JP6036173B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

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の分割に用いるレーザー加工装置に関する。

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レーザー加工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、前記ステージの上方に設けられてなり、水平方向を進行する前記レーザー光を前記ステージに向けて反射させる落射ミラーと、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を撮像可能な撮像手段と、前記亀裂伸展加工の際に前記落射ミラーから前記ステージに載置されている前記パターン付き基板へと向かう前記レーザー光の光軸を鉛直方向からずらすための光軸ずらし条件を設定する光軸ずらし条件設定手段と、をさらに備え、前記落射ミラーは、前記レーザー光の前記光軸が鉛直方向と一致するときの当該落射ミラーの姿勢を基準姿勢とする場合に、前記基準姿勢から起立姿勢に近づく方向に当該落射ミラーを回転させる際の回転方向である起立姿勢方向と、前記基準姿勢から水平姿勢に近づく方向に当該落射ミラーを回転させる際の回転方向である水平姿勢方向とに対して回転自在に設けられており、当該落射ミラーを前記起立姿勢方向もしくは前記水平姿勢方向に回転させることによって、前記レーザー光の前記光軸を鉛直方向からずらすことができるようになっており、前記光軸ずらし条件設定手段は、前記パターン付き基板の一部箇所を前記光軸ずらし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光軸ずらし条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行わせたうえで、前記撮像手段に、前記パターン付き基板の表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とともに、前記仮加工を行った際の前記レーザー光の焦点位置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、前記第１の撮像画像から特定される、前記仮加工によって形成された加工痕から伸展した亀裂の終端の位置座標と、前記第２の撮像画像から特定される、前記仮加工の加工痕の位置座標との差分値に基づいて、前記亀裂伸展加工に際して前記落射ミラーに与える回転の要否および前記落射ミラーを回転させる場合の回転方向を特定する、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、前記光軸ずらし条件設定手段は、前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像とのそれぞれにお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得られる積算プロファイルに基づいて、前記仮加工の際に生じた前記亀裂の終端の位置座標と、前記仮加工の際の前記加工痕の位置座標とを特定する、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に記載のレーザー加工装置であって、前記光軸ずらし条件設定手段は、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記光軸を鉛直方向からずらすために前記基準姿勢にある前記落射ミラーを前記起立姿勢方向もしくは前記水平姿勢方向に回転させる際の回転角度を、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１ないし請求項３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、レーザー光の光軸を鉛直方向からずらしたうえで当該亀裂伸展加工を行うことにより、亀裂の傾斜を抑制することができる。これにより、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。

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の光軸をずらす様子を示す模式断面図である。 レーザー光ＬＢの光軸をずら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。 第１の態様に係る光軸ずらし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。 パターン付き基板Ｗの撮像画像ＩＭ１に基づく座標Ｘ１の決定の仕方を説明するための図である。 パターン付き基板Ｗの撮像画像ＩＭ２に基づく座標Ｘ２の決定の仕方を説明するための図である。 第２の態様に係る光軸ずらし条件の設定処理の流れを示す図である。

＜レーザー加工装置＞
図１は、本発明の実施の形態に係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、少なくとも、レーザー光源ＳＬと、落射ミラー５１と、集光レンズ５２とを備える。なお、本実施の形態においては、図１に示すように、落射ミラー５１がハーフミラーである場合を例示しているが、これは必須の態様ではない。

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、落射ミラー５１にて反射させて水平方向から鉛直下方へとその進行方向を変化させたうえで、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を鉛直下方に向けて照射しつつ、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。

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、落射ミラー５１に入射する際のレーザー光ＬＢの入射経路を含む鉛直平面内において落射ミラー５１を所定の角度範囲内で回転させることによって、落射ミラー５１の姿勢（より厳密には落射ミラー５１に備わるレーザー光ＬＢの反射面の姿勢）を調整することにより、落射ミラー５１からステージ４に向かうレーザー光ＬＢの光軸の向きを、意図的に鉛直方向からずらすことが出来るようにできるようになっている。これは、落射ミラー５１に当接するように設けられた図示しない姿勢調整用ネジを手動またはコントローラ１による駆動制御によって適宜に進退させる態様その他、公知の手法によって実現される。このようにレーザー光ＬＢの光軸をずらすことに関する詳細については後述する。

