８とＳ１０９とに分けることなく、ステップ１０５の第１走査と同様に行っている。
なお、第１の実施の形態を用いない場合の第３走査において、レーザ光４５の出力は、一例として、第１の実施の形態における第３−１走査と同じく、７５ｍＷである。
そして、他の走査（第１走査、第２走査、第４走査）は、第１の実施の形態と同じである。
【００６５】
図８（ａ）は、第１の実施の形態におけるレーザ加工方法により加工されたチップ２０の断面を説明する図である。図１（ａ）は、基板ユニット３０のＡ−Ａ’線での断面である。第１の実施の形態においては、改質領域２３および２４は、切断予定面２２ａ内に形成されている。よって、ブレーキング工程において、改質領域２３および２４と割り溝１４とを結んだ面である切断予定面２２ａにクラックが生じて、基板１０はチップ２０に切断される。よって、チップ２０の断面は、基板表面１０ａおよび基板裏面１０ｂに対して垂直に形成される。このように、チップ２０は、予め定められた断面形状となり、形状不良が抑制できる。
【００６６】
一方、図８（ｂ）は、第１の実施の形態を用いない場合のレーザ加工方法により加工されたチップ２０の断面を説明する図である。この断面は、図８（ａ）と同様に、図１（ａ）のＡ−Ａ’線での断面である。第３走査において、レーザ加工が、基板１０のＤ端に近づくと、レーザ光４５の照射の途上において、矢印Ｐ１に示すように、基板１０に部分的な切断が生じ、基板１０の一部がＤ端部側にずれ（ずれｇ）ることがある。すると、レーザ光４５は、矢印Ｐ２で示すように、もはや切断予定面２２ａ内に照射されず、切断予定線２１ａからずれた位置（ずれｇ）に改質領域２４を形成する。すると、改質領域２３、２４と割り溝１４とを結んだ面は、切断予定面２２ａと一致しない。このため、チップ２０の断面には、ずれｇに起因して張り出し部分や欠けた部分が生じる。このため、チップ２０は、予め定められた断面形状から外れて、形状不良となる。
【００６７】
ずれは、第３走査において、レーザ加工が、基板１０のＵ端部側からＤ端部側に向かって行われるとすると、走査が基板１０の中央部（Ｃ部）を越えて、Ｄ端部側に進んで来たときに発生しやすい。
前述したように、第３走査では、後のブレーキング工程で確実に基板１０がチップ２０に切断されるよう、第１走査に比べてレーザ光４５の出力を上げている。このため、第３走査において、レーザ光４５が照射された基板１０は、チップ２０に分離する寸前の状態になっている。このため、第３走査において、レーザ光４５が照射された基板１０の部分は、切断予定線２１ａで動きやすくなっており、吸着ステージ５２との密着性が増していると考えられる。
【００６８】
一方、第３走査において、まだレーザ光４５が照射されていない基板１０の部分は、切断予定線２１ａにおいて動きづらい状態のままである。また、基板１０は、ＬＥＤ１２の作成などによる応力の発生により反りを有している。このため、基板１０は、もともと吸着ステージ５２との密着が弱いと考えられる。
このことから、第３走査において、レーザ光４５が照射された部分が基板１０の中央を越えて広くなり、この部分の吸着ステージ５２への密着性が増しているところに、レーザ光４５の照射により、たまたま基板１０にクラック等が入ると、吸着ステージ５２への密着性が弱い、レーザ光４５が照射されていない基板１０の残りの部分がずれる（動く）ことになると思われる。
これにより、ずれた基板１０の部分の切断予定線２１ａは、レーザ光４５の照射位置からずれることになる。
【００６９】
これに対し、第１の実施の形態では、第３走査において、レーザ加工は、基板裏面１０ｂを２つの領域に分け、それぞれの領域において、基板１０の端部から中央部へと向かうように設定されている。
このようにすると、第３−１走査において、レーザ光４５が照射された基板１０のＵ端部側から、吸着ステージ５２への密着性が向上する。一方、第３−１走査においてレーザ光４５が照射されていない基板１０の残りの部分は、レーザ光４５が照射された基板１０のＵ端部側より、面積が大きく、全体として吸着ステージ５２に吸着されている。したがって、例え、レーザ光４５の照射によって、部分的な切断が生じたとしても、横方向の力は、基板１０のレーザ光４５が照射された部分およびレーザ光４５が照射されていない部分のいずれをも動かすことができず、ずれ（動か）が生じないと考えられる。
【００７０】
