JP2013118277A - Ｌｅｄパターン付き基板の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも発光効率の優れたＬＥＤ素子を実現可能なＬＥＤパターン付き基板の加工方法を提供する。
【解決手段】基板上に複数のＬＥＤ単位パターンを２次元的に繰り返し配置してなるＬＥＤパターン付き基板を加工する方法が、ＬＥＤパターン付き基板に格子状に定められた分割予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、ＬＥＤパターン付き基板に格子状に分割起点を形成する分割起点形成工程と、ＬＥＤパターン付き基板を分割起点に沿ってブレイクすることにより個片化するブレイク工程と、を備え、分割起点形成工程においては、それぞれが円錐状、半楕円体状もしくはくさび形状あるいはこれらの複合した形状をなす多数の穴部を分割予定線上に離散的に形成することによって分割起点を形成するようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板上に複数の単位パターンを２次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板を個片化するための加工方法に関する。

ＬＥＤ素子は、例えばサファイアなどの基板（ウェハ、母基板）上にＬＥＤ素子の単位パターンを２次元的に繰り返し形成してなるパターン付き基板（ＬＥＤパターン付き基板）を、格子状に設けられたストリートと称される分割予定位置にてブレイク（分割）し、個片化（チップ化）する、というプロセスにて製造される。係るブレイクに際しその起点となる分割起点を形成する手法としては、アブレーション法や、ＬＭＡ（レーザー融解改質）法などのレーザースクライビング法によって、連続的なスクライブラインを形成する手法が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

また、上述のようなプロセスによって得られるＬＥＤ素子の発光効率（光取り出し効率）を向上させることを目的として、ブレイク後のＬＥＤ素子の端部に微細な凹凸が形成されるようにレーザースクライビングを行う技術も既に公知である（例えば、特許文献３参照）。係る場合、当該端部が平坦である場合に生じる全反射が端部に凹凸を設けることによって抑制されることで、発光効率が向上する。

特開２００４−１６５２２６号公報 国際公開第２００６／０６２０１７号 特開２０１１−９２９７０号公報

レーザースクライビングという加工手法によって分割起点を形成し、その後ブレイクを行う場合、アブレーション法を用いるにせよ、ＬＭＡ（レーザー融解改質）法を用いるにせよ、レーザー光の照射後には基板表面に加工変質層が形成されたり、あるいは加工残渣が残存したりする。これら加工変質層や加工残渣が残存していると、ＬＥＤ素子の発光部分からの光が吸収されてしまい、光の取り出し効率（つまりは輝度）が低下するという問題がある。

この加工変質層の形成容積を極力縮小することで輝度低下を抑える方法も提案されているが、一定程度の加工変質層が残存する限りは、多少の輝度の低下は避けられない。

なお、特許文献３に開示されている手法は、原理的には発光効率を向上させることが可能であるが、加工残渣がブレイク後のＬＥＤチップにおいて残存しやすいために、該ＬＥＤチップを用いたとしても、ＬＥＤ素子における発光効率向上の効果が十分に得られない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも発光効率の優れたＬＥＤ素子を実現可能なＬＥＤパターン付き基板の加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、基板上に複数のＬＥＤ単位パターンを２次元的に繰り返し配置してなるＬＥＤパターン付き基板を加工する方法であって、前記ＬＥＤパターン付き基板に格子状に定められた分割予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記ＬＥＤパターン付き基板に格子状に分割起点を形成する分割起点形成工程と、前記ＬＥＤパターン付き基板を前記分割起点に沿ってブレイクすることにより個片化するブレイク工程と、を備え、前記分割起点形成工程においては、それぞれが円錐状、半楕円体状もしくはくさび形状あるいはこれらの複合した形状をなす多数の穴部を前記分割予定線上に離散的に形成することによって前記分割起点を形成する、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記分割起点形成工程においては、前記レーザー光の個々の単パルスがそれぞれに一の前記穴部を形成する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記分割起点形成工程においては、前記ＬＥＤパターン付き基板のＬＥＤパターンが備わる側の主面に前記レーザー光を照射することによって前記主面に前記多数の穴部を形成する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記分割起点形成工程においては、前記レーザー光のビーム径をＤｂ、前記レーザー光の繰り返し周波数をＲ、前記レーザー光と前記ＬＥＤパターン付き基板との相対移動速度をＶとするときに、０．６μｍ≦Ｄｂ≦９μｍ、２５ｍｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦５００ｍｍ／ｓｅｃ、かつ２≦Ｖ／Ｒ≦１５をみたす条件にて前記レーザー光を照射することによって、前記多数の穴部を形成する、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記分割起点形成工程においては、前記ＬＥＤパターン付き基板の被照射面から内部への前記レーザー光の合焦位置のずらし量であるデフォーカス値を０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定し、前記レーザー光のパルスエネルギーを１０μＪ以上５００μＪ以下の範囲に設定する、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、前記分割起点形成工程に先立って前記ＬＥＤパターン付き基板のＬＥＤパターンが備わる側の前記主面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記分割起点形成後に前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、をさらに備え、前記分割起点形成工程においては、前記保護膜の上から前記レーザー光を照射することにより、前記分割起点を形成する、ことを特徴とする。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、端部に凹凸構造を有し、かつ、加工残渣の少ないＬＥＤチップを得ることができる。係るＬＥＤチップを用いることで、従来よりも高い発光効率を有するＬＥＤ素子を実現することが出来る。