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、落射ミラー５１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の落射ミラー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、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である落射ミラー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、落射ミラー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。

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、被加工物データＤ１に記述された加工位置へのレーザー光ＬＢの照射に際し、落射ミラー５１から被加工物１０へと向かうレーザー光ＬＢの光軸を後述する理由から鉛直方向から所定角度だけずらす必要がある場合に参照される、光軸ずらしデータ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、あるいはさらに、必要な場合には、落射ミラー５１の姿勢制御動作など、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の光軸調整に係る条件を設定する処理を担う光軸設定部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の光軸を鉛直下方からずらすことができるようになっている。係るレーザー光ＬＢの光軸ずらし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、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。

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。

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レーザー光の照射態様＞
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、デバイスパターンが設けられていない側の面、つまりは、単結晶基板Ｗ１が露出した主面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、単結晶基板が露出した主面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。

加えて、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Ｔ２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、レーザー光ＬＢの照射態様を工夫することにより、亀裂ＣＲ２の傾斜を抑制してその終端Ｔ２がストリートＳＴの範囲内に収まるようにする。概略的にいえば、Ｙ方向に平行な回転軸５１Ａの周りで落射ミラー５１を回転させ、その姿勢（傾き角度）を調整することによって、落射ミラー５１から被加工物１０へと向かうレーザー光ＬＢの光軸を、鉛直方向から亀裂ＣＲ２の傾斜が打ち消される方向へとずらすことにより、亀裂ＣＲ２の傾斜を抑制する。なお、落射ミラー５１を回転軸５１Ａの周りで回転させるということは、つまりは、上述したように、落射ミラー５１に入射する際のレーザー光ＬＢの入射経路を含む鉛直平面内において落射ミラー５１を回転させるということである。

図５は、レーザー光ＬＢの光軸をずらす様子を示す模式断面図である。例えば、図４に示したように、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する場合は、図５（ａ）に示すように、落射ミラー５１を矢印ＡＲ１にて示すように時計回りに回転させることによって、落射ミラー５１から被加工物１０へと向かうレーザー光ＬＢの光軸を、一点破線にて示す鉛直方向Ａ０から矢印ＡＲ２にて示すように時計回りにずらすようにする。

一方、図４に示した場合と反対に、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する場合は、図５（ｂ）に示すように、落射ミラー５１を矢印ＡＲ３にて示すように反時計回りに回転させることによって、落射ミラー５１から被加工物１０へと向かうレーザー光ＬＢの光軸を、一点破線にて示す鉛直方向Ａ０から矢印ＡＲ４にて示すように反時計回りにずらすようにする。

より一般的にいえば、亀裂ＣＲ２の傾斜を抑制するには、亀裂ＣＲ２の傾斜がレーザー光ＬＢの落射ミラー５１に対する入射方向と一致する方向に生じている場合は、落射ミラー５１を（より厳密には落射ミラー５１に備わるレーザー光ＬＢの反射面を）起立姿勢に近づく方向に回転させ、亀裂ＣＲ２の傾斜がレーザー光ＬＢの落射ミラー５１に対する入射方向と反対の方向に生じている場合は、落射ミラー５１を水平姿勢に近づく方向に回転させるようにする。なお、幾何学的関係より、落射ミラー５１を角度δ回転させると、レーザー光ＬＢの光軸の向きは角度２δ変化する。

以降、落射ミラー５１から被加工物へと向かうレーザー光ＬＢの光軸が鉛直方向と一致するときの落射ミラー５１の姿勢を基準姿勢として、当該基準姿勢よりも起立姿勢に近づくように落射ミラー５１を回転させる際の回転方向を起立姿勢方向と称し、基準姿勢よりも水平姿勢に近づくように落射ミラー５１を回転させる際の回転方向を水平姿勢方向と称することとする。

