JP2015062923A - レーザー加工装置、および、パターン付き基板の加工条件設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン付き基板を良好に個片化できる加工条件設定方法を提供する。
【解決手段】単位パルス光によってパターン付き基板に形成される加工痕が加工予定線に沿って離散的に位置するようにレーザー光を照射し、それぞれの加工痕から亀裂を伸展させる亀裂伸展加工によってパターン付き基板を個片化する際の加工条件設定方法が、パターン付き基板のうちのパターン形成面の反対面の一部箇所をオフセット条件設定用の亀裂伸展加工である仮加工の実行箇所として設定する工程と、仮加工を行う工程と、仮加工の前後において、ＩＲ光を照明光としパターン形成面に焦点を合わせて仮加工実行箇所を撮像し、得られた第１と第２の撮像画像について仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで得られる第１と第２の画素値プロファイルの差分値プロファイルを利用して、レーザー光の照射位置のオフセット方向を特定する工程と、を備える。
【選択図】図６

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分割するにあたって、加工条件を設定する方法に関し、特に、レーザー加工装置における加工条件の設定方法に関する。

ＬＥＤ素子は、例えばサファイア単結晶などの基板（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領域にて分割し、個片化（チップ化）する、というプロセスにて製造される。ここで、ストリートとは、分割によってＬＥＤ素子となる２つの部分の間隙部分である幅狭の領域である。

係る分割のための手法として、パルス幅がｐｓｅｃオーダーの超短パルス光であるレーザー光を、個々の単位パルス光の被照射領域が加工予定線に沿って離散的に位置する条件にて照射することにより、加工予定線（通常はストリート中心位置）に沿って分割のための起点を形成する手法が既に公知である（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された手法においては、それぞれの単パルス光の被照射領域において形成される加工痕の間で劈開や裂開による亀裂伸展（クラック伸展）が生じ、係る亀裂に沿って基板を分割することで、個片化が実現される。

特開２０１１−１３１２５６号公報

上述のようなパターン付き基板においては、通常、サファイア単結晶基板に設けられたオリフラ（オリエンテーションフラット）に平行な方向とこれに直交する方向とに沿って単位パターンが配置されてなる。それゆえ、係るパターン付き基板において、ストリートは、オリフラに平行な方向とこれに垂直な方向とに延在してなる。

このようなパターン付き基板を特許文献１に開示されたような手法にて分割する場合、当然ながら、オリフラに平行なストリートとオリフラに垂直なストリートとに沿ってレーザー光を照射することになる。係る場合において、レーザー光の照射に伴う加工痕からの亀裂の伸展は、加工予定線の延在方向でもあるレーザー光の照射方向（走査方向）のみに生じるのではなく、基板の厚み方向においても生じる。

ただし、オリフラに平行なストリートに沿ってレーザー光を照射した場合、基板厚み方向における亀裂伸展は加工痕から垂直な方向に生じるのに対して、同じ照射条件でオリフラに垂直なストリートに沿ってレーザー光を照射した場合、亀裂は、垂直方向ではなく垂直方向から傾斜した方向に伸展するという相違があることが、経験的に知られている。しかも、係る亀裂が傾斜する方向は、同一ウェハ面内では一致するが、個々のパターン付き基板によっては異なる場合がある。

なお、パターン付き基板に用いるサファイア単結晶基板としては、ｃ面やａ面などの結晶面の面方位が主面法線方向と一致してなるもののほか、主面内においてオリフラに垂直な方向を傾斜軸としてそれらの結晶面の面方位を主面法線方向に対して傾斜させた、いわゆるオフ角を与えた基板（オフ基板とも称する）が用いられることがあるが、上述したオリフラに垂直なストリートに沿ってレーザー光を照射した場合の亀裂の傾斜は、オフ基板であろうとなかろうと生じることが、本発明の発明者らによって確認されている。

一方で、ＬＥＤ素子の微小化や基板面積あたりの取り個数向上などの要請から、ストリートの幅はより狭い方が望ましい。しかしながら、そのようなストリートの幅が狭いパターン付き基板を対象に特許文献１に開示された手法を適用した場合、オリフラに垂直なストリートにおいては、傾斜して伸展した亀裂が当該ストリートの幅に収まらず、隣接する、ＬＥＤ素子となる領域にまで達してしまうという不具合が起こり得る。係る不具合の発生は、ＬＥＤ素子の歩留まりを低下させる要因となるため、好ましくない。

係る歩留まりの低下を抑制するには、個々のパターン付き基板を加工するにあたって、亀裂が傾斜する方向を特定し、これに応じて、加工条件、例えば加工位置を設定する必要があるが、特に、ＬＥＤ素子の量産過程においては、加工生産性を向上させるため、個々のパターン付き基板に対する加工条件の設定を迅速に行うことが求められる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、パターン付き基板を良好に個片化できるように、加工条件を設定する方法、およびこれを実現する装置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、レーザー光を出射する出射源と、単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを２次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板を固定可能なステージと、を備え、前記出射源と前記ステージとを相対的に移動させることにより前記レーザー光を所定の加工予定線に沿って走査しつつ前記パターン付き基板に照射可能なレーザー加工装置であって、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射することで、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる、亀裂伸展加工が実行可能であるとともに、前記ステージに載置された前記パターン付き基板に対し照明光としてＩＲ光を発する照明手段と、前記ステージに載置された前記パターン付き基板を撮像可能な撮像手段と、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定手段と、をさらに備え、前記オフセット条件設定手段は、前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側が被載置面となるように前記パターン付き基板を前記ステージに載置した状態で、前記パターン付き基板のうち前記被載置面の反対面の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工の実行箇所として設定し、前記実行箇所に対し前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行わせるとともに、前記撮像手段に前記仮加工の前後において、前記照明手段から前記ＩＲ光を前記照明光として発した状態で、前記パターン付き基板の前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させることにより、第１と第２の撮像画像を取得させ、前記第１と第２の撮像画像のそれぞれについて前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで第１と第２の画素値プロファイルを生成したうえで、前記第１と第２の画素値プロファイルの差分値プロファイルを生成し、前記差分値プロファイルに基づいて、前記パターン付き基板を個片化するための前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のレーザー加工装置であって、前記パターン付き基板が、前記被載置面の前記反対面に多重反射膜を備えるものである、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に記載のレーザー加工装置であって、前記オフセット条件設定手段は、前記差分値プロファイルにおいて極値を挟む２つの近似曲線の傾きに基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、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レーザー加工装置であって、前記オフセット条件設定手段は、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせる際のオフセット量を、あらかじめ取得された前記亀裂伸展加工の対象とされる前記パターン付き基板の個体情報に基づいて決定する、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを２次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板に対しレーザー光を照射することによって前記パターン付き基板を個片化する加工を行う際の加工条件を設定する方法であって、前記パターン付き基板を個片化する加工が、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射し、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工であり、前記亀裂伸展加工に先立って、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定工程、を備え、前記オフセット条件設定工程は、前記パターン付き基板のうち前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面の反対面の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工の実行箇所として設定する設定工程と、前記照明手段から前記ＩＲ光を前記照明光として発した状態で、所定の撮像手段に、前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第１の撮像画像を取得させる第１撮像工程と、前記実行箇所に対し前記仮加工を行う仮加工工程と、前記照明手段から前記ＩＲ光を前記照明光として発した状態で、前記所定の撮像手段に、前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第２の撮像画像を取得させる第２撮像工程と、前記第１と第２の撮像画像のそれぞれについて前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで第１と第２の画素値プロファイルを生成したうえで、前記第１と第２の画素値プロファイルの差分値プロファイルを生成し、前記差分値プロファイルに基づいて、前記パターン付き基板を個片化するための前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定するオフセット方向特定工程と、を備えることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５に記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、前記パターン付き基板が、前記被載置面の前記反対面に多重反射膜を備えるものである、ことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項５または請求項６に記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、前記オフセット方向特定工程においては、前記差分値プロファイルにおいて極値を挟む２つの近似曲線の傾きに基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、ことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、前記オフセット条件設定工程が、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせる際のオフセット量を、あらかじめ取得された前記亀裂伸展加工の対象とされる前記パターン付き基板の個体情報に基づいて決定するオフセット量決定工程、をさらに備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項８の発明によれば、亀裂伸展加工によってパターン付き基板を個片化する際に、オリフラと直交する方向の加工において亀裂が傾斜し得る場合に、レーザー光の照射位置をオフセットしたうえで当該亀裂伸展加工を行えるので、パターン付き基板に設けられた、個々のデバイスチップを構成する単位パターンを個片化に際して破壊することが好適に抑制される。その結果として、パターン付き基板を個片化することで得られるデバイスチップの歩留まりが向上する。