特に、請求項３の発明によれば、ＬＥＤパターンの（発光部分の）より近いところに凹凸構造が形成されるので、ＬＥＤ素子の発光効率をより向上させることが出来る。

（ＬＥＤパターン付き）基板１０の構成を示す概略断面図である。 基板１０の上面図である。 分割起点形成工程を経た後の基板１０の上面図である。 ブレイク工程によって得られたＬＥＤチップの側面の一部についてのＳＥＭ像である。 点線加工におけるレーザー光の照射態様を説明するための図である。 レーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。 ブレイク工程において基板１０をブレイクする様子を示す模式図である。 サファイア基板ＷＳの透過光量の測定の様子を示す図である。 実施例および各比較例の規格化透過光量値を示す図である。

＜加工対象＞
図１は、本実施の形態において個片化（チップ化）の対象となるＬＥＤパターン付き基板（以下、単に基板とも称する）１０の構成を示す概略断面図である。本実施の形態においては、サファイア基板（サファイア単結晶基板）１０１の一方主面上にＬＥＤパターン１０２が設けられた基板１０を個片化して、ＬＥＤチップを得る加工について説明する。図２は、基板１０の上面図である。

サファイア基板１０１としては、７０μｍ〜２００μｍの厚みを有するものを用いる。１００μｍ厚のサファイア基板１０１を用いるのが好適な一例である。また、ＬＥＤパターン１０２は通常、数μｍ程度の厚みを有するように形成される。また、ＬＥＤパターン１０２は凹凸を有していてもよい。

ＬＥＤパターン１０２は、個片化した後にそれぞれが１つのＬＥＤチップをなす複数の単位パターンＵＰを２次元的に繰り返し配置した構成を有している。なお、図２においては４つの単位パターンＵＰを示しているが、これは図示の都合に過ぎず、実際にはより多数の単位パターンＵＰが配置される。

ＬＥＤパターン１０２は、例えばＧａＮ（窒化ガリウム）を初めとするIII族窒化物半導体からなる、発光層その他の複数の薄膜層１０２ａを、サファイア基板１０１の上にエピタキシャル形成し、さらに、該薄膜層１０２ａの上に、ＬＥＤ素子（ＬＥＤチップ）において通電電極を構成する電極パターン１０２ｂを形成したものである。

個々の単位パターンＵＰの境界部分は、基板１０の分割予定位置であって後述する態様にてレーザー光が照射されるストリートＳＴとなっている。ストリートＳＴは通常、数十μｍ程度の幅で、ＬＥＤパターン１０２を平面視した場合に格子状をなすように設定される。なお、ストリートＳＴの部分においてサファイア基板１０１が露出している必要はなく、ＬＥＤパターン１０２をなす薄膜層１０２ａが連続して形成されていてもよい。

＜加工処理の概略＞
次に、上述した基板１０を個片化するために行う加工処理についての概略を説明する。基板１０を個片化するための加工処理は、基板１０のストリートＳＴにレーザー光を照射することによって分割起点を形成する分割起点形成工程と、分割起点形成工程を経た基板１０をブレイク（分割）しＬＥＤチップを得るブレイク工程とを含む。

図３は、分割起点形成工程を経た後の基板１０の上面図である。分割起点形成工程においては、レーザー光（パルスレーザー光）をストリートＳＴ上にその延在方向に沿って断続的に照射することにより、被照射位置およびその直下に存在する基板１０の構成物質を溶融・蒸発・飛散などの態様で消失させ、円錐状、半楕円体状もしくはくさび形状あるいはこれらの複合した形状をなし、かつ、図３に示すように上面視で円形状の穴部１０３を、離散的に多数形成する。なお、穴部１０３の形状は、レーザー光の照射条件に応じて異なるものとなる。

