JP2010177395A - 基板切断方法および電子素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板をブレーキングによりチップに切断する際、基板の切断状況を判断できる基板切断方法およびその基板切断方法を用いた電子素子の製造方法を提供する。
【解決手段】撮像部が、切断線を挟んで基板上に形成した１組のターゲットの画像を撮像する（Ｓ１０１）。この画像から、抽出部がターゲットを抽出する（Ｓ１０２）。次いで、計測部がターゲット間の距離ｄ１を計測する（Ｓ１０３）。駆動部がブレードを基板に押圧（Ｓ１０４）すると、基板がブレードに押されてたわみ、基板の破壊が始まる。そこで、再び、撮像部がターゲットの画像を撮像し（Ｓ１０５）、この画像から抽出部がターゲットを抽出する（Ｓ１０６）。そして、計測部がターゲット間の距離ｄ２を計測する（Ｓ１０７）。そして、判定部がターゲット間の距離の変化量（ｄ２−ｄ１）から、基板の切断状態を判定する（Ｓ１０８）。
【選択図】図５

Description

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）するための基板切断方法およびその基板切断方法を用いた電子素子の製造方法に関する。

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として、ダイヤモンドツールで基板表面に傷をつけたのち、基板の劈開性を利用して、ローラを押し付けて機械的に切断するブレーキング法や、円盤状のダイヤモンドソーを回転させて基板を切削してするダイシング法が広く用いられている。ダイヤモンドソーを用いるダイシング法でも、基板を完全に切削する場合の他、基板の途中まで切り込みを入れ、その後にブレーキングによりチップに切断することも行われている。
また、近年、透過性の波長のレーザ光を対物レンズ光学系で集光して基板内部に焦点を結ぶように照射することにより、照射前に比べて強度が低い領域を基板内部に形成する、いわゆるステルスダイシング法が開発されている。この方法では、切り代が少なく、チッピングが少ない端面が得られる。しかし、基板内部に強度の低い領域が形成された状態では、基板は切断されておらず、つながった状態にある。このため、ブレーキングにより基板をチップに切断することが必要である。

特許文献１には、基板をチップに切断する方法およびそのための装置が記載されている。ここでの方法は、（１）レーザやスクライブ、ダイサー等により、切断する基板に予め破壊の起点となる溝または加工変質層を形成し、（２）破壊起点となる溝の反対面に先端が鋭角のブレードが当接するように調整した後、（３）衝撃力を与えてブレードを基板に押し込むことにより、基板をブレーキングにより切断するものである。

特開２００４−３９９３１号公報

一般に、基板をチップにブレーキングにより切断する際、切断されたチップの飛散を防ぐため、基板は粘着シートに貼り付けられている。
このため、基板にブレードを押し込んでも、基板が完全に切断されたかどうかの判断がしづらいという問題があった。すなわち、基板が切断されたかどうかを、基板にブレードを押し込む際の基板の画像や、押し込んだときの基板から発した音などにより、作業者が判断していた。そして、基板が切断されていない、または、基板の厚さ方向の一部しか切断されていない（半割）と判断された場合には、再度基板にブレードを押し込む工程を繰り返していた。
したがって、基板切断は、作業者の経験や勘に依存する面が多く、自動化できないという問題があった。

本発明の目的は、基板の切断状況を判断できる基板切断方法およびその基板切断方法を用いた電子素子の製造方法を提供することにある。

発明者らは、基板にブレードを押し込んだ際に、ブレードを押し込む位置を挟んで基板上に形成した１組の目印（ターゲット）間の距離が、基板のゆがみや切断に起因して変化することを利用して、その変化を計測することで、基板の切断状況を判断できることを見いだした。
すなわち、本発明が適用される基板切断方法は、一方の面に複数の電子素子が形成された基板に切断領域を形成する工程と、基板の他方の面の、切断領域の形成された位置に対応する位置に駆動部がブレードを押圧する工程と、ブレードを押圧する工程に際して、基板の一方の面上に形成された少なくとも１組のターゲットを撮像部が撮像する工程と、ターゲットの撮像結果から、抽出部が１組のターゲットを抽出し、計測部がブレードを押圧する工程におけるターゲット間の距離の変化量を計測する工程と、計測されたターゲット間の距離の変化量と、予め定められた設定値とによって、判定部が基板の切断状況を判定する工程と、を含むことを特徴とする。さらに、１組のターゲットは、好ましくは切断線を挟んで隣り合う１組のターゲットであることを特徴とする。

さらに、好ましくは、変化量が予め定められた設定値より小さい場合に、ブレードを押圧する工程から繰り返す工程をさらに含むことを特徴とする。この特徴により基板切断工程のより自動化が図れる。
また好ましくは、１組のターゲットのそれぞれは、基板に押圧したブレードを挟んで形成されていることを特徴とすることができる。
さらに、切断領域は、溝またはレーザ加工によってレーザ加工前よりも強度が低い領域であることが好ましい。
またさらに、基板は、粘着シートに貼り付けられていることが好ましく、チップの飛散を軽減できる利点がある。