特に、請求項２および請求項６の発明によれば、照明光としてＩＲ光を用いることにより、パターン付き基板が単位パターンの形成面とは反対面に多重反射膜を備える場合であっても、パターン形成面にまで伸展した亀裂の撮像を良好に行うことができ、結果として、レーザー光の照射位置のオフセット方向を好適に特定することが出来る。

被加工物の分割に用いるレーザー加工装置１００の構成を概略的に示す模式図である。 亀裂伸展加工におけるレーザー光ＬＢの照射態様を説明するための図である。 パターン付き基板Ｗの模式平面図および部分拡大図である。 加工予定線ＰＬに沿ってレーザー光ＬＢを照射した場合の、パターン付き基板ＷのＹ方向に垂直な断面における亀裂伸展の様子を示す図である。 レーザー光ＬＢの照射位置ＩＰをオフセットさせて亀裂伸展加工を行った場合の、パターン付き基板Ｗの厚み方向における亀裂伸展の様子を示す模式断面図である。 オフセット条件の設定処理の流れを示す図である。 仮加工の際のレーザー光ＬＢの照射位置ＩＰ１を例示する図である。 ステップＳＴＰ４において得られた加工後のパターン付き基板Ｗの撮像画像ＩＭと、画素値プロファイルを得るための画像処理対象領域ＲＥとを例示する図である。 第１プロファイルＰＦ１、第２プロファイルＰＦ２、および、差分値プロファイルΔＰＦを例示する図である。 ステップＳＴＰ８およびステップＳＴＰ９の説明のために例示するプロファイルＰＦ３である。 図１０に示したプロファイルＰＦ３に基づいて作成した近似直線プロファイルである。

＜レーザー加工装置＞
図１は、本発明の実施の形態に適用可能な、被加工物の分割に用いるレーザー加工装置１００の構成を概略的に示す模式図である。レーザー加工装置１００は、装置内における種々の動作（観察動作、アライメント動作、加工動作など）の制御を行うコントローラ１と、被加工物１０をその上に載置するステージ４と、レーザー光源ＳＬから出射されたレーザー光ＬＢを被加工物１０に照射する照射光学系５とを主として備える。

ステージ４は、石英などの光学的に透明な部材から主として構成される。ステージ４は、その上面に載置された被加工物１０を、例えば吸引ポンプなどの吸引手段１１により吸引固定できるようになっている。また、ステージ４は、移動機構４ｍによって水平方向に移動可能とされてなる。なお、図１においては、被加工物１０に粘着性を有する保持シート１０ａを貼り付けたうえで、該保持シート１０ａの側を被載置面として被加工物１０をステージ４に載置しているが、保持シート１０ａを用いる態様は必須のものではない。

移動機構４ｍ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４を移動させる。これにより、観察位置の移動やレーザー光照射位置の移動が実現されてなる。なお、移動機構４ｍ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ことが、アライメントなどを行う上ではより好ましい。

照射光学系５は、レーザー光源ＳＬと、図示を省略する鏡筒内に備わるハーフミラー５１と、集光レンズ５２とを備える。

レーザー加工装置１００においては、概略、レーザー光源ＳＬから発せられたレーザー光ＬＢを、ハーフミラー５１にて反射させたうえで、該レーザー光ＬＢを、集光レンズ５２にてステージ４に載置された被加工物１０の被加工部位に合焦するように集光させて、被加工物１０に照射するようになっている。そして、係る態様にてレーザー光ＬＢを照射しつつ、ステージ４を移動させることによって、被加工物１０に対し所定の加工予定線に沿った加工を行えるようになっている。すなわち、レーザー加工装置１００は、被加工物１０に対しレーザー光ＬＢを相対的に走査することによって、加工を行う装置である。

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。レーザー光源ＳＬとしては、波長が５００ｎｍ〜１６００ｎｍのものを用いる。また、上述した加工パターンでの加工を実現するべく、レーザー光ＬＢのパルス幅は１ｐｓｅｃ〜５０ｐｓｅｃ程度である必要がある。また、繰り返し周波数Ｒは１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度、レーザー光の照射エネルギー（パルスエネルギー）は０．１μＪ〜５０μＪ程度であるのが好適である。

なお、レーザー加工装置１００においては、加工処理の際、必要に応じて、合焦位置を被加工物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（被加工物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５０μｍ以下（例えば、５μｍ以上３０μｍ以下）の範囲に設定するのが好ましい。

また、レーザー加工装置１００において、ステージ４の上方には、被加工物１０を上方から観察・撮像するための上部観察光学系６と、被加工物１０に対しステージ４の上方から照明光を照射する上部照明系７とが備わっている。また、ステージ４の下方には、被加工物１０に対しステージ４の下方から照明光を照射する下部照明系８が備わっている。

上部観察光学系６は、ハーフミラー５１の上方（鏡筒の上方）に設けられたＣＣＤカメラ６ａと該ＣＣＤカメラ６ａに接続されたモニタ６ｂとを備える。また、上部照明系７は、上部照明光源Ｓ１と、ハーフミラー７１とを備える。

