JP2014090011A - Processing method of substrate with led pattern - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a processing method of a substrate with an LED pattern, capable of materializing an LED element more excellent in luminous efficiency compared with a conventional one.SOLUTION: This method for processing the substrate with the LED pattern formed by two-dimensionally and repeatedly disposing a plurality of LED unit patterns on a substrate includes a break starting point forming process for forming a break starting point in a lattice shape on the substrate with the LED pattern by irradiating a laser beam along a break schedule line fixed in a lattice shape on the substrate with the LED pattern, an etching process for etching the substrate with the LED pattern on which the break starting point is formed, and a breaking process for breaking the substrate with the LED pattern which has passed through the etching process into individual chips by breaking it along the break starting point. In the break starting point forming process, a large number of hole parts each having a conical shape, a semi-ellipsoid shape, a wedge shape, or the compounded shape thereof are discretely formed to form the break starting point.

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。   The present invention relates to a processing method for dividing a substrate with a pattern formed by repeatedly arranging a plurality of unit patterns on a substrate in two dimensions.

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)。   The LED element is a street in which a substrate with a pattern (a substrate with an LED pattern) obtained by repeatedly forming a unit pattern of an LED element on a substrate (wafer, mother substrate) such as sapphire in a lattice shape is provided. It is manufactured by a process of breaking (dividing) at a scheduled dividing position called “dividing” and dividing it into chips (chips). As a method of forming a split starting point that becomes the starting point in the case of such a break, a method of forming a continuous scribe line by a laser scribing method such as an ablation method or an LMA (laser melting modification) method is known ( For example, see Patent Literature 1 and Patent Literature 2).

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。   In addition, for the purpose of improving the light emission efficiency (light extraction efficiency) of the LED element obtained by the process as described above, laser scribing is performed so that fine irregularities are formed at the end of the LED element after the break. The technology is already known (see, for example, Patent Document 3). In such a case, the total reflection that occurs when the end portion is flat is suppressed by providing irregularities at the end portion, thereby improving the light emission efficiency.

さらには、サファイア基板表面の荒れや潜傷を除去した基板をエッチング処理によって除去する技術が既に公知である(例えば、特許文献4参照)。   Furthermore, a technique for removing a substrate from which the surface of the sapphire substrate has been roughened and latent scratches have been removed by etching is already known (see, for example, Patent Document 4).

特開2004−165226号公報JP 2004-165226 A 国際公開第2006/062017号International Publication No. 2006/062017 特開2011−92970号公報JP 2011-92970 A 特開2007−137736号公報JP 2007-137736 A

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。   When the division starting point is formed by a processing method called laser scribing and then the break is performed, whether the ablation method is used or the LMA (laser melting modification) method is used, the processed layer is formed on the substrate surface after the laser light irradiation. May be formed or processing residue may remain. If these process-affected layers and process residues remain, the light from the light emitting portion of the LED element is absorbed, and there is a problem that the light extraction efficiency (that is, luminance) decreases.

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。   A method has been proposed in which the reduction in brightness is suppressed by reducing the formation volume of the work-affected layer as much as possible. However, as long as a certain degree of work-affected layer remains, a slight decrease in brightness is inevitable.

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。   In addition, although the technique disclosed in Patent Document 3 can in principle improve the light emission efficiency, since the processing residue is likely to remain in the LED chip after the break, the LED chip is used. However, the effect of improving the light emission efficiency in the LED element cannot be sufficiently obtained.

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。   This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the processing method of the board | substrate with an LED pattern which can implement | achieve the LED element which was excellent in luminous efficiency than before.

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。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a method of processing a substrate with an LED pattern in which a plurality of LED unit patterns are repeatedly arranged two-dimensionally on the substrate. A division starting point forming step of forming a division starting point in a lattice shape on the substrate with LED pattern by irradiating laser light along a predetermined division line defined in a lattice shape, and the substrate with LED pattern as the division starting point Breaking step to break into individual pieces, and in the division starting point forming step, a plurality of hole portions each having a conical shape, a semi-ellipsoidal shape, a wedge shape, or a composite shape thereof are formed. The division starting point is formed by forming discretely on the planned division line.