一方、第３−２走査において、レーザ光４５が照射された基板１０のＤ端部側から、吸着ステージ５２への密着性が向上する。そして、基板１０のＵ端部側は、第３−２走査により、すでに吸着ステージ５２への密着性が増している。したがって、例え、レーザ光４５の照射によって、部分的な切断が生じたとしても、それによって生じた横方向の力は、基板１０のレーザ光４５が照射された基板１０のＤ端部側の部分および第３−１走査でレーザ光４５が照射された基板１０のＡＵ領域とも、動かすことができない。これにより、第３−２走査において、まだレーザ照射がされていない部分もずれを生じないと考えられる。
このようなことから、第１の実施の形態において、形成される改質領域２３、２４が想定された切断予定線２１ａ、２１ｂからずれるのを抑制することができる。
【００７１】
なお、Ｙ方向に改質領域２３、２４を形成する第４走査において、ずれが生じないのは、前述したように、Ｙ方向の切断予定線２１ｂは劈開面に沿う方向であって、基板１０が割れやすいため、レーザ光４５の出力を基板１０がチップ２０に分離する寸前の状態とするまで上げることを要しないからと思われる。
したがって、第１の実施例の第３−１走査および第３−２走査のように、基板裏面１０ｂを複数の領域に分け、基板１０の外周の一方の端部から中央部にかけて行うレーザ加工は、切断予定線２１ａのように、切断予定線が劈開面に沿う方向とは異なった方向に想定されている場合に適用するのが好ましい。
【００７２】
よって、基板裏面１０ｂを複数の領域に分け、基板１０の外周の一方の端部から中央部にかけて行うレーザ加工は、その切断予定線２１ａ、２１ｂについてのレーザ光４５が入射する基板１０の表面から距離を変えて行う複数回のレーザ照射のうち、最終回であるのが好ましい。
なお、本実施の形態では、基板裏面１０ｂを２つの領域に分けて行った第３走査は、Ｘ方向の切断予定線２１ａにおける最終回である。
【００７３】
（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光４５が基板１０を走査する方向を示す図である。
第２の実施の形態においても、図１に示す基板ユニット３０、図２に示すレーザ加工装置５０、図３に示すレーザ加工による基板１０の内部への改質領域２３、２４を形成する方法は、第１の実施の形態と同じである。
【００７４】
第２の実施の形態と第１の実施の形態との違いは、図９（ｃ）に示す第３走査において、基板１０が３つの領域に分かれていることにある。すなわち、基板１０は、Ｕ端部から中央部への領域ＢＵと、Ｄ端部から中央部への領域ＢＤと、中央部の領域ＢＣである。そして、第３走査は、領域ＢＵに対する第３−１走査、領域ＢＤに対する第３−２走査、領域ＢＣに対する第３−３走査に分かれ、これらが順に行われる。
【００７５】
第３−１走査は、第１の実施の形態の第３−１走査と同様に、レーザ加工は領域ＢＵに対して、Ｕ端部から中央部に向けて進む。第３−２走査は、第１の実施の形態の第３−２走査と同様に、レーザ加工は領域ＢＤに対して、Ｄ端部から中央部に向けて進む。なお、レーザ加工の詳細は、第１の実施の形態と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００７６】
最後に、第３−３走査において、レーザ加工は領域ＢＣに対して、行われる。第３−１走査および第３−２走査の後であれば、前述したように、領域ＢＵおよび領域ＢＤはずれ（動か）ないように吸着ステージ５２に吸着されている。よって、中央部（Ｃ部）の領域ＢＣはこれらの領域に挟まれて動かない。そこで、第３−３走査は、領域ＢＣの、領域ＢＵまたは領域ＢＤのいずれの側から始めてもよい。
【００７７】
すなわち、第２の実施の形態において、基板１０の端部の領域について、レーザ加工を端部から中央部に進むように行い、その後に、中央部の領域について、レーザ加工を行えばよい。
他の走査（第１走査、第２走査、第４走査）は、第１の実施の形態と同じである。
このようにすることで、第１の実施の形態と同様に、形成される改質領域２３、２４が想定された切断予定線２１ａ、２１ｂからずれることを抑制できる。
なお、第２の実施の形態では、基板１０を、３つの領域に分けたが、３を超える領域に分けてもよい。
【００７８】
第１および第２の実施の形態において、エキシマ励起のパルスレーザ光として、波長２６６ｎｍのものを用いることができる。また、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ、ＹＬＦ（リチウム・イットリウム・フロライド）レーザを用いてもよい。
【００７９】
さらに、第１および第２の本実施の形態では、基板裏面１０ｂからの距離を変えて、改質領域２３、２４を２回形成したが、基板裏面１０ｂからの位置を３つとして、１つの切断予定線２１ａまたは２１ｂに対して改質領域を３回形成してもよい。このときは、３回目の走査において、基板裏面１０ｂを複数の領域に分けて、基板１０の端部の領域について、レーザ加工を基板１０の端部から中央部へ向けて行えばよい。また、３回以上としてもよい。さらに、基板裏面１０ｂからの位置は、基板１０の厚さなどを考慮して設定してよい。