これら上部観察光学系６と上部照明系７とは、照射光学系５と同軸に構成されてなる。より詳細にいえば、照射光学系５のハーフミラー５１と集光レンズ５２が、上部観察光学系６および上部照明系７と共用されるようになっている。これにより、上部照明光源Ｓ１から発せられた上部照明光Ｌ１は、図示しない鏡筒内に設けられたハーフミラー７１で反射され、さらに照射光学系５を構成するハーフミラー５１を透過した後、集光レンズ５２で集光されて、被加工物１０に照射されるようになっている。また、上部観察光学系６においては、上部照明光Ｌ１が照射された状態で、集光レンズ５２、ハーフミラー５１およびハーフミラー７１を透過した被加工物１０の明視野像の観察を行うことが出来るようになっている。

また、下部照明系８は、下部照明光源Ｓ２と、ハーフミラー８１と、集光レンズ８２とを備える。すなわち、レーザー加工装置１００においては、下部照明光源Ｓ２から出射され、ハーフミラー８１で反射されたうえで、集光レンズ８２で集光された下部照明光Ｌ２を、ステージ４を介して被加工物１０に対し照射出来るようになっている。例えば、下部照明系８を用いると、下部照明光Ｌ２を被加工物１０に照射した状態で、上部観察光学系６においてその透過光の観察を行うことなどが可能である。

さらには、図１に示すように、レーザー加工装置１００においては、被加工物１０を下方から観察・撮像するための下部観察光学系１６が、備わっていてもよい。下部観察光学系１６は、ハーフミラー８１の下方に設けられたＣＣＤカメラ１６ａと該ＣＣＤカメラ１６ａに接続されたモニタ１６ｂとを備える。係る下部観察光学系１６においては、例えば、上部照明光Ｌ１が被加工物１０に照射された状態でその透過光の観察を行うことが出来る。

なお、本実施の形態に係るレーザー加工装置１００においては、照明光としてＩＲ光（赤外光）を発するものが、下部照明光源Ｓ２に用いられる。これにより、レーザー加工装置１００においては、可視光（白色光）を反射してしまうような層が被加工位置に備わるような加工対象物であっても、その透過観察を良好に行うことが可能とされてなる。そのような被加工物としては、例えば、後述するような多重反射膜ＤＢＲを備えるパターン付き基板Ｗなどが例示される。係るパターン付き基板Ｗにおいては、多重反射膜ＤＢＲが可視光をほとんど透過させずに反射するようになっている。もちろん、可視光（白色光）を反射してしまうような層が存在しない被加工物についても、良好な観察は可能である。あるいはさらに、上部照明光源Ｓ１についても、ＩＲ光（赤外光）を発するものが用いられる態様であってよい。

コントローラ１は、装置各部の動作を制御し、後述する態様での被加工物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１００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。

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。

記憶部３には、プログラム３ｐの他、加工対象とされる被加工物１０の個体情報（例えば、材質、結晶方位、形状（サイズ、厚み）など）の他、加工位置（もしくはストリート位置）を記述した被加工物データ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４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が記憶される。また、記憶部３には、後述する理由から被加工物データＤ１に記述された加工位置に対して、レーザー光ＬＢの照射位置を所定距離だけオフセットする必要がある場合に参照される照射位置オフセットデータＤ３も、適宜に記憶される。

制御部２は、移動機構４ｍによるステージ４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、上部観察光学系６や下部観察光学系１６による被加工物１０の観察・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４への被加工物１０の吸着固定動作を制御する吸着制御部２４と、与えられた被加工物データ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、加工処理に先立ってレーザー光ＬＢの照射位置のオフセットに係る条件を設定する処理を担うオフセット設定部２６とを、主として備える。

以上のような構成のコントローラ１を備えるレーザー加工装置１００においては、オペレータから、被加工物データＤ１に記述された加工位置を対象とした所定の加工モードによる加工の実行指示が与えられると、加工処理部２５が、被加工物データ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。例えば、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、照射制御部２３により実現される。これにより、対象とされた加工位置において、指定された加工モードでの加工が実現される。

ただし、本実施の形態に係るレーザー加工装置１００においては、例えば被加工物１０がパターン付き基板Ｗ（図３および図４参照）であり、係るパターン付き基板Ｗに対して次述する亀裂伸展加工を行う場合に、上述した態様によるレーザー加工に先立ち、必要に応じてレーザー光ＬＢの照射位置をオフセットすることができるようになっている。係るレーザー光ＬＢの照射位置のオフセットの詳細については後述する。

また、好ましくは、レーザー加工装置１００は、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に従って、種々の加工内容に対応する加工モードを選択できるように、構成される。係る場合において、加工処理メニューは、ＧＵＩにて提供されるのが好ましい。

以上のような構成を有することで、レーザー加工装置１００は、種々のレーザー加工を好適に行えるようになっている。

＜亀裂伸展加工の原理＞
次に、レーザー加工装置１００において実現可能な加工手法の１つである亀裂伸展加工について説明する。図２は、亀裂伸展加工におけるレーザー光ＬＢの照射態様を説明するための図である。より詳細には、図２は、亀裂伸展加工の際のレーザー光ＬＢの繰り返し周波数Ｒ（ｋＨｚ）と、レーザー光ＬＢの照射にあたって被加工物１０を載置するステージの移動速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、レーザー光ＬＢのビームスポット中心間隔Δ（μｍ）との関係を示している。なお、以降の説明では、上述したレーザー加工装置１００を使用することを前提に、レーザー光ＬＢの出射源は固定され、被加工物１０が載置されたステージ４を移動させることによって、被加工物１０に対するレーザー光ＬＢの相対的な走査が実現されるものとするが、被加工物１０は静止させた状態で、レーザー光ＬＢの出射源を移動させる態様であっても、亀裂伸展加工は同様に実現可能である。

図２に示すように、レーザー光ＬＢ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（単位パルス光とも称する）がレーザー光源から発せられることになる。被加工物１０が載置されたステージ４が速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）で移動する場合、あるレーザー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、被加工物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、被加工物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、スポットサイズとも称する）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。

加えて、単位パルス光の照射時間つまりはパルス幅を極めて短く設定すると、それぞれの単位パルス光の被照射位置においては、レーザー光ＬＢのスポットサイズより狭い、被照射位置の略中央領域に存在する物質が、照射されたレーザー光から運動エネルギーを得ることで被照射面に垂直な方向に飛散したり変質したりする一方、係る飛散に伴って生じる反力を初めとする単位パルス光の照射によって生じる衝撃や応力が、該被照射位置の周囲に作用するという現象が生じる。