図６は、図４に示したのと同一のパターン付き基板Ｗに対して図５（ａ）に示す態様にて光軸をずら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。図５（ａ）に示すように落射ミラー５１を起立姿勢方向に回転させてレーザー光ＬＢの光軸をずらせば、図６に示すように、光軸が鉛直方向と一致する場合（図４の場合）と比して亀裂ＣＲ２の傾斜が打ち消される。すなわち、単位パターンＵＰの破壊は回避される。なお、レーザー光ＬＢの光軸が鉛直方向に沿っている場合と鉛直方向からずれている場合とでは、レーザー光ＬＢの入射角度が異なるために加工痕Ｍの形状は異なり得るが、回転角度が小さいこと、および形成される個々の加工痕Ｍのサイズ自体も小さいことから、それら２つの場合に加工痕Ｍの形状自体に実質的な差は生じない。

ただし、起立姿勢方向に回転させる場合も、水平姿勢方向に回転させる場合も、回転角度を大きくしすぎると、レーザー光ＬＢの形状の非対称性が顕著となり、亀裂伸展加工自体が良好に行われなくなる。

実際のところ、亀裂伸展加工が可能であってかつ亀裂の傾斜抑制効果が得られる落射ミラー５１の回転角度は、−０．１°〜＋０．１°という、十分に小さな値で十分であることが、本発明の発明者によって確認されている。例えば、終端Ｔ１と終端Ｔ２とを結ぶ直線がＸ方向となす角についてみると、光軸を鉛直方向に一致させた場合はせいぜい８４°程度であるのに対して、落射ミラー５１に上述の角度範囲で回転を与えて光軸を鉛直方向からずらした場合には、終端Ｔ１と終端Ｔ２とを結ぶ直線がＸ方向となす角は、８５°以上になり得る。このことは、落射ミラー５１を上述の角度で回転させて光軸を鉛直方向からずらすことで、亀裂の傾斜が好適に抑制されることを意味している。

また、上述の角度範囲をみたす場合、亀裂ＣＲ２の終端Ｔ２の位置が、加工痕Ｍの直下の方向へ数μｍ程度オフセットされる。ストリートＳＴの幅は２０μｍ〜３０μｍ程度であることから、このことは、光軸をずらすことで、亀裂ＣＲ２の終端Ｔ２が単位パターンＵＰに到達することによる単位パターンＵＰの破壊が好適に防止されることを意味している。

ちなみに、レーザー光ＬＢが鉛直下方に進行する場合を基準（角度原点）としたときの落射ミラー５１の回転角度が上述の範囲内にある場合は、レーザー光ＬＢの形状の非対称性は実質的には問題とならない。

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。

＜光軸ずらし条件の設定＞
（第１の態様）
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の光軸をずらすこと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、実際にレーザー光ＬＢの光軸をずらすということは行い得ない。

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、レーザー光ＬＢの光軸をずらす際の条件を、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７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において行われるレーザー光ＬＢの光軸ずらし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光軸ずらし条件の設定処理は、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応じた向きに、あらかじめ設定された角度だけ落射ミラー５１を回転させてその姿勢を変更する、という処理である。係る光軸ずらし条件の設定処理は、レーザー加工装置１００のコントローラ１に備わる光軸設定部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、光軸ずらし条件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）を決定し（ステップＳＴＰ１）、当該位置に対しレーザー光ＬＢを照射して亀裂伸展加工を行う（ステップＳＴＰ２）。以降、係る光軸ずらし条件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８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８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８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に対する仮加工が終了すると、続いて、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の側からの透過照明を与えた状態で、ＣＣＤカメラ６ａの焦点位置（高さ）を、この場合におけるパターン付き基板Ｗの表面である主面Ｗａに合わせた状態で、仮加工の加工位置を撮像する（ステップＳＴＰ３）。そして、得られた撮像画像に所定の処理を行うことにより、亀裂ＣＲ１の主面Ｗａにおける終端Ｔ１のＸ方向における代表的な座標位置とみなせる座標Ｘ１を決定する（ステップＳＴＰ４）。