他の観点から捉えると、本発明が適用される電子素子の製造方法は、基板上に形成された電子素子の製造方法であって、一方の面に複数の電子素子が形成された基板に切断領域を形成する工程と、基板の他方の面の、切断領域の形成された位置に対応する位置に駆動部がブレードを押圧する工程と、ブレードを押圧する工程に際して、基板の一方の面上に形成された少なくとも１組のターゲットを撮像部が撮像する工程と、ターゲットの撮像結果から、抽出部が１組のターゲットを抽出し、計測部がブレードを押圧する工程におけるターゲット間の距離の変化量を計測する工程と、計測されたターゲット間の距離の変化量と、予め定められた設定値とによって、判定部が基板の切断状況を判定する工程と、を含むことを特徴とする。さらに、１組のターゲットは、好ましくは切断線を挟んで隣り合う１組のターゲットであることを特徴とする。
ここで、電子素子の製造方法は、発光素子（ＬＥＤ）の製造方法であってよい。

本発明によって基板切断の状況を判定することにより、基板切断の工程を自動化できる効果がある。これにより、基板切断の状況をこれまでの人的な作業により判定する方法に比べ、切断製品の取得収率が向上し、生産性アップや大幅なコストダウンが実現できる。

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、正確な縮尺を用いていない。

図１は、本実施の形態に用いる基板１０の一例を説明する図である。この図１は、基板１０を表面から見た図であり、基板１０を貼り付ける粘着シート１５を取り付けた金属リング１６を合わせて示している。
基板１０は、例えば、外径４インチ（約１００ｍｍ）、厚さ１２０μｍの単結晶サファイアの基板である。基板１０には、電子素子の一例として、ＩＩＩ族窒化物半導体からなるｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層がこの順で積層され、複数の発光ダイオードＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子１１（以下ではＬＥＤ１１と呼ぶ）が形成されている。また、基板１０には、それぞれのＬＥＤ１１に電流を供給するための電極１２ａおよび１２ｂが設けられている。電極１２ａおよび１２ｂは、それぞれ、例えば直径１００μｍの円形形状をなしている。

基板１０とｎ型半導体層との間には、例えば、ＩＩＩ族窒化物化合物からなる中間層や下地層を成膜して、ｎ型半導体層、発光層、及びｐ型半導体層を順次積層する製造方法を採用するのが好ましく、例えば特開２００８−１２４０６０号公報に記載する方法に準じて中間層、下地層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層および電極等を有する、複数のＬＥＤ１１を備えた基板１０を準備してもよい。
また、基板１０の外径サイズ（インチ）や基板材料の厚さは任意に選ばれる。本発明においては、研磨・研削工程により基板材料の厚さを約５０μｍ〜３００μｍの範囲で好適に調整して使用される。

本発明においては使用できる基板材料としては、特に限定されず、各種材料を選択して用いることができ、例えば、サファイア、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）、シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化マンガン亜鉛鉄、酸化マグネシウムアルミニウム、ホウ化ジルコニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化リチウムガリウム、酸化リチウムアルミニウム、酸化ネオジウムガリウム、酸化ランタンストロンチウムアルミニウムタンタル、酸化ストロンチウムチタン、酸化チタン、ハフニウム、タングステン、モリブデン、窒化ガリウム等が挙げられ、中でもサファイア、炭化ケイ素（シリコンカーバイド：ＳｉＣ）が好ましい。

電極１２ａおよび１２ｂが設けられたＬＥＤ１１は、基板１０上に一定の間隔で配置されている。チップ２０は一例では矩形であり、図１では、幅ｐｈ、長さｐｖとしてそれぞれの間隔で表されている。しかしながら、チップ２０のサイズは、任意に選ばれ、例えば、ｐｈ＝２４０μｍ、ｐｖ＝５００μｍとする長方形型や、ｐｈ＝ｐｖ＝３５０μｍとする正方形型も用いられる。なお、チップ２０は、基板１０から切断され、それぞれがマウントされてパッケージ（ランプ）に使用される。図１における切断線Ｖ１〜Ｖ７およびＨ１〜Ｈ５は、基板１０をチップ２０に切断する際の切断箇所を示している。

本実施の形態では、基板１０上に形成された複数の目印（ターゲット）をカメラで撮像して、チップ２０に切断する際にそれらの間の距離を計測して、基板１０の切断状態を判断する。
ここでは、ターゲットの一例として、基板１０上に形成された電極１２ａおよび１２ｂを使用する。具体的には、チップ２０の短辺側を切断する場合（切断線Ｈ１〜Ｈ５）は、隣接する２つのチップ２０の隣り合う電極１２ａと電極１２ｂとの距離を計測する。例えば、ブレード５７（後述する図２参照）を挟んで隣り合う（すなわち切断線Ｈ３を挟んで隣り合う）、電極１２ａと電極１２ｂの間の距離ｄｈを計測する。また、チップ２０の長辺側を切断する場合（切断線Ｖ１〜Ｖ７）は、隣接する２つのチップ２０のそれぞれの電極１２ｂの間の距離を計測する。例えば、切断線Ｖ４を挟んで隣り合う、２つの電極１２ｂの間の距離ｄｖを計測する。

さらに、基板１０には、切断線Ｖ１〜Ｖ７およびＨ１〜Ｈ５に沿って、集光したエキシマ励起のパルスレーザ光を照射して形成された強度が低い切断領域２１が設けられている。切断領域２１は、照射前に比べ強度が低いので、基板１０をチップ２０に切断する際の破壊の起点になる。なお、エキシマ励起のパルスレーザ光の照射による強度が低い切断領域２１の形成法については後述する。