レーザー光源ＳＬとしては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いるのが好適な態様である。あるいは、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザーやその他の固体レーザーを用いる態様であってもよい。

本実施の形態においては、レーザー光を照射することによってストリートＳＴに図３に示すような穴部１０３の配列を形成する加工態様を、点線加工とも称する。また、係る点線加工によって得られる多数の穴部１０３が、次のブレイク工程においてブレイク（分割）の開始点となることから、図３に示すような穴部１０３の配列を分割起点１０４とも称する。

なお、以上の分割起点形成工程に先立ち、ＬＥＤパターン１０２の上に保護膜を形成し、分割起点形成工程においては、保護膜の上からレーザー光を照射するようにしてもよい。例えば、樹脂などからなる保護膜を０．５〜３μｍ程度の厚みに形成するのが好適である。これは例えば、保護膜形成成分を水等の媒体に分散、溶解等させた保護膜形成用の原液をスピンコータによる塗布およびその後の乾燥などによって実現される。保護膜形成用の原液としては、例えば、日化精工株式会社製のナノシェルター（登録商標）を使用することができる。分割起点形成後に残った保護膜は、ブレイク工程に先立ち、水洗浄（高圧水洗浄、ブラシ洗浄、超音波洗浄など）によって除去すればよい。係る場合、レーザー光の照射によって穴部１０３から飛散した物質（デプリ）は保護膜上に付着するが、洗浄によって保護膜とともに除去されるので、基板１０への残存が好適に抑制される。

分割起点形成工程に続くブレイク工程においては、基板１０を、ストリートＳＴに形成された分割起点１０４に沿ってブレイクする。基板１０のブレイクは、三点支持の手法により、それぞれの穴部１０３からのクラック進展を生じさせることによって、実現される。基板１０に形成された全ての分割起点１０４に対して係るブレイクを行うことにより、基板１０は、個々のＬＥＤチップに個片化（チップ化）される。

図４は、ブレイク工程によって得られたＬＥＤチップの側面の一部についてのＳＥＭ（走査電子顕微鏡）像である。図４においては、ブレイク工程によって得られたＬＥＤチップの上端部近傍（側面上部）において、ブレイク工程の際に二分された穴部１０３が凹部となっている様子が観察される。係る穴部１０３の様子からは、ブレイクを行う前の穴部１０３が円錐状であったことがわかる。

また、本実施の形態においては、点線加工を行った基板１０を分割起点１０４に沿ってブレイクすることで、ＬＥＤチップの上端部近傍に、凹部と平坦部とが交互に存在する凹凸構造が形成される。

係る凹凸構造は、当該ＬＥＤチップをＬＥＤ素子として用いた場合の発光効率を向上させる効果がある。なぜならば、チップ端部に凹凸がある方が、端部が平坦な場合に比して、発光層からの光が全反射せず外部に透過しやすいからである。すなわち、ＬＥＤパターン付き基板１０のストリートＳＴに点線加工を行った上で、該ストリートＳＴに沿ったブレイクを行うようにすることで、優れた発光効率のＬＥＤ素子を実現可能なＬＥＤチップを得ることが出来る。

＜レーザー光による点線加工＞
次に、上述した点線加工の詳細について説明する。図５は、点線加工におけるレーザー光の照射態様を説明するための図である。より詳細には、図５は、レーザー光の繰り返し周波数と、レーザー光の照射にあたって基板１０を載置するステージの移動速度と、レーザー光のビームスポット中心間隔との関係を示している。なお、ここでは、後述するレーザー加工装置５０のように、レーザー光の出射源は固定され、基板１０が載置されたステージを移動させることによって、基板１０に対するレーザー光の相対的な走査が実現されるものとする。

図５に示すように、レーザー光の繰り返し周波数がＲ（ｋＨｚ）である場合、１／Ｒ（ｍｓｅｃ）ごとに１つのレーザーパルスがレーザー光源から発せられることになる。基板１０が載置されたステージが速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する場合、あるパルスが発せられてから次のレーザーパルスが発せられる間に、基板１０はＶ×（１／Ｒ）＝Ｖ／Ｒ（μｍ）だけ移動することになるので、あるレーザーパルスのビーム中心位置と次に発せられるレーザーパルスのビーム中心位置との間隔、つまりはビームスポット中心間隔Δ（μｍ）は、Δ＝Ｖ／Ｒで定まる。