図９は、ステップＳＴＰ３において得られたパターン付き基板Ｗの撮像画像ＩＭ１に基づく座標Ｘ１の決定の仕方を説明するための図である。

より詳細には、図９（ａ）は、ステップＳＴＰ３において得られた撮像画像ＩＭ１のうち、レーザー光ＬＢの照射位置ＩＰ１の近傍の部分を示している。当該撮像画像ＩＭ１においては、加工痕ＭがＹ方向に延在する微小な点列もしくはほぼ連続線として観察されている。また、係る加工痕Ｍから主面Ｗａの側に向けて伸展した亀裂ＣＲ１が加工痕Ｍよりも相対的に強いコントラストで（より高い画素値で、具体的にはより黒く）観察される。なお、加工痕Ｍよりも亀裂ＣＲ１の方が相対的にコントラストが強いのは、亀裂ＣＲ１の方が加工痕Ｍに比してＣＣＤカメラ６ａの焦点位置により近いところに存在するからである。

このようにして得られた撮像画像ＩＭ１に基づく、座標Ｘ１の決定は、Ｙ方向に長手方向を有し、かつ、これら加工痕Ｍおよび亀裂ＣＲ１の像を含む所定の矩形領域ＲＥ１を設定し、当該矩形領域ＲＥ１におけるＸ座標が同じ位置における画素値（色濃度値）を、Ｙ方向に沿って積算したプロファイルを作成することによって行う。図９（ｂ）に示すのが、図９（ａ）に示す撮像画像ＩＭ１を対象に、係る積算処理によって得られたプロファイルＰＦ１である。

上述のように、図９（ａ）に示す撮像画像ＩＭ１は、主面Ｗａに焦点を合わせて得られたものであるので、亀裂ＣＲ１が多く存在している位置ほど、しかも、亀裂ＣＲ１が主面Ｗａに近いところほど、図９（ｂ）に示すプロファイルＰＦ１において、画素値が高くなっていると考えられる。そこで、本実施の形態では、当該プロファイルＰＦ１において画素値が最大となる座標Ｘ１を、亀裂ＣＲ１の終端Ｔ１のＸ方向における座標位置とみなすことにする。

このようにして座標Ｘ１が定まると、続いて、撮像画像ＩＭ１を撮像したときと同様に、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の側からの透過照明を与えた状態で、ＣＣＤカメラ６ａの焦点位置（高さ）を、加工痕Ｍの深さ位置、つまりは、亀裂伸展加工の際のレーザー光ＬＢの焦点位置に合わせた状態で、当該加工位置を撮像する（ステップＳＴＰ５）。そして、得られた撮像画像に所定の処理を行うことにより、加工痕ＭのＸ方向における代表的な座標位置とみなせる座標Ｘ２を決定する（ステップＳＴＰ６）。

図１０は、ステップＳＴＰ５において得られたパターン付き基板Ｗの撮像画像ＩＭ２に基づく座標Ｘ２の決定の仕方を説明するための図である。

より詳細には、図１０（ａ）は、ステップＳＴＰ５において得られた撮像画像ＩＭ２のうち、レーザー光ＬＢの照射位置ＩＰ１の近傍の部分を示している。図９（ａ）に示した撮像画像ＩＭ１と同様、当該撮像画像ＩＭ２においても、加工痕ＭはＹ方向に延在する微小な点列もしくはほぼ連続線として観察され、また、係る加工痕Ｍから主面Ｗａの側に向けて伸展した亀裂ＣＲ１も観察される。ただし、撮像の際の焦点位置が加工痕Ｍの深さ位置に設定されていることにより、撮像画像ＩＭ２においては、撮像画像ＩＭ１に比して、加工痕Ｍのコントラストが相対的に強く観察される。