これらのことを利用して、レーザー光源から次々と発せられるレーザーパルス（単位パルス光）が、加工予定線に沿って順次にかつ離散的に照射されるようにすると、加工予定線に沿った、個々の単位パルス光の被照射位置において微小な加工痕が順次に形成されるとともに、個々の加工痕同士の間において亀裂が連続的に形成され、さらには、被加工物の厚み方向にも亀裂が伸展するようになる。このように、亀裂伸展加工によって形成された亀裂が、被加工物１０を分割する際の分割の起点となる。なお、レーザー光ＬＢが所定の（０ではない）デフォーカス値のもと、デフォーカス状態で照射される場合は、焦点位置の近傍において変質が生じ、係る変質が生じた領域が上述の加工痕となる。

なお、係る亀裂伸展加工は、被加工物１０のレーザー光ＬＢの被照射面に、例えば多重反射膜ＤＢＲなどの金属薄膜層が設けられていたとしても、問題なく行うことが出来る。

そして、例えば公知のブレイク装置を用い、亀裂伸展加工によって形成された亀裂をパターン付き基板Ｗの反対面にまで伸展させるブレイク工程を行うことで、被加工物１０を分割することが可能となる。なお、亀裂の伸展によって被加工物１０が厚み方向において完全に分断される場合、上述のブレイク工程は不要であるが、一部の亀裂が反対面にまで達したとしても亀裂伸展加工によって被加工物１０は完全に二分されることはまれであるので、ブレイク工程を伴うのが一般的である。

ブレイク工程は、例えば、被加工物１０を、加工痕が形成された側の主面が下側になる姿勢とし、分割予定線の両側を２つの下側ブレイクバーにて支持した状態で、他方の主面であって分割予定線の直上のブレイク位置に向けて上側ブレイクバーを降下させるようにすることで行える。

なお、加工痕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、ブレイク特性が悪くなって加工予定線に沿ったブレイクが実現されなくなる。亀裂伸展加工の際には、この点を考慮して加工条件を定める必要がある。

以上の点を鑑みた、被加工物１０に分割起点となる亀裂を形成するための亀裂伸展加工を行うにあたって好適な条件は、おおよそ以下の通りである。具体的な条件は、被加工物１０の材質や厚みなどによって適宜に選択することでよい。

パルス幅τ：１ｐｓｅｃ以上５０ｐｓｅｃ以下；
ビーム径Ｄｂ：約１μｍ〜１０μｍ程度；
ステージ移動速度Ｖ：５０ｍｍ／ｓｅｃ以上３０００ｍｍ／ｓｅｃ以下；
パルスの繰り返し周波数Ｒ：１０ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下；
パルスエネルギーＥ：０．１μＪ〜５０μＪ。

＜パターン付き基板＞
次に、被加工物１０の一例としてのパターン付き基板Ｗについて説明する。図３は、パターン付き基板Ｗの模式平面図および部分拡大図である。

パターン付き基板Ｗとは、例えばサファイアなどの単結晶基板（ウェハ、母基板）Ｗ１（図４参照）の一方主面上に、所定のデバイスパターンを積層形成してなるものである。デバイスパターンは、個片化された後にそれぞれが１つのデバイス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する。例えば、ＬＥＤ素子などの光学デバイスや電子デバイスとなる単位パターンＵＰが２次元的に繰り返される。

さらに、単結晶基板Ｗ１の、デバイスパターンが形成されてなる主面とは反対側の主面に、多重反射膜ＤＢＲが形成されてなる。本実施の形態において、多重反射膜ＤＢＲは、例えばＳｉＯ_２などからなる第１の金属薄膜層と、例えばＴｉＯ_２などからなる第２の金属薄膜層とが、繰り返し交互に積層されることにより形成される。第１の金属薄膜層と第２の金属薄膜層の厚みは１．０μｍ〜４．０μｍ程度であるのが好適であり、繰り返し数は２０〜４０程度が好適である。

また、パターン付き基板Ｗは平面視で略円形状をなしているが、外周の一部には直線状のオリフラ（オリエンテーションフラット）ＯＦが備わっている。以降、パターン付き基板Ｗの面内においてオリフラＯＦの延在方向をＸ方向と称し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向と称することとする。

単結晶基板Ｗ１としては、７０μｍ〜２００μｍの厚みを有するものが用いられる。１００μｍ厚のサファイア単結晶を用いるのが好適な一例である。また、デバイスパターンは通常、数μｍ程度の厚みを有するように形成される。また、デバイスパターンは凹凸を有していてもよい。

例えば、ＬＥＤチップ製造用のパターン付き基板Ｗであれば、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を、サファイア単結晶の上にエピタキシャル形成し、さらに、該薄膜層の上に、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を形成し、さらに、サファイア単結晶の、薄膜層や電極パターンの形成面とは反対側の主面に、多重反射膜ＤＢＲを形成することによって構成されてなる。

なお、パターン付き基板Ｗの形成にあたって、単結晶基板Ｗ１として、主面内においてオリフラに垂直なＹ方向を軸としてｃ面やａ面などの結晶面の面方位を主面法線方向に対して数度程度傾斜させた、いわゆるオフ角を与えた基板（オフ基板とも称する）を用いる態様であってもよい。

個々の単位パターンＵＰの境界部分である幅狭の領域はストリートＳＴと称される。ストリートＳＴは、パターン付き基板Ｗ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ストリートＳＴに沿って照射されことで、パターン付き基板Ｗは個々のデバイスチップへと分割される。ストリートＳＴは、通常、数十μｍ程度の幅で、デバイスパターンを平面視した場合に格子状をなすように設定される。ただし、ストリートＳＴの部分において単結晶基板Ｗ１が露出している必要はなく、ストリートＳＴの位置においてもデバイスパターンをなす薄膜層が連続して形成されていてもよい。

＜パターン付き基板における亀裂伸展と加工位置のオフセット＞
以下、上述のようなパターン付き基板ＷをストリートＳＴに沿って分割すべく、ストリートＳＴの中心に定めた加工予定線ＰＬに沿って亀裂伸展加工を行う場合を考える。

なお、本実施の形態では、係る態様での亀裂伸展加工を行うにあたって、パターン付き基板Ｗのうち、多重反射膜ＤＢＲが設けられてなる側の主面Ｗａ（図４参照）に向けて、レーザー光ＬＢを照射するものとする。すなわち、デバイスパターンが形成されてなる側の主面Ｗｂ（図４参照）を被載置面としてレーザー加工装置１００のステージ４に載置固定して、レーザー光ＬＢの照射を行うものとする。なお、厳密にいえば、デバイスパターンの表面には凹凸が存在するが、当該凹凸はパターン付き基板Ｗ全体の厚みに比して充分に小さいので、実質的には、パターン付き基板Ｗのデバイスパターンが形成されてなる側には平坦な主面が備わっているとみなして差し支えない。あるいは、デバイスパターンが設けられた単結晶基板Ｗ１の主面をパターン付き基板Ｗの主面Ｗｂとみなすようにしてもよい。