基板１０は、金属リング１６に取り付けられた粘着シート１５に貼り付けられている（後述する図４の（ｂ）参照）。粘着シート１５は、切断されたチップ２０を保持することで、切断後のチップ２０の飛散を防止する。ここでは、基板１０は、ＬＥＤ１１などを形成した表面１０ａ側が、粘着シート１５に貼り付けられている。よって、図１では、粘着シート１５を通して基板１０を見た状態が示されている。なお、粘着シート１５は透明であるので、基板１０上に形成されたターゲットをカメラで撮像できる。

また、一例であるが、金属リング１６は内径１９０ｍｍで、基板１０の直径４インチ（約１００ｍｍ）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、基板１０がチップ２０に切断された後に、金属リング１６の内側をシリンダにより押し上げられて、引き延ばされる。これにより、それぞれのチップ２０間の隙間が広げられ、パッケージへのマウント作業を容易にする。

図２は、本実施の形態が適用される基板切断装置５０の一例を説明する図である。
基板切断装置５０は、台等の上に設置されるための基体５１上に設けられ、基体５１上を前後方向（ｙ方向と呼ぶ。）に移動可能なステージ５２を備える。このステージ５２は、ステージ５２上で回転可能（回転方向をθ軸方向と呼ぶ。）なリング状の枠からなるリングテーブル５４を備える。このリングテーブル５４上には、図１で示した基板１０を貼り付けた粘着シート１５が取り付けられた金属リング１６が設置される。
さらに、基板切断装置５０は、基体５１上に設けられ、粘着シート１５に貼り付けた基板１０を保持する受け台５３を備える。

また、基板切断装置５０は、基体５１上に設けられた門型の支持体５５を備える。この支持体５５は、ブレード保持体５６を備える。そして、ブレード保持体５６は一方の端にブレード５７を保持する。なお、ブレード保持体５６は、基体５１に対して上下方向（ｚ軸方向と呼ぶ）に移動可能に設定されている。

ブレード５７は、基板１０に押し込まれることにより基板１０を切断する。このため、ブレード５７は例えば先端が６０°のナイフ状で、例えば高硬度の超鋼またはジルコニアで製作されている。また、ブレード５７の幅は基板１０の直径より大きく設定されている。例えば、ブレード５７の幅は１１０ｍｍである。
受け台５３は、向かい合わせに配置された２つの受け台５３ａと５３ｂとから構成されている。受け台５３ａおよび５３ｂのそれぞれの表面は、基板１０にブレード５７が押し込まれた際に変形しないよう、例えば超鋼で製作されている。そして、ブレード５７を受け台５３の方向（−ｚ軸方向）に移動させた際、ブレード５７が受け台５３ａおよび５３ｂの隙間に入るように設定されている。
さらに、受け台５３の表面とリングテーブル５４の表面とは、ほぼ１つの平面内にあるように設定されている。

基板切断装置５０は、受け台５３の下部に例えばＣＣＤカメラなどから構成される撮像部６１を備える。撮像部６１は、２つの受け台５３ａおよび５３ｂの隙間を通して、受け台５３上の基板１０が撮像できるように設定されている。そして、基板切断装置５０は、撮像部６１の撮像した画像データを表示する表示部６２を備える。
また、基板切断装置５０は、支持体５５内に、ブレード保持体５６をｚ軸方向に移動させるためのステッピングモータ、ステージ５２をｙ軸方向に移動させるモータ、リングテーブル５４を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などからなる駆動部６３を備える。
加えて、基板切断装置５０は、撮像部６１が撮像した画像データから、切断線を挟んで隣り合う１組のターゲットを抽出し、ターゲット間の距離を計測し、ターゲット間の距離の変化量から切断状況を判定する制御部６４を備える。

図３は、本実施の形態が適用される基板切断装置５０の制御部６４を中心としたブロック図である。制御部６４は、撮像部６１が撮像した画像データから、予め登録されたターゲットの形状と一致するターゲットを抽出する抽出部６６、１組のターゲット間の距離を計測する計測部６７、ターゲット間の距離の設定値に対する変化量から切断状況を判定する判定部６８を備える。撮像部６１が撮像した画像データ、抽出部６６が抽出したターゲット、計測部６７が計測したターゲット間の距離、判定部６８が切断状況の判定に用いたターゲット間の距離の設定値に対する変化量などは、表示部６２に表示される。さらに、判定部６８の判定結果に基づいて駆動部６３が制御される。後述するように、撮像部６１、駆動部６３および制御部６４は、連携して動作する。

図４（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態における基板切断方法およびその基板切断方法を用いた電子素子の製造方法の概要を説明する図である。
なお、図４（ａ）〜（ｄ）に示す基板１０は、図１に示した基板１０のＡ−Ａ’断面を示している。この断面では、４つのチップ２０が見える。そして、チップ２０には、それぞれ電子素子の一例としてのＬＥＤ１１、電極１２ａおよび１２ｂが形成されている。
ここでは、ＬＥＤ１１、電極１２ａおよび１２ｂは、よく知られた方法によって形成されるので、ＬＥＤ１１、電極１２ａおよび１２ｂの形成法の詳細については説明を省略する。

