[0001] 本发明涉及将发光器件用晶片分割为一个个发光器件的分割方法，特别涉及到分割蓝宝石晶片的分割方法。

[0002] 作为发光二极管(LED：Light Emitting Diode)等发光器件，已知在蓝宝石基板的表面层叠发光层而成的发光器件(例如，参考专利文献1)。该发光器件通过将在蓝宝石基板的表面层叠有发光层的一块蓝宝石晶片沿分割预定线分割为多块而被制造出来。作为该蓝宝石晶片等发光器件晶片的分割方法，已知采用激光加工的分割方法(例如，参考专利文献2、专利文献3)。

[0003] 专利文献2记载的分割方法为，利用脉冲激光束在晶片表面形成沿着分割预定线的激光加工槽，通过对激光加工槽施加外力来分割晶片。此外，专利文献3记载的分割方法为，利用具有透射性的脉冲激光束在晶片内部形成沿着分割预定线的连续的变质层，并对强度降低了的变质层施加外力，由此来分割晶片。

[0004] 专利文献1：日本特开平10-056203号公报

[0005] 专利文献2：日本特开平10-305420号公报

[0006] 专利文献3：日本特许第3408805号公报

[0007] 另外，在上述的发光器件中，从发光层放射至蓝宝石基板的光线从蓝宝石基板射出到空气中。然而，由于蓝宝石的折射率比空气大得多，因此产生了光线无法高效地从蓝宝石基板射出的问题。这是因为，当光线相对于蓝宝石基板-空气界面的入射角大于临界角度(34.5°)时，在该界面发生全反射，从而光线被封闭在蓝宝石基板中。

[0035] 采用本实施方式涉及的分割方法的蓝宝石晶片的分割经过利用激光加工装置进行的变质层形成工序、和利用切削装置进行的倒角分割工序来实施。在变质层形成工序中，在蓝宝石晶片的内部形成沿着分割预定线的变质层。在倒角分割工序中，在蓝宝石晶片的背面形成沿着分割预定线的切削槽的同时，蓝宝石晶片被分割成一个个的发光器件，其中所述蓝宝石晶片在表面层叠有发光层。

[0036] 经过这些工序而分割出的发光器件通过在倒角分割工序中形成的切削槽而使得背面侧的角部被倒角，从而使来自设于表面侧的发光层的光线容易向外部射出。下面，对于本发明的实施方式，参照附图对在各工序中使用的装置结构进行说明。

[0037] 参照图1来说明用于在蓝宝石晶片的内部形成变质层的激光加工装置。图1是本发明的实施方式涉及的激光加工装置的立体图。另外，用于本发明的分割方法的激光加工装置并不限于图1所示的结构。激光加工装置只要能够对蓝宝石晶片形成变质层，就可以具有任意的结构。

[0038] 如图1所示，激光加工装置201构成为：使照射激光束的激光加工单元206与保持有蓝宝石晶片W的卡盘工作台208相对移动，从而对蓝宝石晶片W进行加工。蓝宝石晶片W形成为大致圆板状，在蓝宝石(Al2O3)基板的表面层叠有发光层。发光层由呈格子状地排列的分割预定线划分为多个区域，并在划分出的各个区域形成了LED等发光器件。

[0039] 此外，蓝宝石晶片W以形成了发光层的上表面朝下的方式粘贴于被环状框架131张紧的切割带132。另外，在本实施方式中，作为发光器件用晶片，举出蓝宝石晶片为例进行说明，然而并不限于该结构。发光器件用晶片并不限于在蓝宝石基板上层叠有发光层的结构，也可以是在GaAs(砷化镓)基板、SiC(碳化硅)基板上层叠有发光层的结构。

[0040] 激光加工装置201具有长方体状的底座部203、和直立设置于底座部203的上表面后方的立柱部204。在立柱部204的前表面设有向前方突出的臂部205，在臂部205的末端侧设有激光加工单元206的加工头207。

[0041] 在底座部203的上表面设有卡盘工作台移动机构209，该卡盘工作台移动机构209使卡盘工作台208沿X轴方向进行加工进给并且使卡盘工作台208沿Y轴方向进行分度进给。卡盘工作台移动机构209具备：使卡盘工作台208沿X轴方向进行加工进给的加工进给机构211；和使卡盘工作台208沿Y轴方向进行分度进给的分度进给机构212。加工进给机构211具有相对于底座部203沿X轴方向移动的X轴工作台216。X轴工作台216被一对导轨215支承，这一对导轨215配置于底座部203的上表面且与X轴方向平行，并且X轴工作台216借助滚珠丝杠式的移动机构沿X轴方向移动。

[0042] 分度进给机构212具有相对于X轴工作台216沿Y轴方向移动的Y轴工作台219。Y轴工作台219被一对导轨218支承，这一对导轨218配置于X轴工作台216的上表面且与Y轴方向平行，并且Y轴工作台219借助滚珠丝杠式的移动机构沿Y轴方向移动。在Y轴工作台219的上表面设有卡盘工作台208。