このことから、基板１０の表面におけるレーザー光ＬＢのビーム径（ビームウェスト径）Ｄｂとビームスポット中心間隔Δとが
Δ＞Ｄｂ ・・・・・（式１）
をみたす場合には、レーザー光の走査に際して個々のレーザーパルスは重ならないことになる。

本実施の形態に係る点線加工は、この関係を利用することによって実現される。すなわち、レーザー光源から次々と発せられたレーザーパルス（単パルス）が、ストリートＳＴに沿って順次にかつ離散的に照射されると、各々の被照射位置およびその直下に存在している基板１０の構成物質が、照射されたレーザーパルスのエネルギーによって加熱され、溶融・蒸発・飛散などの態様にて消失する。これによって、多数の穴部１０３が順次に形成される。すなわち、各々の単パルスがその被照射位置において１つの穴部１０３を形成することで、穴部１０３の配列たる分割起点１０４が形成される。

ただし、一般に、ビーム径Ｄｂでレーザー光を照射した場合、基板１０の表面における加工領域（本実施の形態の場合は穴部１０３）の径（加工径）Ｄｈはビーム径Ｄｂよりも大きくなる。そこで、本実施の形態においては、点線加工の際、少なくとも、
Δ＞Ｄｈ＝Ｄｂ＋α ・・・・・（式２）
なる関係をみたす態様にて、レーザー光を照射する。ここで、αはビーム径Ｄｂの値と加工径Ｄｈの値に応じて経験的に定まる正の実数である。具体的には予備実験等で、種々の値のビーム径Ｄｂにてレーザー光を照射した場合に形成される加工径Ｄｈとの差分値をあらかじめ特定しておき、係る差分値から実数αを定めるようにすればよい。

一方で、穴部１０３のピッチに相当するビームスポット中心間隔Δがあまりに大きすぎると、ＬＥＤチップの端部における凹凸部分が少なくなるため、ＬＥＤ素子として用いた場合の発光効率が低下するほか、そもそも、ブレイク特性が悪くなってストリートＳＴに沿ったブレイクが実現されなくなり、ＬＥＤチップの歩留まりが低下するという不具合が生じる。すなわち、ビームスポット中心間隔Δは、この点をも考慮して定める必要がある。具体的には、ビームスポット中心間隔Δは、１５μｍ以下となるように定められる。

また、加工径Ｄｈが小さいと、レーザー光の照射に際して被照射位置に存在している基板１０の構成物質の一部が消失せず、穴部１０３に加工残渣として残存しやすくなり、好ましくない。一方、加工径Ｄｈが大きすぎると、穴部１０３を設けることによる凹凸形成効果が十分に得られず、やはり好ましくない。加工径Ｄｈのサイズを左右するビーム径Ｄｂのサイズは、この点を考慮して定められる必要がある。

本実施の形態においては、以上の点を鑑み、０．６μｍ≦Ｄｂ≦９μｍ、２５ｍｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦５００ｍｍ／ｓｅｃ、かつ２≦Ｖ／Ｒ≦１５なる範囲でレーザー光の照射条件およびステージの駆動条件を設定する。

なお、本実施の形態においては、分割起点１０４を形成するための点線加工を、基板１０のＬＥＤパターン１０２が形成されている側の主面に対して行う態様であってもよいし、その反対面に対して行う態様であってもよい。ただし、前者の方が後者よりも、ＬＥＤパターン１０２の（発光部分の）より近いところに凹凸構造が形成されるので、ＬＥＤ素子の発光効率の向上という観点からはより好ましい。

また、ＬＥＤパターン１０２を構成する物質はサファイア基板１０１を構成する物質よりもレーザー光の照射によって消失しやすいことから、サファイアが加工残渣として残存することが十分に抑制された条件のもとで点線加工を行うようにすれば、ＬＥＤパターン１０２を構成する物質が加工残渣として残ることはない。

＜加工残渣の抑制＞
上述したように、本実施の形態では、分割起点形成工程においてストリートＳＴに点線加工を行ったうえでブレイク工程を行うことで、チップ端部に凹凸構造が形成されるようにし、これによってＬＥＤ素子における発光効率の向上を実現している。

一方で、特許文献３には、単パルスごとの被加工領域を連接させる態様でのレーザー加工とその後のブレイクとによって、チップ端部に凹部が隣接し合う形態の凹凸構造を設けることで、ＬＥＤ素子の発光効率を向上させる技術が開示されている。