基板１０上にＬＥＤ１１などが形成された後、図４（ａ）に示すように、基板１０内に強度が低い切断領域２１を形成する。ここでは、例として、切断線Ｈ２に沿って切断領域２１を形成する場合を説明する。
対物レンズ４２で集光したエキシマ励起のパルスレーザ光４１を、切断線Ｈ２に対応した基板１０の内部に照射する。このとき、エキシマ励起のパルスレーザ光４１は、基板１０上を切断線Ｈ２に沿って、照射されながら走査される。これにより、基板１０の材料が加熱されて揮散することで、切断線Ｈ２に沿って、切断の際に破壊の起点となる強度が低い切断領域２１が基板１０の内部に形成される。ここでは、切断の際に破壊の起点となる強度が低い切断領域２１を形成する工程を、切断領域を形成する工程と呼ぶ。

なお、一例であるが、エキシマ励起のパルスレーザ光４１は、波長３５５ｎｍで、パルス周期１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚとした。また、走査速度は５０ｍｍ／ｓｅｃ〜３００ｍｍ／ｓｅｃである。
同様にして、エキシマ励起のパルスレーザ光４１の走査を切断線Ｈ１、Ｈ３〜Ｈ５について行うことにより、切断線Ｈ１〜Ｈ５に対応した基板１０の内部に強度が低い切断領域２１を形成する。
さらに、同様にして、切断線Ｖ１〜Ｖ７に対応した基板１０の内部に強度が低い切断領域２１を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、金属リング１６に取り付けた粘着シート１５の粘着面１５ａに、基板１０のＬＥＤ１１などが形成された表面１０ａを貼り付ける。なお、金属リング１６の内径は基板１０の外径より大きいので、金属リング１６の内側に基板１０が配置されるように貼り付ける。
ここで、金属リング１６も粘着シート１５の粘着面１５ａに貼り付けられているので、基板１０と金属リング１６とは粘着シート１５に対して、同じ側に配置されている。

さて次に、図４（ｃ）に示すように、粘着シート１５に貼り付けた基板１０とそれらを保持する金属リング１６とを、図２に示した基板切断装置５０のリングテーブル５４上に設置する。ここで、図４（ｃ）に示す受け台５３ａおよび５３ｂ、リングテーブル５４、ブレード５７は、図２のＢ−Ｂ’線とｚ軸とを含む面で切断した断面を示している。したがって、図４（ｃ）では、ブレード５７の鋭角の刃先断面が見えている。
前述したように、リングテーブル５４の表面と受け台５３ａおよび５３ｂの表面とは１つの平面になるように設定されているので、基板１０は、受け台５３ａおよび５３ｂ上に設置されている。

図４（ｃ）では、一例として、切断線Ｈ１およびＨ２での切断が終了し、切断線Ｈ３で切断する場合を示している。ここでは、基板１０の切断線Ｈ３とブレード５７の刃先の位置とが一致するように調整されている。
なお、基板１０の切断線とブレード５７の刃先の位置との調整は次のように行われる。基板１０を受け台５３に設置する前に、撮像部６１に設けられた基準となるマークとブレード５７の位置とが一致するように、撮像部６１のマークを調整する。その後、基板１０を受け台５３に設置して、このマークと基板１０の切断線Ｈ３とを一致させる。このとき、駆動部６３は、撮像部６１からの基板１０の画像データにより、リングテーブル５４の回転機構を用いて基板１０のθ軸方向の回転を調整し、さらにステージ５２の移動機構を用いて基板１０のｙ軸方向の位置を調整する。

この後、図４（ｃ）に示すように、駆動部６３は、ブレード保持体５６を−ｚ軸方向に（基板１０に向けて）移動させる。そして、ブレード保持体５６に取り付けられたブレード５７を実線で示す状態から波線で示す状態へと移動させ、基板１０の裏面１０ｂに接触（当接）させる。

次に、図４（ｄ）に示すように、ブレード５７を予め設定された押し込み量ｂだけ、基板１０に押し込む。一例としての押し込み量ｂは１００μｍである。
なお、押し込み量ｂとは、図４（ｄ）に示すように、ブレード５７が当接した基板１０の位置（破線で示す基板１０の位置）を０として、ブレード５７を−ｚ軸方向に移動させた距離をいう。

すると、切断線Ｈ３に対応する基板１０内には、切断の起点となる強度が低い切断領域２１が形成されているので、基板１０が切断線Ｈ３の位置で切断される。
ブレード５７は、押し込みが終了すると、直ちに元の位置に戻る。
ここでは、駆動部６３がブレード５７を基板１０の切断線に当接させ、さらにブレード５７を基板１０に押し込む工程を、ブレードを押圧する工程と呼ぶ。

同様にして、切断線Ｈ４およびＨ５の位置において、ブレードを押圧する工程を行うことで、基板１０が切断線Ｈ４およびＨ５の位置で切断される。
さらに、同様にして、切断線Ｖ１〜Ｖ７の位置において、ブレードを押圧する工程を行うことで、基板１０が切断線Ｖ１〜Ｖ７の位置で切断される。
このようにして、ＬＥＤチップに分割された電子素子が製造される。

次に、本実施の形態における基板切断方法での基板１０の切断状況を判断する方法を説明する。
図５は、基板１０の切断状況を判断する第１の方法のフローチャートである。図３、図４（ｃ）、（ｄ）、図５を参照しながら、切断状況を判断する第１の方法を説明する。ここでも、切断線Ｈ３で基板１０を切断する場合を例として説明する。そして、ブレード５７の位置は、切断線Ｈ３に当接できるように設定されているとする。