そして、本実施の形態におけるＸ方向とＹ方向の走査の順を、Ｘ方向の次にＹ方向としたが、逆にＹ方向の次にＸ方向としてもよい。さらに、本実施の形態では、レーザ光４５の走査をＸ方向とＹ方向で交互にしたが、一方の方向を重ねて行ってもよい。
本実施の形態では、レーザ光４５の出力を基板裏面１０ｂからの距離によって変更したが、同じでもよく、基板裏面１０ｂからの距離が大きい場合のレーザ光４５の出力を、距離が小さい場合より、大きく設定してもよい。
【００８０】
本実施の形態では、割り溝１４を形成した基板１０を用いたが、割り溝１４を設けない基板１０であってもよい。
【００８１】
本実施の形態では、基板１０として、単結晶サファイアとしたが、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ系の半導体やガラス、セラミクスなどであってもよい。
また、本発明のレーザ加工方法は、ＩＩＩ族窒化物半導体からなる発光素子の製造方法に限定されることなく、ＩＩＩ族窒化物半導体以外の発光素子（ＬＥＤ）やＬＳＩ等の集積回路や、機構系を電気・電子回路とともに組み込んだＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施の形態において用いられる基板を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態において用いられるレーザ加工装置を説明する図である。
【図３】第１の実施の形態における、レーザ加工による基板の内部へ改質領域を形成する方法を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態におけるレーザ加工方法のフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光が基板を走査する方向を示す図である。
【図６】第１の実施の形態における走査方向、基板裏面からの距離、レーザ光の出力の値、走査ピッチ、加工本数を示す図である。
【図７】第１の実施の形態を用いない場合におけるレーザ光が基板を走査する方向を示す図である。
【図８】第１の実施の形態におけるチップの断面およびを第１の実施の形態を用いない場合のチップの断面を説明する図である。
【図９】第２の実施の形態におけるレーザ加工方法において、レーザ光が基板を走査する方向を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…基板、１１…オリエンテーションフラット（ＯＦ）、１２…ＬＥＤ、１３ａ、１３ｂ…電極、１５…粘着シート、１６…金属リング、２０…チップ、２１ａ、２１ｂ…切断予定線、２２ａ…切断予定面、３０…基板ユニット、４１…レーザ光発生部、４２…ダイクロイックミラー、４４…光学系、４５…レーザ光、５０…レーザ加工装置、５１…基体、５２…吸着ステージ、５５…支持体、５６…アーム、５７…ロードカセットエレベータ、５７ａ…ロードカセット、５８…アンロードカセットエレベータ、５８ａ…アンロードカセット、６１…制御部、６２…撮像部、６３…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基板に想定された切断予定線に基づいて、当該基板の一方の表面からの複数の距離に対して、集光したレーザ光を照射し、当該基板の内部に当該距離毎に改質領域を複数回にわたって形成するレーザ加工方法であって、
前記複数回のうち少なくとも１回は、
前記基板の外周の一方の端部から、当該基板の中央部に向かって前記改質領域を形成する第１の加工方法と、
前記基板の外周の他方の端部から、当該基板の中央部に向かって前記改質領域を形成する第２の加工方法と
を用いること
を特徴としたレーザ加工方法。
【請求項２】
前記切断予定線が前記基板の劈開面に沿う方向とは異なる方向に想定されている場合に、
前記第１の加工方法と前記第２の加工方法とにより、前記改質領域を形成すること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記基板に想定された前記切断予定線に対して行う前記改質領域の複数回の形成のうち、
最後の回に前記第１の加工方法と前記第２の加工方法とを用いること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記基板の内部に当該基板の一方の表面からの複数の距離に対して、当該距離毎の複数回の改質領域の形成が、