両者を比較すると、一見、特許文献３の凹凸構造の方が平坦部が少なく、全反射抑制を抑制する効果が高いことから発光効率向上の効果が高いように思われる。しかしながら、特許文献３に開示された凹凸構造を形成するべくレーザー加工を行った場合、個々の単パルスの照射によって本来は凹部の外へと飛散等すべき被照射領域の物質が、直前の単パルスの照射によって形成されていた隣接する凹部へと飛散し、そこで加工残渣として付着するという現象が生じやすいため、ＬＥＤ素子において、想定されたような発光効率向上の効果が得られないことが、本発明の発明者によって確認されている。

これに比して、本実施の形態の点線加工の場合、穴部１０３はそれぞれ単独に存在するのみであるので、個々の単パルスが照射された際に被照射領域から物質が穴部１０３の側方へと飛散等することは起こり得ず、物質の消失が起こるとすれば、それは、基板１０の表面から上方への飛散等によるものに限られる。それゆえ、本実施の形態の場合、被照射位置およびその直下に存在する物質の上方への飛散等をより確実に生じさせる態様にてレーザー光を照射すれば、穴部１０３における加工残渣の発生を最小限に抑制することができる。

係る態様での加工は、ビーム径Ｄｂや繰り返し周波数Ｒやステージの移動速度Ｖを上述した範囲に設定するとともに、基板１０の表面からのレーザー光の合焦位置のずらし量であるデフォーカス値や、レーザー光のパルスエネルギーなどを適宜に調整することで実現される。すなわち、これらの条件を好適に設定したうえで、本実施の形態に係る加工方法を行った場合、特許文献３に開示された加工方法を適用した場合に比して、より発光効率の優れたＬＥＤ素子を得ることが可能となる。

具体的には、デフォーカス値は、基板表面から内部に向かう向きを正とするときに、０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。また、パルスエネルギーは１０μＪ以上５００μＪ以下の範囲に設定するのが好ましい。

＜レーザー加工装置＞
図６は、上述した点線加工を実行可能なレーザー加工装置の一態様であるレーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置５０は、基板１０をその上に載置するステージ７と、レーザー加工装置５０の種々の動作（観察動作、アライメント動作、加工動作など）を行うコントローラ１とを主として備え、ステージ７に載置された基板１０に対しレーザー光ＬＢを照射することによって基板１０を加工することができるように構成されている。

ステージ７は、移動機構７ｍによって水平方向に移動可能とされてなる。移動機構７ｍは、図示しない駆動手段の作用により水平面内で所定のＸＹ２軸方向にステージ７を移動させる。これにより、レーザー光照射位置の移動などが実現されてなる。なお、移動機構７ｍについては、所定の回転軸を中心とした、水平面内における回転（θ回転）動作も、水平駆動と独立に行えるようになっている。

また、レーザー加工装置５０においては、図示しない撮像手段を通じて、該基板１０をレーザー光が照射される側（これを表面と称する）から直接に観測する表面観察や、ステージ７に載置された側（これを裏面と称する）から該ステージ７を介して観察する裏面観察などを行えるようになっている。

ステージ７は、上述したように、石英など透明な部材で形成されているが、その内部には、基板１０を吸着固定するための吸気通路となる図示しない吸引用配管が設けられてなる。吸引用配管は、例えば、ステージ７の所定位置を機械加工により削孔することにより設けられる。

基板１０をステージ７の上に載置した状態で、例えば吸引ポンプなどの吸引手段１１により吸引用配管に対し吸引を行い、吸引用配管のステージ７載置面側先端に設けられた吸引孔に対し負圧を与えることで、基板１０（および透明基板保護シート４）がステージ７に固定されるようになっている。なお、図６においては、加工対象である基板１０が透明基板保護シート４に貼り付けられている場合を例示しているが、透明基板保護シート４の貼付は必須ではない。

より詳細にいえば、レーザー加工装置５０においては、レーザー光源ＳＬからレーザー光ＬＢを発し、図示を省略する鏡筒内に備わるダイクロイックミラー５１にて反射させた後、該レーザー光ＬＢを、ステージ７に載置された基板１０の被加工部位にて合焦するよう集光レンズ５２にて集光し、基板１０に照射する。係るレーザー光ＬＢの照射と、ステージ７の移動とを組み合わせることによって、レーザー光ＬＢを基板１０に対して相対的に走査させつつ基板１０の加工を行えるようになっている。例えば、基板１０を分割するために、基板１０の表面に溝加工（スクライビング）を施す加工などが行える。

なお、レーザー加工装置５０においては、加工処理の際、必要に応じて、合焦位置を基板１０の表面から意図的にずらしたデフォーカス状態で、レーザー光ＬＢを照射することも可能となっている。本実施の形態においては、デフォーカス値（基板１０の表面から内部に向かう方向への合焦位置のずらし量）を０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定するのが好ましい。