まず、撮像部６１が切断線Ｈ３（ブレード５７）を挟んだ電極１２ａおよび電極１２ｂを含む画像を撮像する（撮像する工程）（図５のステップ１０１）。抽出部６６は、撮像部６１が撮像した画像データを受信すると、切断線Ｈ３（ブレード５７）を挟んだ電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データを抽出する（ステップ１０２）。例えば、撮像部６１からの画像データの輝度分布から、ターゲットの形状として登録された電極の形状に基づいて、電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データを取り出す。その電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データから、ブレード５７を挟んで形成されている、すなわち切断線Ｈ３を挟んで形成されている１組の電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データをターゲットとして選択する。
次に、計測部６７が、選択された１組の電極１２ａと電極１２ｂとの画像データから、電極１２ａと電極１２ｂとの間の距離ｄ１を計測する（ステップ１０３）。例えば、選択された１組の電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データのエッジを強調するように処理し、１組の電極１２ａと電極１２ｂとのエッジ間の画素数から距離を計測する。そして、その距離ｄ１の値を計測部６７が備える距離ｄ１を格納する記憶領域に記憶する。そして、計測部６７は、駆動部６３に、距離ｄ１の計測終了の信号を送信する。

次に、図４（ｄ）に示すように、駆動部６３は、計測部６７からの距離ｄ１の計測終了の信号を受信すると、ブレード５７を押圧する（ステップ１０４）。そして、駆動部６３は、撮像部６１に、ブレード押圧開始の信号を送信する。
基板１０にブレード５７が押圧されると、基板１０がブレード５７に押されてたわみ、強度が低い切断領域２１を起点として、基板１０の破壊が始まる。このとき、電極１２ａと電極１２ｂと間の距離は、基板１０がたわむことで広がる。さらに、基板１０が切断されると、ブレード５７が切断された基板１０のチップ２０の間に入り込み、電極１２ａと電極１２ｂと間の距離がさらに広がる。

このとき、撮像部６１は、駆動部６３からのブレード押圧開始の信号を受けて、ターゲットである１組の電極１２ａおよび電極１２ｂを含む画像を撮像する（撮像する工程）（ステップ１０５）。抽出部６６は、撮像部６１からの画像データを受信すると、ステップ１０２で抽出されたものと同じ１組の電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データを抽出する（ステップ１０６）。
そして、計測部６７が、ステップ１０３と同様に、ターゲットである１組の電極１２ａと電極１２ｂとの間の距離ｄ２を計測する（ステップ１０７）。その距離ｄ２を計測部６７が備える距離ｄ２を格納する記憶領域に記憶する。そして、計測部６７が、ターゲット間の距離の変化に関わる値である、ターゲット間距離の変化量（ｄ２−ｄ１）を算出し（計測する工程）、判定部６８に送信する。

すると、判定部６８が、計測部６７から受信したターゲット間距離の変化量（ｄ２−ｄ１）に基づいて、基板１０の切断状態を判定する（判定する工程）（ステップ１０８）。判定部６８の記憶領域には予め定められた切断状況を判断する基準（判断基準）として設定値ｄ０が記憶されている。例えば、設定値ｄ０を３０μｍとする。そして、変化量（ｄ２−ｄ１）の値が、０μｍ〜３０μｍであれば、切断がされていない状態、または、基板１０の厚さ方向に途中まで切断された不完全な切断状態（半割）であると判断し、３０μｍを超えれば、基板１０が切断されていると判断する。つまり、０〜３０μｍの中で作業者が判断基準として設定する値（設定値はこの場合３０μｍ）に基づいて自動的に切断状況を判定する。本発明においては、この設定値としては好ましくは１００μｍ以下の数値、さらに好ましくは５０μｍ以下の数値、さらに望ましくは３０μｍ以下の数値が任意に設定される。また、この設定値はＬＥＤ１１の形状に合わせて幅や長さに対応する切断時において相違させてもよく、好ましくは１μｍ〜５０μｍの範囲の数値に設定される。

そして、判定部６８が、切断がされていない状態、または、不完全な切断状態（半割）であると判定する場合には、判定部６８は、駆動部６３に、再度ブレード５７を基板１０に押圧することを指示する信号を送信してもよい（ステップ１０８でＮｏ）。すると、駆動部６３は、ブレード５７を基板１０に押圧する工程（ステップ１０４）を繰り返す。
なお、再びブレード５７を基板１０に押圧するときには、ブレード５７の押し込み量ｂを、その前の場合より大きく設定してもよい。同じ押し込み量ｂでは、基板１０が切断できないことが考えられるためである。なお、こののち、ステップ１０５〜ステップ１０７を行い、基板１０の切断の状態を自動的に判定する。

判定部６８が、基板１０が切断されていると判定する場合には、一連の操作が終了する。そして、判定部６８は、駆動部６３に、切断終了の信号を送信する。すると、駆動部６３は、ステージ５２を移動させる。
このようにして、例えば、基板１０上の未切断の切断線Ｈ４およびＨ５のそれぞれについて上記の一連の操作を繰り返す。これにより、基板１０の切断線Ｈ１〜Ｈ５について切断が終了する。