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、前記エッチング工程においては、前記分割起点が形成された前記LEDパターン付き基板を200℃以上に加熱したリン酸、硫酸またはこれらの混酸中に浸漬する、ことを特徴とする。   Invention of Claim 2 is the processing method of the board | substrate with an LED pattern of Claim 1, Comprising: In the said etching process, the said LED pattern board | substrate with which the said division | segmentation start point was formed was heated to 200 degreeC or more. It is characterized by being immersed in an acid, sulfuric acid or a mixed acid thereof.

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。   Invention of Claim 3 is a processing method of the board | substrate with an LED pattern of Claim 1 or Claim 2, Comprising: In the said division | segmentation start point formation process, each said single pulse of the said laser beam is one said each A hole is formed.

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。   Invention of Claim 4 is a processing method of the board | substrate with an LED pattern in any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising: In the said division | segmentation starting point formation process, the side with which the LED pattern of the board | substrate with an LED pattern is provided. The plurality of holes are formed in the main surface by irradiating the main surface with the laser beam.

請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4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。   The invention of claim 5 is the method for processing a substrate with an LED pattern according to any one of claims 1 to 4, wherein, in the split starting point forming step, a beam diameter of the laser beam is Db, and the laser When the repetition frequency of light is R, and the relative movement speed between the laser beam and the substrate with the LED pattern is V, 0.6 μm ≦ Db ≦ 9 μm, 25 mm / sec ≦ V ≦ 500 mm / sec, and 2 ≦ V The many holes are formed by irradiating the laser beam under a condition satisfying / R ≦ 15.

請求項6の発明は、請求項5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。   The invention of claim 6 is the processing method for a substrate with an LED pattern according to claim 5, wherein in the division starting point forming step, the laser beam is integrated from the irradiated surface of the substrate with the LED pattern to the inside. A defocus value that is a shift amount of the focal position is set in a range of 0 μm or more and 30 μm or less, and a pulse energy of the laser light is set in a range of 10 μJ or more and 500 μJ or less.

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。   According to invention of Claim 1 thru | or 6, the LED chip which has an uneven structure in an edge part, and there are few process residues can be obtained. By using such an LED chip, it is possible to realize an LED element having higher luminous efficiency than conventional ones.

特に、請求項4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。   In particular, according to the invention of claim 4, the concavo-convex structure is formed at a position closer to the LED pattern (of the light emitting portion), so that the luminous efficiency of the LED element can be further improved.

(LEDパターン付き)基板10の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the board | substrate 10 (with LED pattern). 基板10の上面図である。2 is a top view of a substrate 10. FIG. 分割起点形成工程を経た後の基板10の上面図である。It is a top view of the board | substrate 10 after passing through a division | segmentation starting point formation process. ブレイク工程によって得られたLEDチップの側面の一部の様子を例示するSEM像である。It is a SEM image which illustrates the mode of a part of side of an LED chip obtained by a break process. 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。It is a figure for demonstrating the irradiation aspect of the laser beam in dotted line processing. 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。2 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a laser processing apparatus 50. FIG. 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。It is a schematic diagram which shows a mode that the board | substrate 10 is broken in a breaking process.

<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。
<Processing target>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a substrate 10 with an LED pattern (hereinafter, also simply referred to as a substrate) 10 to be singulated (chiped) in this embodiment. In the present embodiment, a process for obtaining an LED chip by separating a substrate 10 provided with an LED pattern 102 on one main surface of a sapphire substrate (sapphire single crystal substrate) 101 will be described. FIG. 2 is a top view of the substrate 10.

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。   As the sapphire substrate 101, a substrate having a thickness of 70 μm to 200 μm is used. A preferred example is the use of a sapphire substrate 101 having a thickness of 100 μm. The LED pattern 102 is usually formed to have a thickness of about several μm. Further, the LED pattern 102 may have irregularities.

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。   The LED pattern 102 has a configuration in which a plurality of unit patterns UP each forming one LED chip after being separated into pieces are repeatedly arranged two-dimensionally. In FIG. 2, four unit patterns UP are shown. However, this is only for the convenience of illustration, and more unit patterns UP are actually arranged.

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。   The LED pattern 102 is formed by epitaxially forming, on the sapphire substrate 101, a light emitting layer and other thin film layers 102a made of a group III nitride semiconductor such as GaN (gallium nitride), and further, the thin film layer 102a. An electrode pattern 102b that constitutes a current-carrying electrode is formed on the LED element (LED chip).