このようにして得られた撮像画像ＩＭ２に基づく、座標Ｘ２の決定は、ステップＳＴＰ４における亀裂ＣＲ１の終端Ｔ１の決定の仕方と同様、Ｙ方向に長手方向を有し、かつ、加工痕Ｍおよび亀裂ＣＲ１の像を含む所定の矩形領域ＲＥ２を設定し、当該矩形領域ＲＥ２におけるＸ座標が同じ位置における画素値（色濃度値）を、Ｙ方向に沿って積算したプロファイルを作成することによって行う。図１０（ｂ）に示すのが、図１０（ａ）に示す撮像画像ＩＭ２を対象に、係る積算処理によって得られたプロファイルＰＦ２である。なお、矩形領域ＲＥ２と矩形領域ＲＥ１とは同じサイズに設定してもよいし、それぞれの撮像画像における加工痕Ｍや亀裂ＣＲ１の存在位置に応じて違えてもよい。

上述のように、図１０（ａ）に示す撮像画像ＩＭ２は、加工痕Ｍの深さ位置に焦点を合わせて得られたものであるので、加工痕Ｍに近いところほど、図１０（ｂ）に示すプロファイルＰＦ２において、画素値が高くなっていると考えられる。そこで、本実施の形態では、当該プロファイルＰＦ２において画素値が最大となる座標Ｘ２を、加工痕ＭのＸ方向における座標位置とみなすことにする。

なお、ステップＳＴＰ３〜ＳＴＰ６として示した処理の実行順序は適宜入れ替わってもよいし、適宜並行して行われてもよい。例えば、ステップＳＴＰ３およびステップＳＴＰ５における撮像処理を連続して行った後に、ステップＳＴＰ４およびステップＳＴＰ６における座標Ｘ１、Ｘ２の特定処理を順次に行うようにしてもよいし、ステップＳＴＰ３における撮像処理の後、ステップＳＴＰ４における座標Ｘ１の特定処理を行っている間に、これと並行して、ステップＳＴＰ５における撮像処理を行うようにしてもよい。

以上の態様にて座標Ｘ１およびＸ２の値が定まると、続いて、これらの座標値の差分値ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ１を算出し、その結果に基づいて落射ミラー５１を回転させる方向（光軸ずらし用ミラー回転方向、もしくは、単にミラー回転方向とも称する）が特定される（ステップＳＴＰ７）。

具体的には、ΔＸと光軸ずらし用ミラー回転方向との間には、以下の関係がある。

ΔＸ＞０ → 終端Ｔ１が加工痕Ｍより＋Ｘ方向に到達 → 起立姿勢方向に回転；
ΔＸ＜０ → 終端Ｔ１が加工痕Ｍより−Ｘ方向に到達 → 水平姿勢方向に回転；
ΔＸ＝０ → 終端Ｔ１が加工痕Ｍの直上に到達 → 回転不要。

図９および図１０に示した場合であれば、ΔＸ＜０であるので、落射ミラー５１を水平姿勢方向に回転させてレーザー光ＬＢの光軸を鉛直方向からずらすべきである、と特定されることになる。

このように光軸ずらし用ミラー回転方向が特定されることで、結果として、光軸をずらす方向が特定されたことになる。続いて、記憶部３に記憶されている被加工物データＤ１と、光軸ずらしデータＤ３とに基づいて、特定されたミラー回転方向に対する落射ミラー５１の回転角度が決定される（ステップＳＴＰ８）。

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（つまりは光軸ずらし条件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、光軸ずらしデータＤ３にはあらかじめ、落射ミラー５１の回転角度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。光軸設定部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、光軸ずらしデータＤ３を参照して、当該個体情報に応じた回転角度を決定する。

なお、光軸ずらしデータＤ３の記述内容から定まる回転角度は、その値で落射ミラー５１を回転すれば、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、ΔＸの絶対値が大きいほど、および、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、光軸ずらしデータＤ３には、ΔＸの絶対値およびパターン付き基板Ｗの厚みが大きいほど大きな回転角度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。