なお、切断線Ｈ１〜Ｈ５の間隔（ピッチ）であるチップ２０の長辺の長さｐｖを基板切断装置５０に設定すれば、ステージ５２を、ｐｖを単位として、自動的に−ｙ方向に移動させるようにできる。したがって、上記基板切断の状態を判断する方法を用いることで、切断線Ｈ１〜Ｈ５についての切断が自動的に行なわれる。このとき、切断線Ｈ１〜Ｈ５の位置を画像認識し、切断線Ｈ１〜Ｈ５の位置とブレード５７の位置との関係を自動的に微調整するようにすれば、より正確な切断線Ｈ１〜Ｈ５の位置で基板１０を切断しうる。
この後、基板１０をリングテーブル５４上で自動的に９０°回転させた後、上記の一連の操作を、基板１０の切断線Ｖ１〜Ｖ７について番号順に繰り返せば、基板１０をチップ２０に切断することができる。
このようにすることにより、基板切断の工程を自動化することができる。

なお、図５のフローチャートに示した基板１０の切断状況を判断する第１の方法においては、ターゲットを撮像するステップ１０５を、ブレード５７を押圧するステップ１０４の後に設けている。しかし、ブレード５７を押し下げた後、ブレード５７は元の位置に戻るので、切断された基板１０のターゲット間距離ｄ２はもっとも開いたときに比べ狭くなっていることが考えられる。このため、計測されたターゲット間距離の変化量（ｄ２−ｄ１）が、設定値ｄ０より小さな値になって、不必要に基板切断の工程（ステップ１０４〜ステップ１０８）を繰り返すことが考えられる。
これを防ぐために、ターゲットを撮像するステップ１０５を、ブレード５７を押圧するステップ１０４と同時に行うことが考えられる。しかし、この場合においても、ターゲットを撮像するステップ１０５のタイミングによっては、切断された基板１０のターゲット間距離ｄ２はもっとも開いたときに比べ狭くなって、ターゲット間距離の変化量（ｄ２−ｄ１）が、設定値ｄ０より小さな値になることが考えられる。

図６は、より正確に基板１０の切断状況を判断する第２の方法を示したフローチャートである。
図５の方法と図６の方法との違いは、図６では、撮像部６１および計測部６７が駆動部６３からのブレード押圧開始の信号を受信すると、駆動部６３からのブレード押圧終了の信号を受信するまで、ターゲット間距離ｄ２の計測を繰り返し行うことにある。そして、繰り返し計測を行ったターゲット間距離ｄ２の値から、ターゲット間距離ｄ２の最大距離ｄ３を求めることにある。

ここでも、切断線Ｈ３で基板１０を切断する場合を例として説明する。そして、ブレード５７の位置は、切断線Ｈ３に当接できるように設定されているとする。
まず、計測部６７は、計測部６７に備える最大距離ｄ３を格納する記憶領域を０に設定する（ステップ２０１）。
次に、図５のステップ１０１と同様に、撮像部６１が切断線Ｈ３（ブレード５７）を挟んだ電極１２ａおよび電極１２ｂを含む画像を撮像する（撮像する工程）（ステップ２０２）。抽出部６６は、撮像部６１が撮像した画像データを受信すると、切断線Ｈ３（ブレード５７）を挟んだ電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データを抽出する（ステップ２０３）。そして、抽出部６６は、切断線Ｈ３を挟んで形成されている１組の電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データをターゲットとして選択する。

次に、計測部６７が、選択された１組の電極１２ａと電極１２ｂとの画像データから、電極１２ａと電極１２ｂと間の距離ｄ１を計測し、計測部６７に備える距離ｄ１を格納する記憶領域に記憶する（ステップ２０４）。そして、計測部６７は、駆動部６３に、距離ｄ１の計測終了の信号を送信する。

すると、駆動部６３は、計測部６７から距離ｄ１の計測終了の信号を受信すると、ブレード５７を押圧する（ステップ２０５）。そして、駆動部６３は、撮像部６１に、ブレード押圧開始の信号を送信する。
撮像部６１は、駆動部６３からのブレード押圧開始の信号を受信すると、電極１２ａおよび電極１２ｂの画像を撮像する（撮像する工程）（ステップ２０６）。抽出部６６は、撮像部６１からの画像データを受信すると、ステップ２０３で抽出されたものと同じ１組の電極１２ａおよび電極１２ｂの画像データを抽出する（ステップ２０７）。

そして、計測部６７は、ステップ２０４と同様にして、ターゲットである１組の電極１２ａと電極１２ｂとの間の距離ｄ２を計測する（ステップ２０８）。その距離ｄ２を計測部６７の最大距離ｄ３を格納する記憶領域に記憶されていたｄ３と比較する（ステップ２０９）。ｄ３がｄ２より小さければ、ｄ２をｄ３として、計測部６７の最大距離ｄ３を格納する記憶領域に記憶する（ステップ２１０）。ｄ３がｄ２と同じまたは大きければ、最大距離ｄ３の記憶領域の値をそのままとする。

計測部６７が駆動部６３からのブレード押圧終了の信号を受信する（ステップ２１１）まで、ステップ２０６〜ステップ２１０が繰り返される。このようにすることにより、最大距離ｄ３を格納する記憶領域の値はターゲット間距離ｄ２の最大値となる。