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。   The boundary portion of each unit pattern UP is a street ST where the laser beam is irradiated in a manner to be described later, which is a planned division position of the substrate 10. The street ST is usually set to have a lattice shape when the LED pattern 102 is viewed in plan with a width of about several tens of μm. Note that the sapphire substrate 101 does not have to be exposed in the street ST, and the thin film layer 102a forming the LED pattern 102 may be formed continuously.

<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をエッチング処理するエッチング工程と、エッチング工程を経た基板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。
<Outline of processing>
Next, an outline of the processing performed to separate the substrate 10 described above will be described. The processing for dividing the substrate 10 into individual pieces includes a divided starting point forming step for forming a dividing starting point by irradiating the street ST of the substrate 10 with laser light, and an etching process for etching the substrate 10 that has undergone the dividing starting point forming step. And a break step of breaking (dividing) the substrate 10 that has undergone the etching step to obtain an LED chip.

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。   FIG. 3 is a top view of the substrate 10 after the division start point forming step. In the split starting point forming step, laser light (pulse laser light) is intermittently irradiated onto the street ST along the extending direction thereof, thereby melting the constituent material of the substrate 10 existing immediately below the irradiated position.・ Disappeared in a manner such as evaporation / scattering to form a conical shape, a semi-ellipsoidal shape, a wedge shape, or a composite shape thereof, and the circular holes 103 in a top view as shown in FIG. Many are formed. Note that the shape of the hole 103 varies depending on the irradiation condition of the laser beam.

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:YVO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。 As the laser light source SL, an Nd: YAG laser is preferably used. Alternatively, an embodiment using an Nd: YVO 4 laser or other solid-state laser may be used.

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。   In the present embodiment, the processing mode in which the array of the hole portions 103 as shown in FIG. 3 is formed on the street ST by irradiating the laser beam is also referred to as dotted line processing. In addition, since a large number of hole portions 103 obtained by the dotted line processing are the starting points of the break (division) in the next break process, the arrangement of the hole portions 103 as shown in FIG.

分割起点形成工程に続くエッチング工程は、分割起点形成工程の後、穴部103に残存した加工変質層や加工残渣を、溶解除去により確実に消失させるために行う工程である。係るエッチングを行うことで、穴部103は清浄化され、LEDチップの発光がこれら加工変質層や加工残渣において吸収されることが、好適に抑制される。   The etching step subsequent to the division start point formation step is a step performed after the division start point formation step to surely eliminate the work-affected layer and the processing residue remaining in the hole 103 by dissolution and removal. By performing such etching, the hole 103 is cleaned, and the light emission of the LED chip is suitably suppressed from being absorbed in the work-affected layer or the processing residue.

エッチング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。   In the break process subsequent to the etching process, the substrate 10 is broken along the division start points 104 formed on the streets ST. The break of the substrate 10 is realized by generating cracks from the respective holes 103 by a three-point support method. By performing breaks on all the division starting points 104 formed on the substrate 10, the substrate 10 is divided into individual LED chips (chips).

図4は、ブレイク工程によって得られるLEDチップの側面の一部の様子を示すためのSEM(走査電子顕微鏡)像である。なお、図4は、分割起点形成工程を行った後、エッチング工程を行うことなく直ちにブレイク工程を行うことで得られたLEDチップを撮像したものであるが、基本的な構造は、エッチングを行った場合でも同様である。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。   FIG. 4 is an SEM (scanning electron microscope) image for showing a state of a part of the side surface of the LED chip obtained by the breaking process. FIG. 4 shows an image of the LED chip obtained by performing the break process immediately after performing the division starting point formation process, but without performing the etching process. The same applies to the case. In FIG. 4, it is observed that the hole 103 divided in the break process is a recess in the vicinity of the upper end (upper side surface) of the LED chip obtained by the break process. From the state of the hole 103, it can be seen that the hole 103 before the break was conical.

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。   Further, in the present embodiment, a concavo-convex structure in which concave portions and flat portions are alternately formed in the vicinity of the upper end portion of the LED chip is formed by breaking the substrate 10 subjected to the dotted line processing along the division starting point 104. Is done.

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。   Such a concavo-convex structure has an effect of improving luminous efficiency when the LED chip is used as an LED element. This is because light emitted from the light emitting layer is not totally reflected and easily transmitted to the outside when the chip end is uneven as compared with the case where the end is flat. That is, by performing a dotted line process on the street ST of the substrate 10 with the LED pattern and then performing a break along the street ST, an LED chip capable of realizing an LED element with excellent luminous efficiency is obtained. I can do it.