レーザー光源ＳＬとしては、上述したように、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いるのが好適な態様である。あるいは、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザーやその他の固体レーザーを用いる態様であってもよい。さらには、レーザー光源ＳＬは、Ｑスイッチ付きであることが好ましい。

また、レーザー光源ＳＬから発せられるレーザー光ＬＢの波長や出力、パルスの繰り返し周波数、パルス幅の調整などは、コントローラ１の照射制御部２３により実現される。加工モード設定データＤ２に従った所定の設定信号が加工処理部２５から照射制御部２３に対し発せられると、照射制御部２３は、該設定信号に従って、レーザー光ＬＢの照射条件を設定する。

また、上述のように、本実施の形態においては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーをレーザー光源ＳＬして用いるのが好ましく、特に、その３倍高調波（波長約３５５ｎｍ）を用いるのが好適な態様である。また、パルス幅は、１ｎｓｅｃ以上２００ｎｓｅｃ以下であることが好適である。パルスの繰り返し周波数Ｒは、１ｋＨｚ≦Ｒ≦２５０ｋＨｚなる範囲内で設定可能であればよい。パルスエネルギーは１０μＪ以上５０μＪ以下なる範囲内で設定可能であればよい。

レーザー光ＬＢは、集光レンズ５２によって上述した０．６μｍ≦Ｄｂ≦９μｍなる範囲内のビーム径Ｄｂに絞られて照射される。

なお、レーザー光源ＳＬから出射されるレーザー光ＬＢの偏光状態は、円偏光であっても直線偏光であってもよい。ただし、直線偏光の場合、結晶性被加工材料中での加工断面の曲がりとエネルギー吸収率の観点から、偏光方向が走査方向と略平行にあるように、例えば両者のなす角が±１°以内にあるようにされることが好ましい。また、出射光が直線偏光の場合、レーザー加工装置５０は図示しないアッテネータを備えることが好ましい。アッテネータはレーザー光ＬＢの光路上の適宜の位置に配置され、出射されたレーザー光ＬＢの強度を調整する役割を担う。

コントローラ１は、上述の各部の動作を制御し、後述する種々の態様での基板１０の加工処理を実現させる制御部２と、レーザー加工装置５０の動作を制御するプログラム３ｐや加工処理の際に参照される種々のデータを記憶する記憶部３とをさらに備える。

制御部２は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものであり、記憶部３に記憶されているプログラム３ｐが該コンピュータに読み込まれ実行されることにより、種々の構成要素が制御部２の機能的構成要素として実現される。

具体的には、制御部２は、移動機構７ｍによるステージ７の駆動や集光レンズ５２の合焦動作など、加工処理に関係する種々の駆動部分の動作を制御する駆動制御部２１と、図示しない撮像手段による基板１０の撮像を制御する撮像制御部２２と、レーザー光源ＳＬからのレーザー光ＬＢの照射を制御する照射制御部２３と、吸引手段１１によるステージ７への基板１０の吸着固定動作を制御する吸着制御部２４と、与えられた加工位置データＤ１および加工モード設定データＤ２に従って加工対象位置への加工処理を実行させる加工処理部２５とを、主として備える。

記憶部３は、ＲＯＭやＲＡＭおよびハードディスクなどの記憶媒体によって実現される。なお、記憶部３は、制御部２を実現するコンピュータの構成要素によって実現される態様であってもよいし、ハードディスクの場合など、該コンピュータとは別体に設けられる態様であってもよい。

なお、レーザー加工装置５０に対してオペレータが与える種々の入力指示は、コントローラ１において実現されるＧＵＩを利用して行われるのが好ましい。例えば、加工処理部２５の作用により加工処理用メニューがＧＵＩにて提供される。

以上のような構成を有することで、レーザー加工装置５０は、上述した点線加工を好適に行えるようになっている。これに加えて、条件の調整等を適宜に行うことにより、他の加工も適宜に行えるように構成されていてもよい。

例えば、加工処理部２５の作用によりコントローラ１においてオペレータに利用可能に提供される加工処理メニュー従って、種々の加工内容に対応する加工モードを選択できるのが好適である。コントローラ１の記憶部３には、基板１０についての分割予定線たるストリートＳＴの位置を記述した加工位置データＤ１が記憶されるとともに、個々の加工モードにおけるレーザー加工の態様に応じた、レーザー光の個々のパラメータについての条件やステージ７の駆動条件（あるいはそれらの設定可能範囲）などが記述された加工モード設定データＤ２が記憶されている。加工処理部２５は、加工位置データＤ１を取得するとともに選択された加工モードに対応する条件を加工モード設定データＤ２から取得し、当該条件に応じた動作が実行されるよう、駆動制御部２１や照射制御部２３その他を通じて対応する各部の動作を制御する。