これは、亀裂伸展加工の実施において本質的に必須の態様ではないが、ストリートＳＴの幅が小さい場合や、ストリートＳＴの部分にまで薄膜層が形成されてなる場合など、レーザー光の照射がデバイスパターンに与える影響を小さくしたり、あるいは、より確実な分割を実現するという点から、好ましい態様である。ちなみに、図３において単位パターンＵＰやストリートＳＴを破線にて表しているのは、多重反射膜ＤＢＲが設けられてなる主面Ｗａがレーザー光の照射対象面であり、デバイスパターンが設けられた主面Ｗｂがその反対側を向いていることを示すためである。

また、亀裂伸展加工は、レーザー光ＬＢに対し所定の（０ではない）デフォーカス値を与えるデフォーカス状態で行われるものとする。なお、デフォーカス値は、パターン付き基板Ｗの厚みに対して充分に小さいものとする。

図４は、レーザー加工装置１００において、亀裂伸展を生じさせる照射条件を設定したうえで、オリフラＯＦと直交するＹ方向に延在するストリートＳＴの中心位置に設定された加工予定線ＰＬに沿ってレーザー光ＬＢを照射して、亀裂伸展加工を行った場合の、パターン付き基板Ｗの厚み方向における亀裂伸展の様子を示す模式断面図である。なお、以降においては、パターン付き基板Ｗの主面Ｗａをパターン付き基板Ｗの表面とも称し、パターン付き基板Ｗの主面Ｗｂをパターン付き基板Ｗの裏面とも称することがある。

係る場合、パターン付き基板Ｗの厚み方向において主面Ｗａから数μｍ〜３０μｍの距離の位置に、加工痕ＭがＹ軸方向に沿って離散的に形成され、それぞれの加工痕Ｍの間において亀裂が伸展するとともに、加工痕Ｍから上方（主面Ｗａの側）および下方（主面Ｗｂの側）に向けてそれぞれ、亀裂ＣＲ１および亀裂ＣＲ２が伸展する。

ただし、これらの亀裂ＣＲ１およびＣＲ２は、加工痕Ｍの鉛直上方もしくは下方に向けて、つまりは、加工予定線ＰＬからパターン付き基板Ｗの厚み方向に延在する面Ｐ１に沿って伸展するのではなく、面Ｐ１に対して傾斜し、加工痕Ｍから離れるほど面Ｐ１からずれる態様にて伸展する。しかも、Ｘ方向において亀裂ＣＲ１と亀裂ＣＲ２が面Ｐ１からずれる向きは相反する。

係る態様にて亀裂ＣＲ１およびＣＲ２が傾斜しつつ伸展する場合、その傾斜の程度によっては、図４に示すように、亀裂ＣＲ２の終端Ｔが、（その後のブレイク工程によって伸展する場合も含め、）ストリートＳＴの範囲を超えて、デバイスチップをなす単位パターンＵＰの部分にまで伸展してしまうことが起こり得る。このように亀裂ＣＲ１およびＣＲ２が伸展した箇所を起点としてブレイクを行うと、単位パターンがＵＰが破損してしまい、デバイスチップは不良品となってしまうことになる。しかも、このような亀裂の傾斜は、同じパターン付き基板Ｗにおいて同じ方向に加工を行う限り、他の加工位置においても同様に生じることが、経験的にわかっている。それぞれのストリートＳＴにおいてこのような厚み方向における亀裂の傾斜が生じ、さらには単位パターンＵＰの破壊が引き起こされてしまうと、良品であるデバイスチップの取り個数（歩留まり）が低下してしまうことになる。

このような不具合の発生を回避するべく、本実施の形態においては、亀裂ＣＲ２の終端ＴがストリートＳＴの範囲内に収まるように、レーザー光ＬＢの照射位置を加工位置たる加工予定線ＰＬの設定位置から、オフセットさせるようにする。

図５は、レーザー光ＬＢの照射位置ＩＰを、図４に示した加工予定線ＰＬから矢印ＡＲ１にて示す−Ｘ方向にオフセットさせて亀裂伸展加工を行った場合の、パターン付き基板Ｗの厚み方向における亀裂伸展の様子を示す模式断面図である。図５に示すようにレーザー光ＬＢの照射位置ＩＰをオフセットすれば、単位パターンＵＰの破壊は回避される。

ただし、図５においては、亀裂ＣＲ２の終端Ｔ２が加工予定線ＰＬの直下に位置しているが、これは必須の態様ではなく、終端Ｔ２はストリートＳＴの範囲内に収まっていればよい。

また、図５においては、単位パターンＵＰの存在しない主面Ｗａの側へと伸展する亀裂ＣＲ１の終端Ｔ１が、ストリートＳＴの範囲内に収まってはいないが、デバイスチップの機能に影響を与えるほど顕著な傾斜でない限りは、直ちに不具合とされるものではない。例えば、デバイスチップの形状があらかじめ規定された許容範囲内に収まる限りは、図５に示す亀裂ＣＲ１のような傾斜は許容される。

なお、上述したような亀裂の傾斜は、パターン付き基板Ｗに対し、そのオリフラＯＦと直交するＹ方向に沿って亀裂伸展加工を行う場合にのみ発生する現象であり、オリフラＯＦに平行なＸ方向に沿って亀裂伸展加工を行う場合には発生しないことが、経験的にわかっている。すなわち、Ｘ方向に沿って亀裂伸展加工を行った場合、パターン付き基板Ｗの厚み方向における亀裂の伸展は、加工痕から鉛直上方および鉛直下方に向けて生じる。

＜オフセット条件の設定＞
上述のように、パターン付き基板Ｗに対し亀裂伸展加工を行って個片化しようとする場合、オリフラＯＦと直交するＹ方向の加工に際しては、レーザー光ＬＢの照射位置のオフセットが必要となる場合がある。その場合において問題となるのは、図４および図５においては亀裂ＣＲ１が−Ｘ方向に傾斜して伸展し、亀裂ＣＲ２が＋Ｘ方向に傾斜して伸展しているが、これはあくまで例示に過ぎず、両者の伸展方向は個々のパターン付き基板Ｗによって入れ替わり得るという点、および、個々のパターン付き基板Ｗにおいて亀裂の傾斜がどちら向きに生じるのかは、実際にレーザー光ＬＢを照射して亀裂伸展加工を行ってみないとわからないという点である。少なくとも傾斜の向きがわからないと、実際に照射位置をオフセットをすることは行い得ない。

加えて、デバイスチップの量産過程においては、生産性向上の観点から、オフセットのための条件を、自動的にかつできるだけ迅速に設定することが求められる。

図６は、以上の点を踏まえた、本実施の形態に係るレーザー加工装置１００において行われるオフセット条件の設定処理の流れを示す図である。本実施の形態におけるオフセット条件の設定処理は、概略、個片化しようとするパターン付き基板Ｗの一部に対し実際に亀裂伸展加工を行い、その結果生じた亀裂の傾斜の向きを画像処理によって特定したうえで、その特定された向きにおいて、あらかじめ設定されたオフセット量（距離）を与えるようにする、という処理である。係るオフセット条件の設定処理は、レーザー加工装置１００のコントローラ１に備わるオフセット設定部２６が、記憶部３に記憶されているプログラム３ｐに従って、装置各部を動作させ、かつ必要な演算処理等を行うことによって実現される。