光軸ずらしデータ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回転角度が記述されたテーブルとして光軸ずらしデータＤ３が用意される態様であってもよいし、あるいは、厚みと回転角度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、落射ミラー５１の回転角度の決定は、ステップＳＴＰ１〜ステップＳＴＰ７にかけて行われる、ミラー回転方向の特定とは無関係に行い得るので、必ずしもミラー回転方向を特定したうえで決定する必要はなく、ミラー回転方向の特定に先立って、あるいは、ミラー回転方向の特定と並行して、行われる態様であってもよい。

ステップＳＴＰ７における光軸ずらし用ミラー回転方向の決定と、ステップＳＴＰ８における回転角度の決定とがなされると、光軸ずらし条件設定処理は終了する。これに引き続いて、決定されたミラー回転方向および回転角度に基づいて落射ミラー５１の姿勢を調整しつつ、パターン付き基板Ｗを個片化するための亀裂伸展加工処理が行われる。なお、オリフラＯＦに平行なＸ方向の加工の際には亀裂の傾斜は生じないので、落射ミラー５１は、レーザー光ＬＢの光軸が鉛直方向に一致するようにその姿勢が調整される。以上により、亀裂の伸展による単位パターンＵＰの破壊が好適に抑制された、パターン付き基板Ｗの個片化が実現される。

なお、ステップＳＴＰ７で算出されたΔＸの値に応じて落射ミラー５１の回転角度を設定することも原理的には可能であるが、係る態様を採用することで必ずしも亀裂ＣＲ２の傾斜の抑制度合いが向上するものではない。なぜならば、上述の態様にて決定される座標Ｘ１やＸ２は、その算出原理上、必ずしも、亀裂ＣＲ１の終端Ｔ１や加工痕Ｍの実際の位置を正確に代表する値とは言えず、あくまで、落射ミラー５１の回転方向を決定するために便宜的に求められる値であることから、その差分値ΔＸが、必ずしも、当該パターン付き基板Ｗの全ての加工において適切な回転角度を与えるとは限らないからである。

（第２の態様）
レーザー加工装置１００における光軸ずらし条件の設定処理の仕方は、上述した第１の態様に限られるものではない。図１１は、第２の態様に係る光軸ずらし条件の設定処理の流れを示す図である。図１１に示す第２の態様に係る設定処理は、図７に示した第１の態様における設定処理のステップＳＴＰ３およびステップＳＴＰ４に代えて、ステップＳＴＰ１３およびステップＳＴＰ４を行う点と、これに伴い、ステップＳＴＰ７における差分値の算出に用いる座標値が第１の設定処理とは異なる点のほかは、第１の設定処理と同様である。

具体的には、第２の態様においては、ステップＳＴＰ１〜ステップＳＴＰ２によって仮加工を行った後、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の側からの透過照明を与えた状態で、ＣＣＤカメラ６ａの焦点位置（高さ）を、この場合におけるパターン付き基板Ｗの裏面である主面Ｗｂに合わせた状態で、仮加工を行った位置を撮像する（ステップＳＴＰ１３）。そして、得られた撮像画像に対し、図９に基づいて説明した、亀裂ＣＲ１の終端Ｔ１を決定する画像処理と同様の画像処理を行うことにより、亀裂ＣＲ２の主面Ｗｂにおける終端Ｔ２のＸ方向における代表的な座標位置とみなせる座標Ｘ３を決定する（ステップＳＴＰ１４）。具体的には、図９（ｂ）のプロファイルＰＦ１と同様のプロファイルを作成し、その中で画素値が最大となる座標Ｘ３を、亀裂ＣＲ２の終端Ｔ２の位置とみなすこととする。

そして、これに引き続いてステップＳＴＰ５〜ステップＳＴＰ６の処理を行って座標Ｘ２を求めたうえで、ステップＳＴＰ７において、ΔＸ＝Ｘ２−Ｘ３を算出し、その結果に基づいて光軸ずらし用ミラー回転方向が特定される（ステップＳＴＰ７）。