＜ブレイク工程＞
図７は、ブレイク工程において基板１０をブレイクする様子を示す模式図である。基板１０を、分割起点１０４が形成されたストリートＳＴが下側になる姿勢とし、ストリートＳＴの両側を２つの下側ブレイクバーＢ１、Ｂ２にて支持した状態で、サファイア基板１０１の裏面１０１ａであって分割起点１０４の直下（図７では直上）のブレイク位置ＢＰに向けて、上側ブレイクバーＢ３を降下させることにより、基板１０をブレイクすることが出来る。より詳細には、上側ブレイクバーＢ３の降下によって下側ブレイクバーＢ１、Ｂ２および上側ブレイクバーＢ３から基板１０に加わる力により、それぞれの穴部１０３からサファイア基板１０１の裏面側に向けて、さらには穴部１０３の配列方向に向けて、クラックが進展することで、基板１０は分割起点１０４に沿ってブレイクされる。

基板１０に形成された全ての分割起点１０４に対して順次に、同様の態様にてブレイクを行うことにより、基板１０は、個々のＬＥＤチップに個片化される。すなわち、端部に凹凸構造を備えた多数のＬＥＤチップが得られる。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、パルスレーザー光を走査しつつ照射することによって基板のストリートに例えば円錐状の多数の穴部をその延在方向に沿って離散的に形成する、点線加工を行ったうえで、当該穴部の配列に沿って基板をブレイクすることで、端部に凹凸構造を有し、かつ、加工残渣の少ないＬＥＤチップを得ることができる。係るＬＥＤチップを用いることで、従来よりも高い発光効率を有するＬＥＤ素子を実現することが出来る。

基板１０への分割起点１０４の形成態様がＬＥＤ素子の発光効率に与える影響を簡易的に評価するべく、複数枚のサファイア基板を用意し、それぞれについて、上述の点線加工を含む種々の加工手法にて加工した前後の透過光量を測定した。

図８は、サファイア基板ＷＳの透過光量の測定の様子を示す図である。図８に示すように、サファイア基板ＷＳは、平面視で細長の矩形状をなしており、その一方主面の一端部に、互いに離間する複数の直線部である被加工部Ｐが定められてなる。被加工部Ｐは、サファイア基板ＷＳの一側部から他側部にかけて、上記主面を横断する態様にて設けられてなる。

透過光量の測定は、図８に示す測定装置２００において積分球２０１の一部に設けられた窓部２０２に、サファイア基板ＷＳをその被加工部Ｐが内部に収まる態様にて挿入した状態で、積分球２０１の外部に位置するサファイア基板ＷＳの他方端部からＬＥＤ光源２０３にて入射光ＬＩを与え、その透過光ＬＴを積分球２０１に付設された光検出器２０４にて検出することによって行った。

具体的には、実施例および３種の比較例（比較例１ないし比較例３）のために、４枚のサファイア基板ＷＳを用意した。そして、それぞれについて加工を行う前に透過光量を測定した。さらに、比較例１を除くサファイア基板ＷＳに対しては、以下の態様にて加工を行ったうえで、再びそれぞれの透過光量を測定した。比較例１に係るサファイア基板ＷＳについては、被加工部Ｐに何らの加工を行わないまま、再び透過光量を測定した。

実施例としては、被加工部Ｐに、上述の点線加工にて穴部を離散的に形成したものを用意した。実施例においては、ビーム径Ｄｂを約２．５μｍ、加工速度を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、繰り返し周波数を１００ｋＨｚ、パルスエネルギーを１６．５μＪ、デフォーカス値を５．０μｍとした。

また、比較例２として、被加工部Ｐに断面視Ｖ字状の連続的な溝部を形成したサファイア基板ＷＳを用意した。比較例２においては、ビーム径Ｄｂを約２．５μｍ、加工速度を１００ｍｍ／ｓｅｃ、繰り返し周波数を７０ｋＨｚ、パルスエネルギーを１６．５μＪ、デフォーカス値を５．０μｍとした。