<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。
<Dotted line processing with laser light>
Next, the details of the above-described dotted line processing will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining an irradiation mode of laser light in dotted line processing. More specifically, FIG. 5 shows the relationship between the repetition frequency of the laser light, the moving speed of the stage on which the substrate 10 is placed when irradiating the laser light, and the beam spot center interval of the laser light. Here, as in a laser processing apparatus 50 to be described later, the laser beam emission source is fixed, and the stage on which the substrate 10 is placed is moved to realize relative scanning of the laser beam with respect to the substrate 10. Shall be.

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。   As shown in FIG. 5, when the repetition frequency of the laser light is R (kHz), one laser pulse is emitted from the laser light source every 1 / R (msec). When the stage on which the substrate 10 is mounted moves at a speed V (mm / sec), the substrate 10 is V × (1 / R) = V while a certain pulse is emitted and the next laser pulse is emitted. / R (μm), the distance between the beam center position of a laser pulse and the beam center position of the next laser pulse, that is, the beam spot center distance Δ (μm) is Δ = V Determined by / R.

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。
From this, the beam diameter (beam waist diameter) Db of the laser beam LB on the surface of the substrate 10 and the beam spot center interval Δ are Δ> Db (Equation 1)
In the case of satisfying the above, the individual laser pulses do not overlap when the laser beam is scanned.

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。   The dotted line processing according to the present embodiment is realized by utilizing this relationship. That is, when laser pulses (single pulses) emitted one after another from the laser light source are sequentially and discretely irradiated along the streets ST, each irradiated position and the substrate 10 existing immediately below the irradiated position. The constituent material is heated by the energy of the irradiated laser pulse and disappears in a manner such as melting, evaporation, and scattering. As a result, a large number of holes 103 are sequentially formed. That is, each single pulse forms one hole 103 at the irradiated position, so that the division starting point 104 as an array of the holes 103 is formed.

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。
However, generally, when the laser beam is irradiated with the beam diameter Db, the diameter (processing diameter) Dh of the processing region (the hole 103 in the present embodiment) on the surface of the substrate 10 is larger than the beam diameter Db. Therefore, in the present embodiment, at least during the dotted line processing,
Δ> Dh = Db + α (Formula 2)
Laser light is irradiated in such a manner as to satisfy the following relationship. Here, α is a positive real number determined empirically in accordance with the value of the beam diameter Db and the value of the machining diameter Dh. Specifically, in a preliminary experiment or the like, a difference value from the machining diameter Dh formed when laser light is irradiated with various values of the beam diameter Db is specified in advance, and the real number α is determined from the difference value. What should I do?

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。   On the other hand, if the beam spot center interval Δ corresponding to the pitch of the hole 103 is too large, the uneven portion at the end of the LED chip is reduced, so that the light emission efficiency when used as an LED element is reduced, and in the first place. As a result, the break characteristic is deteriorated and break along the street ST is not realized, and the yield of the LED chip is lowered. That is, it is necessary to determine the beam spot center interval Δ in consideration of this point. Specifically, the beam spot center interval Δ is determined to be 15 μm or less.

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、後段のエッチング処理においても除去されない可能性が高くなるため、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。   In addition, when the processing diameter Dh is small, a part of the constituent material of the substrate 10 existing at the irradiated position is not lost when the laser beam is irradiated, and it is easy to remain as a processing residue in the hole 103, and the subsequent etching is performed. This is not preferable because the possibility of not being removed during the treatment increases. On the other hand, if the machining diameter Dh is too large, the unevenness forming effect by providing the hole 103 cannot be sufficiently obtained, which is also not preferable. The size of the beam diameter Db that determines the size of the processing diameter Dh needs to be determined in consideration of this point.

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。   In the present embodiment, in view of the above points, the laser beam irradiation conditions and stage conditions are within a range of 0.6 μm ≦ Db ≦ 9 μm, 25 mm / sec ≦ V ≦ 500 mm / sec, and 2 ≦ V / R ≦ 15. Set the drive conditions.

加えて、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、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、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。   In addition, in the case of the dotted line processing according to the present embodiment, since the hole portions 103 only exist independently, if the disappearance of the substance occurs, it is caused by scattering from the surface of the substrate 10 upward or the like. Limited to. Therefore, if laser light is irradiated in a manner that more reliably causes upward scattering of the irradiated position and the substance existing immediately below, the generation of processing residues in the hole 103 can be minimized. Can do.