なお、係る設定処理を行うに先立ってあらかじめ、パターン付き基板Ｗはレーザー加工装置１００のステージ４の上に載置固定され、かつ、そのＸ方向とＹ方向とがそれぞれ、移動機構４ｍの移動方向である水平２軸方向に一致するように、アライメント処理がなされているものとする。アライメント処理には、特許文献１に開示されているような手法その他、公知の手法を適宜に適用可能である。また、被加工物データＤ１には、加工対象とされるパターン付き基板Ｗの個体情報が記述されてなるものとする。

まず初めに、オフセット設定用の亀裂伸展加工を行う位置（レーザー光ＬＢの照射位置）を決定する（ステップＳＴＰ１）。なお、以降、係るオフセット設定用の亀裂伸展加工を仮加工と称する。

係る仮加工は、その加工結果がデバイスチップの取り個数に影響を与えない位置で行うのが好ましい。例えば、パターン付き基板Ｗにおいてデバイスチップとなる単位パターンＵＰが形成されない外縁位置などを対象に行うのが好適である。図７は、この点を考慮した、仮加工の際のレーザー光ＬＢの照射位置ＩＰ１を例示する図である。図７においては、Ｘ方向における位置座標が最も負であるストリートＳＴ（ＳＴ１）よりもさらにパターン付き基板Ｗの外縁寄りに（Ｘ方向負の側に）仮加工用の照射位置ＩＰ１を設定する場合を例示している。なお、図７においては、照射位置ＩＰ１をパターン付き基板Ｗの２つの外周端位置に渡って示しているが、必ずしも両外周端位置の間の全範囲に渡ってレーザー光ＬＢを照射する必要はない。

具体的な照射位置ＩＰ１の設定の仕方は、特に限定されない。例えば、あらかじめ与えられたパターン付き基板Ｗの形状に関するデータに基づいてなされる態様であってもよいし、あるいは、画像処理によってストリートＳＴ（ＳＴ１）の位置を特定し、その特定結果に基づいてなされる態様であってもよい。

照射位置ＩＰ１の設定後、下部照明光源Ｓ２によってパターン付き基板Ｗに対し主面Ｗｂの側をＩＲ光にて照らした状態で、ＣＣＤカメラ６ａの焦点位置（高さ）を主面Ｗｂに合わせ、照射位置ＩＰ１を撮像する（ステップＳＴＰ２）。さらに、得られた撮像画像に所定の処理を行うことにより、照射位置ＩＰ１の近傍についての加工前の画素値プロファイル（第１プロファイルＰＦ１）を生成する（ステップＳＴＰ３）。

続いて、照射位置ＩＰ１に対しレーザー光ＬＢを照射して亀裂伸展加工を行う（ステップＳＴＰ４）。

加工終了後、再び、下部照明光源Ｓ２によってパターン付き基板Ｗに対し主面Ｗｂの側をＩＲ光にて照らした状態で、ＣＣＤカメラ６ａの焦点位置（高さ）を主面Ｗｂに合わせ、加工後の照射位置ＩＰ１を撮像する（ステップＳＴＰ５）。さらに、得られた撮像画像に所定の処理を行うことにより、照射位置ＩＰ１の近傍についての加工後の画素値プロファイル（第２プロファイルＰＦ２）を生成する（ステップＳＴＰ６）。

なお、加工前後の撮像は、同一位置を対象に行うものとする。撮像は、ストリートＳＴが直交する箇所を含んで行うようにする。なお、上述のように、本実施の形態に係るレーザー加工装置１００においては、下部照明光源Ｓ２がＩＲ光を発するようになっているので、主面Ｗａの側に多重反射膜ＤＢＲが設けられているパターン付き基板Ｗであっても、主面Ｗｂにまで到達した亀裂ＣＲ２を良好に撮像することが出来る。

図８は、ステップＳＴＰ４において得られた加工後のパターン付き基板Ｗの撮像画像ＩＭと、画素値プロファイル（第１プロファイルＰＦ１およびＰＦ２）を得るための画像処理対象領域ＲＥとを例示する図である。本実施の形態においては、加工前後ともに、図８に示すようなストリートＳＴの交点に矩形状の画像処理対象領域ＲＥを設定する。そして、加工前後の撮像画像のそれぞれについて、当該画像処理対象領域ＲＥにおけるＹ座標が同じ位置における画素値（色濃度値）を、Ｘ方向に沿って積算することにより、第１プロファイルＰＦ１と第２プロファイルＰＦ２とを作成する。

なお、図８に示す撮像画像ＩＭにおいて周囲よりも相対的に強いコントラストで（具体的にはより黒く）観察されるのが、主面Ｗｂにまで到達した亀裂ＣＲ２である。

第２プロファイルＰＦ２までが得られると、続いて、後段の処理の単純化のために第１プロファイルＰＦ１と第２プロファイルＰＦ２をそれぞれ５点移動平均などの手法にて平均化したうえで、第１プロファイルＰＦ１と第２プロファイルＰＦ２の差分値を演算し、差分値プロファイルΔＰＦを生成する（ステップＳＴＰ７）。

図９は、第１プロファイルＰＦ１、第２プロファイルＰＦ２、および、差分値プロファイルΔＰＦを例示する図である。図９（ａ）が第１プロファイルＰＦ１を例示し、図９（ｂ）が第２プロファイルＰＦ２を例示し、図９（ｃ）が差分値プロファイルΔＰＦを例示している。ただし、図９（ｃ）においては、差分値プロファイルΔＰＦの度数を拡大した拡大プロファイルΔＰＦ’も併せて示している。

なお、図９（ａ）および図９（ｂ）に示す第１プロファイルＰＦ１および第２プロファイルＰＦ２では、明度が低い（暗い）ところほど高い度数となっている。それゆえ、亀裂ＣＲ２が存在するところが高い度数となっている。

また、図９（ｃ）においては、第１プロファイルＰＦ１と第２プロファイルＰＦ２の画素値の差が大きいほど度数が大きくなるように、差分値プロファイルΔＰＦを示している。ただし、差分値プロファイルΔＰＦは、第１プロファイルＰＦ１と第２プロファイルＰＦ２の画素値の差が大きいほど度数が小さくなる（負の絶対値が大きくなる）態様にて、生成されてもよい。