さらに、比較例３として、被加工部Ｐに特許文献３に開示されているような態様にて連続する凹部を設けたサファイア基板ＷＳを用意した。比較例３においては、ビーム径Ｄｂを約２．５μｍ、加工速度を７０ｍｍ／ｓｅｃ、繰り返し周波数を１０ｋＨｚ、パルスエネルギーを５０．０μＪ、デフォーカス値を８．０μｍとした。

図９は、実施例および各比較例の加工後の透過光量を、加工前の透過光量にて規格化した値（規格化透過光量値）を示す図である。図９に示すように、実施例においては、加工を行っていない比較例１に次ぐ規格化透過光量値が得られ、その値も約０．９２という大きな値であった。これに対して、比較例２および比較例３では、規格化透過光量値はそれぞれ、約０．７６、０．５８と小さかった。

透過光量の低下は、加工に伴う加工残渣の残存や加工変質層の形成などにより、被加工部Ｐにおいて光が吸収されやすくなることが要因で起こると考えられることから、それゆえ、図９に示す結果からは、実施例１のように点線加工を行う方が、比較例２および比較例３に係る加工を行うよりも加工残渣の残存等が生じにくいこといえる。これはすなわち、上述の実施の形態に係る加工手法が、発光効率の優れたＬＥＤ素子を得るという点において、従来の加工手法よりもＬＥＤパターン付き基板の個片化に適していることを意味している。

７ ステージ
７ｍ 移動機構
１０ 基板
５０ レーザー加工装置
５２ 集光レンズ
１０１ サファイア基板
１０２ ＬＥＤパターン
１０２ａ 薄膜層
１０２ｂ 電極パターン
１０３ 穴部
１０４ 分割起点
２００ （透過光量の）測定装置
Ｂ１、Ｂ２ 下側ブレイクバー
Ｂ３ 上側ブレイクバー
ＢＰ ブレイク位置
ＬＢ レーザー光
ＬＩ 入射光
ＬＴ 透過光
Ｐ 被加工部
ＳＬ レーザー光源
ＳＴ ストリート
ＵＰ 単位パターン
ＷＳ サファイア基板

Claims (6)

1. 基板上に複数のＬＥＤ単位パターンを２次元的に繰り返し配置してなるＬＥＤパターン付き基板を加工する方法であって、
   前記ＬＥＤパターン付き基板に格子状に定められた分割予定線に沿ってレーザー光を照射することにより、前記ＬＥＤパターン付き基板に格子状に分割起点を形成する分割起点形成工程と、
   前記ＬＥＤパターン付き基板を前記分割起点に沿ってブレイクすることにより個片化するブレイク工程と、
   を備え、
   前記分割起点形成工程においては、それぞれが円錐状、半楕円体状もしくはくさび形状あるいはこれらの複合した形状をなす多数の穴部を前記分割予定線上に離散的に形成することによって前記分割起点を形成する、
   ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
2. 請求項１に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
   前記分割起点形成工程においては、前記レーザー光の個々の単パルスがそれぞれに一の前記穴部を形成する、
   ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
   前記分割起点形成工程においては、前記ＬＥＤパターン付き基板のＬＥＤパターンが備わる側の主面に前記レーザー光を照射することによって前記主面に前記多数の穴部を形成する、
   ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
   前記分割起点形成工程においては、前記レーザー光のビーム径をＤｂ、前記レーザー光の繰り返し周波数をＲ、前記レーザー光と前記ＬＥＤパターン付き基板との相対移動速度をＶとするときに、
   ０．６μｍ≦Ｄｂ≦９μｍ、
   ２５ｍｍ／ｓｅｃ≦Ｖ≦５００ｍｍ／ｓｅｃ、かつ
   ２≦Ｖ／Ｒ≦１５
   をみたす条件にて前記レーザー光を照射することによって、前記多数の穴部を形成する、
   ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
5. 請求項４に記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
   前記分割起点形成工程においては、前記ＬＥＤパターン付き基板の被照射面から内部への前記レーザー光の合焦位置のずらし量であるデフォーカス値を０μｍ以上３０μｍ以下の範囲に設定し、前記レーザー光のパルスエネルギーを１０μＪ以上５００μＪ以下の範囲に設定する、
   ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のＬＥＤパターン付き基板の加工方法であって、
   前記分割起点形成工程に先立って前記ＬＥＤパターン付き基板のＬＥＤパターンが備わる側の前記主面に保護膜を形成する保護膜形成工程と、
   前記分割起点形成後に前記保護膜を除去する保護膜除去工程と、
   をさらに備え、
   前記分割起点形成工程においては、前記保護膜の上から前記レーザー光を照射することにより、前記分割起点を形成する、
   ことを特徴とするＬＥＤパターン付き基板の加工方法。