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、より発光効率の優れたLED素子を得ることが可能となる。   In this mode, the beam diameter Db, the repetition frequency R, and the moving speed V of the stage are set in the above-described ranges, and the defocus value that is the shift amount of the focus position of the laser beam from the surface of the substrate 10 is set. This is realized by appropriately adjusting the pulse energy of the laser beam. That is, when these conditions are set appropriately and the processing method according to the present embodiment is performed, it is possible to obtain an LED element with more excellent luminous efficiency.

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。   Specifically, the defocus value is preferably set in the range of 0 μm or more and 30 μm or less when the direction from the substrate surface toward the inside is positive. The pulse energy is preferably set in the range of 10 μJ to 500 μJ.

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。   In the present embodiment, the dotted line processing for forming the division starting point 104 may be performed on the main surface of the substrate 10 on the side where the LED pattern 102 is formed, or vice versa. It may be an aspect performed on a surface. However, the former is more preferable than the latter because the concavo-convex structure is formed closer to the LED pattern 102 (of the light emitting portion) than the latter, from the viewpoint of improving the luminous efficiency of the LED element.

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。   In addition, since the material constituting the LED pattern 102 is more easily lost by irradiation with laser light than the material constituting the sapphire substrate 101, a dotted line under conditions where sapphire remains as a processing residue is sufficiently suppressed. If processing is performed, the substance constituting the LED pattern 102 does not remain as a processing residue.

<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。
<Laser processing equipment>
FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a laser processing apparatus 50 which is an embodiment of the laser processing apparatus capable of performing the above-described dotted line processing. The laser processing apparatus 50 mainly includes a stage 7 on which the substrate 10 is placed, and a controller 1 that performs various operations (observation operation, alignment operation, processing operation, etc.) of the laser processing apparatus 50. The substrate 10 can be processed by irradiating the placed substrate 10 with the laser beam LB.

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。   The stage 7 can be moved in the horizontal direction by a moving mechanism 7m. The moving mechanism 7m moves the stage 7 in a predetermined XY 2-axis direction within a horizontal plane by the action of a driving unit (not shown). Thereby, the movement of the laser beam irradiation position and the like are realized. As for the moving mechanism 7m, a rotation (θ rotation) operation in a horizontal plane around a predetermined rotation axis can be performed independently of horizontal driving.

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。   Further, in the laser processing apparatus 50, surface observation for directly observing the substrate 10 from a side irradiated with laser light (referred to as a surface) through imaging means (not shown), or a side placed on the stage 7 (This is referred to as the back surface) and back surface observation through the stage 7 can be performed.

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。   As described above, the stage 7 is formed of a transparent member such as quartz. Inside the stage 7, a suction pipe (not shown) serving as an intake passage for adsorbing and fixing the substrate 10 is provided. The suction pipe is provided, for example, by drilling a predetermined position of the stage 7 by machining.

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。   With the substrate 10 placed on the stage 7, suction is performed on the suction pipe by the suction means 11 such as a suction pump, and the suction pipe is provided in the suction hole provided at the stage 7 mounting surface side end of the suction pipe. The substrate 10 (and the transparent substrate protection sheet 4) is fixed to the stage 7 by applying a negative pressure. In addition, in FIG. 6, although the case where the board | substrate 10 which is a process target is affixed on the transparent substrate protective sheet 4 is illustrated, sticking of the transparent substrate protective sheet 4 is not essential.

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。   More specifically, in the laser processing apparatus 50, the laser light LB is emitted from the laser light source SL, reflected by a dichroic mirror 51 provided in a lens barrel (not shown), and then the laser light LB is supplied to the stage 7 Then, the light is condensed by the condenser lens 52 so as to be focused on the part to be processed of the substrate 10 placed on the substrate 10 and irradiated onto the substrate 10. By combining the irradiation of the laser beam LB and the movement of the stage 7, the substrate 10 can be processed while the laser beam LB is scanned relative to the substrate 10. For example, in order to divide the substrate 10, a process of performing grooving (scribing) on the surface of the substrate 10 can be performed.

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。   In the laser processing apparatus 50, it is possible to irradiate the laser beam LB in a defocus state in which the in-focus position is intentionally shifted from the surface of the substrate 10 as necessary during processing. Yes. In the present embodiment, it is preferable to set the defocus value (shift amount of the focus position in the direction from the surface of the substrate 10 toward the inside) in the range of 0 μm to 30 μm.