差分値プロファイルΔＰＦが得られると、続いて、差分値プロファイルΔＰＦにおいて隣り合う３点同士について、近似直線の傾きα（Ｘ）を算出し、係る傾きα（Ｘ）の値をＸ方向に沿ってプロットしたプロファイル（近似直線傾きプロファイル）を作成する（ステップＳＴＰ８）。そして、得られた近似直線傾きプロファイルに基づいて、差分値プロファイルΔＰＦにおいて最小値を挟む２つの近似直線の傾きを、それぞれ算出する（ステップＳＴＰ９）。

図１０は、ステップＳＴＰ８およびステップＳＴＰ９の説明のために例示する差分値プロファイルΔＰＦである。なお、図１０に示した差分値プロファイルΔＰＦにおいては、Ｘ＝Ｘｍｉｎにおいて差分値が最小値（極値）を取るものとする。

また、図１１は、図１０に示した差分値プロファイルΔＰＦに基づいて作成した近似直線プロファイルである。図１１の近似直線傾きプロファイルは、概略、差分値プロファイルΔＰＦの傾きの変化を示すものである。すなわち、図１１においてα（Ｘ）の値が正である範囲では、差分値プロファイルΔＰＦは増加し、図１１においてα（Ｘ）の値が負である範囲では、差分値プロファイルΔＰＦは減少し、図１１においてα（Ｘ）の値が０に近い範囲では、差分値プロファイルΔＰＦはほぼ一定となる、という関係にある。

いま、図１０に例示する差分値プロファイルΔＰＦでは、Ｘの値が大きくなるにつれて略一定であった差分値が単調に減少し、Ｘ＝Ｘｍｉｎにおいて最小となった後、さらにＸの値が大きくなると差分値が単調に増加している。そこで、図１１の近似直線傾きプロファイルにおいて、Ｘ＝Ｘｍｉｎよりも大きい範囲でα（Ｘ）（の絶対値）の値が所定のしきい値Ａよりも大きくなるＸの値（Ｘ＝ＸＵ１）と、Ｘ＞ＸＵ１であってα（Ｘ）（の絶対値）の値が所定のしきい値Ｂよりも小さくなるＸの値（Ｘ＝ＸＵ２）とを求めると、前者を最小値とし、後者を最大値とする区間（ＸＵ１〜ＸＵ２）が、概略、図１０に示す差分値プロファイルΔＰＦにおいて差分値が増加する区間となる。それゆえ、差分値プロファイルΔＰＦにおいてＸ＝ＸＵ１とＸ＝ＸＵ２との間における近似直線の傾きβ１を求めれば、係る傾きは、差分値プロファイルΔＰＦにおいて差分値が増加している区間の傾きを表すことになる。

同様に、図１１の近似直線傾きプロファイルにおいて、Ｘ＝Ｘｍｉｎよりも小さい範囲でα（Ｘ）の絶対値の値が所定のしきい値Ａよりも大きくなるＸの値（Ｘ＝ＸＬ１）と、Ｘ＜ＸＬ１であってα（Ｘ）の絶対値の値が所定のしきい値Ｂよりも小さくなるＸの値（Ｘ＝ＸＬ２）とを求めると、前者を最大値とし、後者を最小値とする区間（ＸＬ２〜ＸＬ１）が、概略、図１０に示す差分値プロファイルΔＰＦにおいて差分値が減少する区間となる。それゆえ、差分値プロファイルΔＰＦにおいてＸ＝ＸＬ２とＸ＝ＸＬ１との間における近似直線の傾きβ２を求めれば、係る傾きは、差分値プロファイルΔＰＦにおいて差分値が減少している区間の傾きを表すことになる。

このようにして、Ｘ＝Ｘｍｉｎを挟む２つの近似直線の傾きβ１、β２が得られると、２つの傾きの差（厳密には絶対値の差）から、オフセット方向が特定される（ステップＳＴＰ１０）。

具体的には、傾きβ１と傾きβ２の絶対値の差Δβ＝｜β２｜−｜β１｜とオフセット方向との間には、経験的に特定されている、亀裂の傾斜方向とΔβとの相関関係から、以下の対応関係がある。

Δβ＞０ → 終端Ｔ１が加工痕Ｍより−Ｘ方向に到達 → ＋Ｘ方向へオフセット；
Δβ＜０ → 終端Ｔ１が加工痕Ｍより＋Ｘ方向に到達 → −Ｘ方向へオフセット；
Δβ＝０ → 終端Ｔ１が加工痕Ｍの直上に到達 → オフセット不要。

図１０に示した場合であれば、Δβ＞０であるので、＋Ｘ方向へオフセットすべきと特定されることになる。

このようにオフセット方向が特定されると、記憶部３に記憶されている被加工物データＤ１と、照射位置オフセットデータＤ３とに基づいて、特定されたオフセット方向に対するオフセット量が決定される（ステップＳＴＰ１１）。

上述のように、被加工物データＤ１には、実際に加工対象とされる（つまりはオフセット設定用の亀裂伸展加工が行われた）パターン付き基板Ｗの個体情報（結晶方位、厚みなど）が記述されてなる。一方、照射位置オフセットデータＤ３にはあらかじめ、オフセット量をパターン付き基板Ｗの個体情報に応じて設定可能な記述がなされている。オフセット設定部２６は、被加工物データＤ１からパターン付き基板Ｗの個体情報を取得し、照射位置オフセットデータＤ３を参照して、当該個体情報に応じたオフセット量を決定する。

なお、照射位置オフセットデータＤ３の記述内容から定まるオフセット量は、その値でレーザー光ＬＢの照射位置を加工位置に対してオフセットすれば、ほとんどの場合で図４に示したような亀裂ＣＲ２による単位パターンＵＰの破壊が回避される値として、経験的に与えられるものである。例えば、パターン付き基板Ｗの厚みが大きいほど亀裂の傾斜の程度が大きい傾向があるということであれば、照射位置オフセットデータＤ３には、パターン付き基板Ｗの厚みが大きいほど大きなオフセット量が設定されるように記述がなされる、などの対応が想定される。

照射位置オフセットデータＤ３の形式は、特に限定されない。例えば、パターン付き基板Ｗの材質種や厚み範囲ごとに設定すべきオフセット量が記述されたテーブルとして照射位置オフセットデータＤ３が用意される態様であってもよいし、あるいは、厚みとオフセット量がある関数関係として規定される態様であってもよい。

また、上述の決定の仕方から明らかなように、オフセット量の決定は、ステップＳＴＰ１〜ステップＳＴＰ１０にかけて行われる、オフセット方向の特定とは無関係に行い得るので、必ずしもオフセット方向を特定したうえで決定する必要はなく、オフセット方向の特定に先立って、あるいは、オフセット方向の特定と並行して、行われる態様であってもよい。

なお、差分値プロファイルΔＰＦを、明度が小さいところほど画素値が大きくなるものとして生成した場合は、プロファイルの最大値を挟む２つの近似直線の傾きを比較することで、上述の場合と同様の対応が可能である。