前記基板のレーザ光が入射する表面からの距離が大きい方から、小さい方へと行なわれること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記基板の内部に当該基板の一方の表面からの複数の距離に、当該距離毎に複数回にわたる改質領域の形成において、
前記基板のレーザ光が入射する表面からの距離が小さいほど、レーザ光の出力が大きいこと
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記基板が、Ｃ軸配向のサファイアであって、前記切断予定線が結晶面（１１００）に沿う方向とは異なる方向に想定されていること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順でエピタキシャル成長させる工程と、
前記エピタキシャル成長された基板上に複数の化合物半導体発光素子を形成する工程と、
前記化合物半導体発光素子を複数形成した後に請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレーザ加工方法を設けた工程と
を含むことを特徴する化合物半導体発光素子の製造方法。
【請求項１】
板状の基板に想定された切断予定線に基づいて、当該基板の一方の表面からの複数の距離に対して、集光したレーザ光を照射し、当該基板の内部に当該距離毎に改質領域を複数回にわたって形成するレーザ加工方法であって、
前記複数回のうち少なくとも１回は、
前記基板の外周の一方の端部から、当該基板の中央部に向かって前記改質領域を形成する第１の加工方法と、
前記基板の外周の他方の端部から、当該基板の中央部に向かって前記改質領域を形成する第２の加工方法と
を用いること
を特徴としたレーザ加工方法。
【請求項２】
前記切断予定線が前記基板の劈開面に沿う方向とは異なる方向に想定されている場合に、
前記第１の加工方法と前記第２の加工方法とにより、前記改質領域を形成すること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】
前記基板に想定された前記切断予定線に対して行う前記改質領域の複数回の形成のうち、
最後の回に前記第１の加工方法と前記第２の加工方法とを用いること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項４】
前記基板の内部に当該基板の一方の表面からの複数の距離に対して、当該距離毎の複数回の改質領域の形成が、
前記基板のレーザ光が入射する表面からの距離が大きい方から、小さい方へと行なわれること
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項５】
前記基板の内部に当該基板の一方の表面からの複数の距離に、当該距離毎に複数回にわたる改質領域の形成において、
前記基板のレーザ光が入射する表面からの距離が小さいほど、レーザ光の出力が大きいこと
を特徴とする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項６】
前記基板が、Ｃ軸配向のサファイアであって、前記切断予定線が結晶面（１１００）に沿う方向とは異なる方向に想定されていること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザ加工方法。
【請求項７】
基板上にｎ型半導体層、発光層及びｐ型半導体層をこの順でエピタキシャル成長させる工程と、
前記エピタキシャル成長された基板上に複数の化合物半導体発光素子を形成する工程と、
前記化合物半導体発光素子を複数形成した後に請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレーザ加工方法を設けた工程と
を含むことを特徴する化合物半導体発光素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２０５９００（Ｐ２０１０−２０５９００Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９３１１（Ｐ２００９−４９３１１）
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３日（２００９．３．３）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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