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:YVO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。 As described above, it is preferable to use an Nd: YAG laser as the laser light source SL. Alternatively, an embodiment using an Nd: YVO 4 laser or other solid-state laser may be used. Furthermore, the laser light source SL is preferably provided with a Q switch.

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。   Further, adjustment of the wavelength and output of the laser beam LB emitted from the laser light source SL, the pulse repetition frequency, the pulse width, and the like are realized by the irradiation control unit 23 of the controller 1. When a predetermined setting signal according to the processing mode setting data D2 is issued from the processing unit 25 to the irradiation control unit 23, the irradiation control unit 23 sets the irradiation condition of the laser beam LB according to the setting signal.

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。   As described above, in the present embodiment, it is preferable to use an Nd: YAG laser as the laser light source SL, and it is particularly preferable to use the third harmonic (wavelength of about 355 nm). . The pulse width is preferably 1 nsec or more and 200 nsec or less. The pulse repetition frequency R may be set within a range of 1 kHz ≦ R ≦ 250 kHz. The pulse energy may be set within a range of 10 μJ or more and 50 μJ or less.

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。   The laser beam LB is irradiated by being focused on the beam diameter Db within the range of 0.6 μm ≦ Db ≦ 9 μm described above by the condenser lens 52.

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。   The polarization state of the laser beam LB emitted from the laser light source SL may be circularly polarized light or linearly polarized light. However, in the case of linearly polarized light, for example, the angle between the two is within ± 1 ° so that the polarization direction is substantially parallel to the scanning direction from the viewpoint of the bending of the processed cross section in the crystalline work material and the energy absorption rate. It is preferable that it is made to exist. When the emitted light is linearly polarized light, the laser processing apparatus 50 preferably includes an attenuator (not shown). The attenuator is disposed at an appropriate position on the optical path of the laser beam LB and plays a role of adjusting the intensity of the emitted laser beam LB.

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。   The controller 1 controls the operation of each unit described above, and implements a control unit 2 that realizes processing of the substrate 10 in various modes to be described later, a program 3p that controls the operation of the laser processing apparatus 50, and processing. It further includes a storage unit 3 that stores various data to be referred to.

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。   The control unit 2 is realized by a general-purpose computer such as a personal computer or a microcomputer, for example, and various components can be obtained by reading and executing the program 3p stored in the storage unit 3 into the computer. Is realized as a functional component of the control unit 2.

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。   Specifically, the control unit 2 includes a drive control unit 21 that controls operations of various drive parts related to processing such as driving of the stage 7 by the moving mechanism 7m and focusing operation of the condenser lens 52. An imaging control unit 22 that controls imaging of the substrate 10 by the imaging unit that does not perform, an irradiation control unit 23 that controls the irradiation of the laser light LB from the laser light source SL, and an operation of sucking and fixing the substrate 10 to the stage 7 by the suction unit 11 Is mainly provided with a suction control unit 24 that controls the processing and a processing unit 25 that executes processing to the processing target position according to the given processing position data D1 and processing mode setting data D2.

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。   The storage unit 3 is realized by a storage medium such as a ROM, a RAM, and a hard disk. The storage unit 3 may be implemented by a computer component that implements the control unit 2, or may be provided separately from the computer, such as a hard disk.

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。   Various input instructions given by the operator to the laser processing apparatus 50 are preferably performed using a GUI realized in the controller 1. For example, a processing menu is provided on the GUI by the operation of the processing unit 25.

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。   By having the above configuration, the laser processing apparatus 50 can suitably perform the above-described dotted processing. In addition to this, it may be configured such that other processing can be performed as appropriate by appropriately adjusting conditions and the like.

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。   For example, it is preferable that the processing mode corresponding to various processing contents can be selected according to the processing menu provided to the operator in the controller 1 by the operation of the processing unit 25. The storage unit 3 of the controller 1 stores processing position data D1 describing the position of the street ST that is the planned dividing line for the substrate 10, and the laser beam according to the mode of laser processing in each processing mode. Processing mode setting data D2 in which conditions for individual parameters, driving conditions of stage 7 (or their settable ranges), and the like are described is stored. The processing unit 25 acquires the processing position data D1 and the conditions corresponding to the selected processing mode from the processing mode setting data D2, and the drive control unit 21 or the like so that the operation according to the conditions is executed. The operation of each corresponding unit is controlled through the irradiation control unit 23 and others.