また、２つ近似直線の傾きの値に代えて、それぞれの近似直線の傾き角度に基づいて、オフセット方向を決定するようにしてもよい。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、亀裂伸展加工によってパターン付き基板を個片化する際に、オリフラと直交する方向の加工において亀裂が傾斜し得る場合に、加工前後のパターン付き基板の撮像画像に基づいてオフセット方向を特定し、該オフセット方向へとレーザー光の照射位置をオフセットしたうえで当該亀裂伸展加工を行えるので、パターン付き基板に設けられた、個々のデバイスチップを構成する単位パターンを個片化に際して破壊することが、好適に抑制される。その結果として、パターン付き基板を個片化することで得られるデバイスチップの歩留まりが向上する。しかも、レーザー加工装置が、照明光としてＩＲ光を発するものを下部照明光源として備えているので、パターン付き基板が、金属薄膜を積層することによって形成されてなる反射防止膜を備える場合であっても、パターン形成面にまで伸展した亀裂の撮像を良好に行うことができ、結果として、オフセット方向を好適に設定することが出来る。

１ コントローラ
４ ステージ
４ｍ 移動機構
５ 照射光学系
６ 上部観察光学系
６ａ、１６ａ カメラ
６ｂ、１６ｂ モニタ
７ 上部照明系
８ 下部照明系
１０ 被加工物
１０ａ 保持シート
１１ 吸引手段
１００ レーザー加工装置
１６ 下部観察光学系
５１、７１、８１ ハーフミラー
５２、８２ 集光レンズ
ＣＲ１、ＣＲ２ 亀裂
ＤＢＲ 多重反射膜
ＩＭ１、ＩＭ２ 撮像画像
ＩＰ、ＩＰ１ レーザー光の照射位置
Ｌ１ 上部照明光
Ｌ２ 下部照明光
ＬＢ レーザー光
Ｍ 加工痕
ＯＦ オリフラ
ＰＬ 加工予定線
Ｓ１ 上部照明光源
Ｓ２ 下部照明光源
ＳＬ レーザー光源
ＳＴ ストリート
Ｔ、Ｔ１、Ｔ２ （亀裂の）終端位置
ＵＰ 単位パターン
Ｗ パターン付き基板
Ｗ１ 単結晶基板
Ｗａ、Ｗｂ （パターン付き基板の）主面

Claims (8)

1. レーザー光を出射する出射源と、
   単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを２次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板を固定可能なステージと、
   を備え、
   前記出射源と前記ステージとを相対的に移動させることにより前記レーザー光を所定の加工予定線に沿って走査しつつ前記パターン付き基板に照射可能なレーザー加工装置であって、
   前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射することで、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる、亀裂伸展加工が実行可能であるとともに、
   前記ステージに載置された前記パターン付き基板に対し照明光としてＩＲ光を発する照明手段と、
   前記ステージに載置された前記パターン付き基板を撮像可能な撮像手段と、
   前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定手段と、
   をさらに備え、
   前記オフセット条件設定手段は、
   前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側が被載置面となるように前記パターン付き基板を前記ステージに載置した状態で、前記パターン付き基板のうち前記被載置面の反対面の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工の実行箇所として設定し、前記実行箇所に対し前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行わせるとともに、
   前記撮像手段に前記仮加工の前後において、前記照明手段から前記ＩＲ光を前記照明光として発した状態で、前記パターン付き基板の前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させることにより、第１と第２の撮像画像を取得させ、
   前記第１と第２の撮像画像のそれぞれについて前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで第１と第２の画素値プロファイルを生成したうえで、前記第１と第２の画素値プロファイルの差分値プロファイルを生成し、前記差分値プロファイルに基づいて、前記パターン付き基板を個片化するための前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 請求項１に記載のレーザー加工装置であって、
   前記パターン付き基板が、前記被載置面の前記反対面に多重反射膜を備えるものである、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のレーザー加工装置であって、
   前記オフセット条件設定手段は、前記差分値プロファイルにおいて極値を挟む２つの近似曲線の傾きに基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザー加工装置であって、
   前記オフセット条件設定手段は、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせる際のオフセット量を、あらかじめ取得された前記亀裂伸展加工の対象とされる前記パターン付き基板の個体情報に基づいて決定する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
5. 単結晶基板上に複数の単位デバイスパターンを２次元的に繰り返し配置してなるパターン付き基板に対しレーザー光を照射することによって前記パターン付き基板を個片化する加工を行う際の加工条件を設定する方法であって、
   前記パターン付き基板を個片化する加工が、前記レーザー光のそれぞれの単位パルス光によって前記パターン付き基板に形成される加工痕が前記加工予定線に沿って離散的に位置するように前記レーザー光を照射し、それぞれの前記加工痕から前記パターン付き基板に亀裂を伸展させる亀裂伸展加工であり、
   前記亀裂伸展加工に先立って、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせるためのオフセット条件を設定するオフセット条件設定工程、
   を備え、
   前記オフセット条件設定工程は、
   前記パターン付き基板のうち前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面の反対面の一部箇所を前記オフセット条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工の実行箇所として設定する設定工程と、
   前記照明手段から前記ＩＲ光を前記照明光として発した状態で、所定の撮像手段に、前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第１の撮像画像を取得させる第１撮像工程と、
   前記実行箇所に対し前記仮加工を行う仮加工工程と、
   前記照明手段から前記ＩＲ光を前記照明光として発した状態で、前記所定の撮像手段に、前記複数の単位デバイスパターンが形成されてなる側の面に焦点を合わせた状態で前記仮加工の前記実行箇所を撮像させて第２の撮像画像を取得させる第２撮像工程と、
   前記第１と第２の撮像画像のそれぞれについて前記仮加工の際の加工方向に沿って画素値を積算することで第１と第２の画素値プロファイルを生成したうえで、前記第１と第２の画素値プロファイルの差分値プロファイルを生成し、前記差分値プロファイルに基づいて、前記パターン付き基板を個片化するための前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定するオフセット方向特定工程と、
   を備えることを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。
6. 請求項５に記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、
   前記パターン付き基板が、前記被載置面の前記反対面に多重反射膜を備えるものである、
   ことを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。
7. 請求項５または請求項６に記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、
   前記オフセット方向特定工程においては、前記差分値プロファイルにおいて極値を挟む２つの近似曲線の傾きに基づいて、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記照射位置をオフセットさせるべき方向を特定する、
   ことを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。
8. 請求項５ないし請求項７のいずれかに記載のパターン付き基板の加工条件設定方法であって、
   前記オフセット条件設定工程が、
   前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の照射位置を前記加工予定線からオフセットさせる際のオフセット量を、あらかじめ取得された前記亀裂伸展加工の対象とされる前記パターン付き基板の個体情報に基づいて決定するオフセット量決定工程、
   をさらに備えることを特徴とするパターン付き基板の加工条件設定方法。