具体的には、ΔＸと光軸ずらし用ミラー回転方向との間には、以下の関係がある。

ΔＸ＞０ → 終端Ｔ２が加工痕Ｍより−Ｘ方向に到達 → 水平姿勢方向に回転；
ΔＸ＜０ → 終端Ｔ２が加工痕Ｍより＋Ｘ方向に到達 → 起立姿勢方向に回転；
ΔＸ＝０ → 終端Ｔ２が加工痕Ｍの直下に到達 → 回転不要。

また、回転角度の設定は、第１の態様と同様に行えばよい。

第２の態様の場合も、第１の態様と同様、ステップＳＴＰ７における光軸ずらし用ミラー回転方向の決定と、ステップＳＴＰ８における回転角度の決定とがなされると、光軸ずらし条件設定処理は終了し、これに引き続いて、決定されたミラー回転方向および回転角度に基づいて、パターン付き基板Ｗを個片化するための亀裂伸展加工処理が行われる。これにより、亀裂の伸展による単位パターンＵＰの破壊が好適に抑制された、パターン付き基板Ｗの個片化が実現される。

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、レーザー光の光軸を鉛直方向からずらした状態で当該亀裂伸展加工を行うことにより、亀裂の傾斜を抑制することができる。これにより、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。

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 落射ミラー
５２、８２ 集光レンズ
７１、８１ ハーフミラー
ＣＲ１、ＣＲ２ 亀裂
ＩＭ１、ＩＭ２ 撮像画像
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
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 (3)

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、
   前記ステージの上方に設けられてなり、水平方向を進行する前記レーザー光を前記ステージに向けて反射させる落射ミラーと、
   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を撮像可能な撮像手段と、
   前記亀裂伸展加工の際に前記落射ミラーから前記ステージに載置されている前記パターン付き基板へと向かう前記レーザー光の光軸を鉛直方向からずらすための光軸ずらし条件を設定する光軸ずらし条件設定手段と、
   をさらに備え、
   前記落射ミラーは、
   前記レーザー光の前記光軸が鉛直方向と一致するときの当該落射ミラーの姿勢を基準姿勢とする場合に、前記基準姿勢から起立姿勢に近づく方向に当該落射ミラーを回転させる際の回転方向である起立姿勢方向と、前記基準姿勢から水平姿勢に近づく方向に当該落射ミラーを回転させる際の回転方向である水平姿勢方向とに対して回転自在に設けられており、
   当該落射ミラーを前記起立姿勢方向もしくは前記水平姿勢方向に回転させることによって、前記レーザー光の前記光軸を鉛直方向からずらすことができるようになっており、
   前記光軸ずらし条件設定手段は、
   前記パターン付き基板の一部箇所を前記光軸ずらし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光軸ずらし条件設定用の前記亀裂伸展加工である仮加工を行わせたうえで、
   前記撮像手段に、前記パターン付き基板の表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とともに、前記仮加工を行った際の前記レーザー光の焦点位置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、
   前記第１の撮像画像から特定される、前記仮加工によって形成された加工痕から伸展した亀裂の終端の位置座標と、前記第２の撮像画像から特定される、前記仮加工の加工痕の位置座標との差分値に基づいて、前記亀裂伸展加工に際して前記落射ミラーに与える回転の要否および前記落射ミラーを回転させる場合の回転方向を特定する、
   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、
   前記光軸ずらし条件設定手段は、前記第１の撮像画像と前記第２の撮像画像とのそれぞれにお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得られる積算プロファイルに基づいて、前記仮加工の際に生じた前記亀裂の終端の位置座標と、前記仮加工の際の前記加工痕の位置座標とを特定する、
   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、
   前記光軸ずらし条件設定手段は、前記亀裂伸展加工の際に前記レーザー光の前記光軸を鉛直方向からずらすために前記基準姿勢にある前記落射ミラーを前記起立姿勢方向もしくは前記水平姿勢方向に回転させる際の回転角度を、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。