<エッチング工程>
次に、穴部103に残存する加工残渣等を除去するエッチング工程について説明する。本実施の形態におけるエッチング工程は、概略、特許文献4に開示された手法に準じ、基板10を、200℃以上に加熱したリン酸、硫酸またはこれらの混酸中に浸漬することにより行う。
<Etching process>
Next, an etching process for removing processing residues and the like remaining in the hole 103 will be described. The etching process in the present embodiment is generally performed by immersing the substrate 10 in phosphoric acid, sulfuric acid, or a mixed acid thereof heated to 200 ° C. or higher according to the technique disclosed in Patent Document 4.

ここで、リン酸としてはオルトリン酸(HPO)を使用する。硫酸としては、濃度が90%以上の濃硫酸を使用するのが好適であり、濃度96%、比重1.84、約36Nのものを使用するのがより好適である。 Here, orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ) is used as phosphoric acid. As sulfuric acid, it is preferable to use concentrated sulfuric acid having a concentration of 90% or more, and it is more preferable to use a sulfuric acid having a concentration of 96%, a specific gravity of 1.84 and about 36N.

なお、リン酸や硫酸を200℃以上に加熱した場合、それぞれの2分子から水1分子が脱離(脱水)した、いわゆるピロリン酸(二リン酸)やピロ硫酸(二硫酸)を生じる。それゆえ、エッチング工程においては、これらピロリン酸やピロ硫酸が有効な成分となっているものと推定される。なお、リン酸や硫酸は、200℃以上300℃未満の温度範囲で使用するのが好ましく、200〜280℃の温度で使用するのがより好ましい。200℃未満の場合はサファイア基板101に対する活性が弱いため好ましくない。また、300度以上とすると、リン酸の場合は、サファイアとの反応が急速に進みすぎるために穴部103に荒れが生じるため、硫酸の場合は、分解して人体に有毒な亜硫酸ガスが発生するため、好ましくない。   When phosphoric acid or sulfuric acid is heated to 200 ° C. or higher, so-called pyrophosphoric acid (diphosphoric acid) or pyrosulfuric acid (disulfuric acid) is generated in which one molecule of water is desorbed (dehydrated) from each two molecules. Therefore, it is presumed that these pyrophosphoric acid and pyrosulfuric acid are effective components in the etching process. In addition, it is preferable to use phosphoric acid and a sulfuric acid in the temperature range of 200 degreeC or more and less than 300 degreeC, and it is more preferable to use it at the temperature of 200-280 degreeC. A temperature lower than 200 ° C. is not preferable because the activity on the sapphire substrate 101 is weak. In addition, if it is 300 degrees or more, in the case of phosphoric acid, since the reaction with sapphire proceeds too rapidly, the hole 103 is roughened. In the case of sulfuric acid, sulfurous acid gas that decomposes and is toxic to the human body is generated. Therefore, it is not preferable.

リン酸と硫酸との混酸を使用する場合には、両者を任意の重量比で混合することができる。   When using the mixed acid of phosphoric acid and sulfuric acid, both can be mixed in arbitrary weight ratios.

エッチング処理後の基板10は、適宜、乾燥処理を施されたうえで、ブレイク工程に供される。なお、ブレイク工程に先立ち、基板10のLEDパターン102が形成されていない側の主面を、鏡面研磨するようにしてもよい。   The substrate 10 after the etching process is appropriately subjected to a drying process and then subjected to a breaking process. Prior to the breaking step, the main surface of the substrate 10 where the LED pattern 102 is not formed may be mirror-polished.

<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。
<Breaking process>
FIG. 7 is a schematic diagram showing how the substrate 10 is broken in the breaking step. The substrate 10 is placed on the back surface 101a of the sapphire substrate 101 in a state in which the street ST on which the division start points 104 are formed is on the lower side and the both sides of the street ST are supported by the two lower break bars B1 and B2. Thus, the substrate 10 can be broken by lowering the upper break bar B3 toward the break position BP immediately below the division starting point 104 (just above in FIG. 7). More specifically, the force applied to the substrate 10 from the lower break bars B1 and B2 and the upper break bar B3 by the lowering of the upper break bar B3, from each hole 103 toward the back side of the sapphire substrate 101, and further As the crack progresses in the arrangement direction of the holes 103, the substrate 10 is broken along the division starting points 104.