駆動部６３は、ブレードの押圧が終了すると、ブレード押圧終了の信号を計測部６７に送信する（ステップ２１１）。
すると、計測部６７が、判定部６８に、ターゲット間距離の変化量（ｄ３−ｄ１）の値を算出（計測する工程）し、判定部６８に送信する。

判定部６８は、計測部６７から受信したターゲット間距離の変化量（ｄ３−ｄ１）と、判定部６８の記憶領域に予め格納されていた設定値ｄ０とを比較する（ステップ２１２）。そして、切断状況を判断する第１の方法で説明したと同様に、切断状態を判断する基準ｄ０に基づいて、再びブレード５７を基板１０に押圧するか、一連の操作を終了するかが判定される（判定する工程）。
この後は、切断状況を判断する第１の方法で説明したと同様に、判定部６８が、切断がされていない状態、または、不完全な切断状態（半割）であると判定する場合には、判定部６８は、駆動部６３に、再度ブレード５７を基板１０に押圧することを指示する信号を送信してもよい（ステップ２１２でＮｏ）。すると、駆動部６３は、ブレード５７を基板１０に押圧する工程（ステップ２０５）を繰り返す。

判定部６８が、基板１０が切断されていると判定する場合には、一連の操作が終了する。そして、判定部６８は、駆動部６３に、切断終了の信号を送信する。すると、駆動部６３は、ステージ５２を移動させる。
このようにして、例えば、基板１０上の未切断の切断線Ｈ４およびＨ５のそれぞれについて上記の一連の操作を繰り返す。これにより、基板１０の切断線Ｈ１〜Ｈ５について切断が終了する。そして、上記の一連の操作を、基板１０の切断線Ｖ１〜Ｖ７について番号順に繰り返せば、基板１０をチップ２０に切断することができる。

この方法では、ターゲット間距離ｄ２の最大値が得られるので、より正確に基板１０の切断状態を判断できる。そして、基板切断の工程を不必要に繰り返すことを防ぐことで、基板切断の所要時間を短くできる。

以上説明したように、本実施の形態によると、基板１０の切断の状態が判断できるので、基板切断の工程を自動化することができる。

なお、本実施の形態においては、基板１０として単結晶サファイアを用いたが、シリコン（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。基板１０が可視光に対して不透明であっても、基板１０を裏返して設置するので、ターゲットを撮像できる。
また、基板１０上には電子素子の一例としてＬＥＤ１１が形成されているとしたが、ＬＥＤ１１に限らず、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。

また、本実施の形態においては、エキシマ励起のパルスレーザ光４１により、単結晶サファイアの基板１０の内部に、強度が低い切断領域２１を形成して切断の起点とした。しかし、レーザ加工、スクライブ加工、またはダイシング加工によって、基板１０の表面に溝を形成して切断領域２１としてもよい。基板１０に切断の起点となる領域が形成されていればよい。
なお、エキシマ励起のパルスレーザ光４１として、波長２６６ｎｍのものを用いることができる。また、ＣＯ_２レーザやＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）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。

本実施の形態では、ターゲットとして、基板表面に形成された電極１２ａ、１２ｂを用いたが、他のパタンを用いてもよく、画像処理によって距離を計測するのに適した専用のパタンを形成してもよい。

さらに、ターゲットの抽出および１組のターゲット間の距離の計測に輝度分布やエッジ強調による方法を用いたが、色情報を用いる方法やその他の方法を用いてもよい。

さらに、本実施の形態においては、ＬＥＤ１１などの電子素子を形成した基板１０の表面１０ａを粘着シート１５に貼り付けたが、基板１０の裏面１０ｂを粘着シート１５に貼り付けてもよい。このとき、撮像部６１のカメラは、粘着シート１５および基板１０を通して、基板１０上のターゲットを撮像することになるが、単結晶サファイアなど透明であれば、撮像が妨げられることはない。

また、本実施の形態においては、チップ２０が飛散しないように、粘着シート１５を基板１０の表面１０ａにのみ貼り付けた。しかし、硬い単結晶サファイアにブレード５７が直接押し当てられることによるブレード５７の損傷の防止、切断されたチップ２０の飛散や移動の防止、あるいはブレード５７を押し込んだときのそりの低減などのため、基板１０の表面１０ａと同時に基板１０の裏面１０ｂにも粘着シート１５を貼り付けてもよい。

次に、本発明を、実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
先ず、外径４インチ（約１００ｍｍ）の単結晶サファイアの基板上に、特開２００８−１２４０６０号公報に記載する方法を参考に、約４０μｍ厚さのＡｌＮからなる中間層を形成し、次いでＭＯＣＶＤ法で約４μｍ厚さのＧａＮからなる下地層、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、電極１２ａ（径φ１００μｍ）および電極１２ｂ（径φ１００μｍ）等を形成し、複数のＬＥＤ１１を備えた基板１０を準備した。そして、このＬＥＤ１１を有する基板１０の裏面１０ｂを公知な方法で研削及び研磨により、約１２０μｍの厚さまで薄板化した。