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。   By sequentially breaking all the division starting points 104 formed on the substrate 10 in the same manner, the substrate 10 is divided into individual LED chips. That is, a large number of LED chips having an uneven structure at the end can be obtained.

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、点線加工を行い、穴部に残存する加工残渣をエッチングによって除去したうえで、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。   As described above, according to the present embodiment, a large number of conical holes, for example, are formed discretely along the extending direction in the street of the substrate by irradiating while scanning with pulsed laser light. Do the dotted line processing, and after removing the processing residue remaining in the hole portion by etching, by breaking the substrate along the array of the hole portion, the end portion has a concavo-convex structure, and the processing residue LED chip with less can be obtained. By using such an LED chip, it is possible to realize an LED element having higher luminous efficiency than conventional ones.

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
7 Stage 7m Moving mechanism 10 Substrate 50 Laser processing device 52 Condensing lens 101 Sapphire substrate 102 LED pattern 102a Thin film layer 102b Electrode pattern 103 Hole 104 Division start point 200 (Transmission light amount) Measuring device B1, B2 Lower break bar B3 Upper side Break bar BP Break position LB Laser light LI Incident light LT Transmitted light P Worked part SL Laser light source ST Street UP Unit pattern WS Sapphire substrate

Claims (6)

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、
前記分割起点が形成された前記LEDパターン付き基板をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程を経た前記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。
A method of processing a substrate with an LED pattern in which a plurality of LED unit patterns are repeatedly arranged two-dimensionally on a substrate,
A division starting point forming step of forming a division starting point in a lattice shape on the substrate with the LED pattern by irradiating the substrate with the LED pattern with a laser beam along a predetermined division line defined in a lattice shape;
An etching step of etching the substrate with the LED pattern in which the division starting points are formed;
A breaking step of breaking the substrate with the LED pattern that has undergone the etching step into pieces by breaking along the division starting points;
With
In the division starting point forming step, the division starting point is formed by discretely forming a number of holes each having a conical shape, a semi-ellipsoidal shape, a wedge shape, or a composite shape thereof on the planned dividing line. To
The processing method of the board | substrate with an LED pattern characterized by the above-mentioned.
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、
前記エッチング工程においては、前記分割起点が形成された前記LEDパターン付き基板を200℃以上に加熱したリン酸、硫酸またはこれらの混酸中に浸漬する、
ことを特徴とするLEDパターン付き基板の加工方法。
It is a processing method of the board | substrate with an LED pattern of Claim 1, Comprising:
In the etching step, the substrate with LED pattern on which the division starting point is formed is immersed in phosphoric acid, sulfuric acid or a mixed acid thereof heated to 200 ° C. or higher.
The processing method of the board | substrate with an LED pattern characterized by the above-mentioned.
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。
It is a processing method of the board | substrate with an LED pattern of Claim 1 or Claim 2, Comprising:
In the split starting point forming step, each single pulse of the laser beam forms one hole portion, respectively.
The processing method of the board | substrate with an LED pattern characterized by the above-mentioned.
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。
It is a processing method of the board | substrate with an LED pattern in any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising:
In the division starting point forming step, the plurality of holes are formed in the main surface by irradiating the main surface on the side provided with the LED pattern of the substrate with the LED pattern with the laser beam.
The processing method of the board | substrate with an LED pattern characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし請求項4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。
It is a processing method of the board | substrate with an LED pattern in any one of Claim 1 thru | or 4, Comprising:
In the division starting point forming step, when the beam diameter of the laser beam is Db, the repetition frequency of the laser beam is R, and the relative moving speed between the laser beam and the substrate with the LED pattern is V,
0.6 μm ≦ Db ≦ 9 μm,
25 mm / sec ≦ V ≦ 500 mm / sec and 2 ≦ V / R ≦ 15
By irradiating the laser beam under conditions that satisfy the conditions, the numerous holes are formed.
The processing method of the board | substrate with an LED pattern characterized by the above-mentioned.
請求項5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。
It is a processing method of the board | substrate with an LED pattern of Claim 5, Comprising:
In the division starting point forming step, a defocus value, which is a shift amount of the focus position of the laser light from the irradiated surface of the substrate with the LED pattern to the inside, is set in a range of 0 μm to 30 μm, and the laser light Is set to a range of 10 μJ or more and 500 μJ or less,
The processing method of the board | substrate with an LED pattern characterized by the above-mentioned.
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