実施例１では、複数のＬＥＤ１１が形成された１枚の基板１０に関し、図１に記載のｐｈとｐｖとをそれぞれ３５０μｍとするストリートライン（切断線）に対応する位置において、基板１０の裏面１０ｂに図２で説明した基板切断装置５０に記載のブレード５７（駆動部６３）を押圧し、その押圧の際には、切断線を挟んで隣り合う１組の電極１２ａおよび１２ｂ（ターゲット）を撮像部６１により撮像し、次いでその撮像結果から抽出部６６が１組のターゲットを任意に選択（抽出）し、そして計測部６７によりブレード５７を押圧する際の電極間の距離の変化量を自動計測し、判定部６８が予め設定しておいた３０μｍになるまで自動的に判定しながら基板１０を切断する操作を実施した。
次に、実施例２では、図１に記載のｐｈを２４０μｍに、ｐｖを５００μｍに変えた以外は実施例１に記載の内容と同様な操作を行なって基板１０を切断する操作を実施した。

比較例１では、実施例１で実施したｐｈとｐｖの間隔と同一なサイズとし、実施例１に記載のような自動的な計測や自動的な判定工程を採用せずに、ブレード５７（駆動部６３）を押圧した際のストリートライン上の切断状況を観察して切断を判断、または切断時の切断音を参考にして切断を判断する等の人的な判断操作で実施した。
比較例２では、実施例２で実施したｐｈとｐｖの間隔と同一なサイズとして、比較例１と同様な人的な判断操作を実施した。これらの結果を表１にまとめる。なお、切断合格率とは、その後の検査において切断予定部分に対する切断された部分の比率である。

実施例１及び実施例２では、比較例１及び比較例２の基板切断方法と比べて切断合格率が９９．６％〜９９．８％と格段と向上した。また、比較例１及び比較例２では切断完了の判断として、例えば目視や切断音を聞き取るなどの人的判断によるために切断合格率が実施毎に変動する欠点に加え、作業性の低下や判断に関する個人差もあって作業性が安定せず、結果の信頼性が悪かった。実施例1及び２では、作業性や結果の信頼性の点でも大幅にアップした。

本実施の形態に用いる基板の一例を説明する図である。 本実施の形態が適用される基板切断装置の一例を説明する図である。 基板切断装置の制御部を中心としたブロック図である。 本実施の形態における基板切断方法およびその基板切断方法を用いた電子素子の製造方法の概要を説明する図である。 本実施の形態における基板の切断状況を判断する第１の方法のフローチャートである。 本実施の形態における基板の切断状況を判断する第２の方法を示したフローチャートである。

１０…基板、１１…ＬＥＤ、１２ａ、１２ｂ…電極、１５…粘着シート、１６…金属リング、２０…チップ、２１…切断領域、５０…基板切断装置、５１…基体、５２…ステージ、５３…受け台、５４…リングテーブル、５５…支持体、５６…ブレード保持体、５７…ブレード、６１…撮像部、６２…表示部、６３…駆動部、６４…制御部、６６…抽出部、６７…計測部、６８…判定部

Claims (9)

1. 一方の面に複数の電子素子が形成された基板に切断領域を形成する工程と、
   前記基板の他方の面の、前記切断領域の形成された位置に対応する位置に駆動部がブレードを押圧する工程と、
   前記ブレードを押圧する工程に際して、前記基板の一方の面上に形成された少なくとも１組のターゲットを撮像部が撮像する工程と、
   前記ターゲットの撮像結果から、抽出部が前記１組のターゲットを抽出し、計測部が前記ブレードを押圧する工程における当該ターゲット間の距離の変化量を計測する工程と、
   前記計測されたターゲット間の距離の変化量と、予め定められた設定値とによって、判定部が前記基板の切断状況を判定する工程と、
   を含むことを特徴とする基板切断方法。
2. 前記１組のターゲットが、切断線を挟んで隣り合う１組のターゲットであることを特徴とする請求項１に記載の基板切断方法。
3. 前記変化量が予め定められた設定値より小さい場合に、前記ブレードを押圧する工程から繰り返す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の基板切断方法。
4. 前記１組のターゲットのそれぞれは、前記基板に押圧した前記ブレードを挟んで形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の基板切断方法。
5. 前記切断領域は、溝またはレーザ加工によって当該レーザ加工前よりも強度が低い領域であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の基板切断方法。
6. 前記基板は、粘着シートに貼り付けら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項に記載の基板切断方法。
7. 基板上に形成された電子素子の製造方法であって、
   一方の面に複数の電子素子が形成された基板に切断領域を形成する工程と、
   前記基板の他方の面の、前記切断領域の形成された位置に対応する位置に駆動部がブレードを押圧する工程と、
   前記ブレードを押圧する工程に際して、前記基板の一方の面上に形成された少なくとも１組のターゲットを撮像部が撮像する工程と、
   前記ターゲットの撮像結果から、抽出部が前記１組のターゲットを抽出し、計測部が前記ブレードを押圧する工程における当該ターゲット間の距離の変化量を計測する工程と、
   前記計測されたターゲット間の距離の変化量と、予め定められた設定値とによって、判定部が前記基板の切断状況を判定する工程と、
   を含むことを特徴とする電子素子の製造方法。
8. 前記１組のターゲットが、切断線を挟んで隣り合う１組のターゲットであることを特徴とする請求項７に記載の電子素子の製造方法。
9. 電子素子の製造方法が、発光素子（ＬＥＤ）の製造方法であることを特徴とする請求項７または８に記載の電子素子の製造方法。

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