[0043] 卡盘工作台208具有：θ工作台231，其能够在Y轴工作台219的上表面绕Z轴旋转；和工件保持部232，其设于θ工作台231的上部以吸附保持蓝宝石晶片W。工件保持部232为具有预定的厚度的圆板状，其在上表面中央部分利用多孔陶瓷材料形成有吸附面。吸附面是借助负压力并经由切割带132来吸附蓝宝石晶片W的面，其经由θ工作台231的内部的配管与抽吸源连接。

[0044] 在工件保持部232的周围，经由从θ工作台231的四方朝径向外侧延伸的成对的支承臂而设有四个夹紧部234。四个夹紧部234由空气促动器驱动，以从四个方向夹持固定蓝宝石晶片W的周围的环状框架131。

[0045] 激光加工单元206具有设于臂部205的末端的加工头207。在臂部205和加工头207内设有激光加工单元206的光学系统。加工头207利用聚光透镜将由振荡器242振荡出的激光束聚光，并对保持在卡盘工作台208上的蓝宝石晶片W进行激光加工。在该情况下，激光束具有透射性，并且在光学系统中被调整为聚光于蓝宝石晶片W的内部。

[0046] 这样，在蓝宝石晶片W的内部形成作为分割起点的变质层402(参考图4)。变质层402是指如下的区域：由于激光束的照射而形成为蓝宝石晶片W内部的密度、折射率、机械强度和其它物理特性与周围不同的状态，且强度比周围低的区域。变质层402例如是熔融再硬化区域、裂缝区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，也可以是混合有这些区域的区域。

[0047] 在此，对利用激光加工装置201进行的激光加工动作进行说明。首先，在将蓝宝石晶片W载置于卡盘工作台208上后，使卡盘工作台208朝向与加工头207面对的加工位置移动。接着，使加工头207的射出口对准蓝宝石晶片W的分割预定线，并且将激光束的焦点调整至蓝宝石晶片W的内部，开始进行激光加工处理。

[0048] 在该情况下，使卡盘工作台208在保持蓝宝石晶片W的状态下沿X轴方向进行加工进给，沿分割预定线在蓝宝石晶片W内形成一列变质层402。接着，使卡盘工作台208沿Y轴方向以分割预定线的间距量进行分度进给，并沿相邻的分割预定线在蓝宝石晶片W内形成变质层402。重复该动作，从而沿在蓝宝石晶片W的第一方向延伸的所有分割预定线形成变质层。

[0049] 接着，利用θ工作台231使卡盘工作台208旋转90度，沿在与蓝宝石晶片W的第一方向正交的第二方向延伸的分割预定线形成变质层402。将在内部形成有变质层402的蓝宝石晶片W从卡盘工作台208上卸下并搬入至切削装置101。

[0050] 参照图2来说明在蓝宝石晶片上形成切削槽的同时分割蓝宝石晶片的切削装置。图2是本发明的实施方式涉及的切削装置的立体图。另外，用于本发明的分割方法的切削装置并不限于图2所示的结构。切削装置只要能够对蓝宝石晶片形成切削槽，就可以具有任意的结构。

[0051] 如图2所示，切削装置101构成为使具有切削刀具111的一对刀具单元106与保持有蓝宝石晶片W的卡盘工作台103相对移动以切削蓝宝石晶片W。切削装置101具有基座102，在基座102上设有使卡盘工作台103沿X轴方向进行加工进给的卡盘工作台移动机构104。此外，在基座102上设置有门形的柱部105，该门形的柱部105以跨过卡盘工作台移动机构104的方式直立设置，在柱部105设有使一对刀具单元106在卡盘工作台103的上方沿Y轴方向进行分度进给的刀具单元移动机构107。

[0052] 卡盘工作台移动机构104具有在上部保持卡盘工作台103的X轴工作台112。X轴工作台112被一对导轨113支承，这一对导轨113配置于基座102的上表面且与X轴方向平行，并且X轴工作台112借助滚珠丝杠式的移动机构沿X轴方向移动。

[0053] 卡盘工作台103具有：θ工作台114，其固定在X轴工作台112的上表面且能够绕Z轴旋转；和工件保持部116，其设于θ工作台114的上部并吸附保持蓝宝石晶片W。工件保持部116为具有预定的厚度的圆盘形状，其在上表面中央部分利用多孔陶瓷材料形成有吸附面。吸附面是借助负压力并经由切割带132来吸附蓝宝石晶片W的面，其经由θ工作台114的内部的配管与抽吸源连接。

[0054] 在工件保持部116的周围，经由从θ工作台114的四方朝径向外侧延伸的成对的支承臂而设有四个夹紧部117。四个夹紧部117由空气促动器驱动，以夹持固定蓝宝石晶片W的周围的环状框架131。

[0055] 刀具单元移动机构107具有：一对Y轴工作台121，它们相对于柱部105的前表面沿Y轴方向移动；和Z轴工作台122，其分别相对于各Y轴工作台121沿Z轴方向移动。在各Z轴工作台122分别延伸设置有刀具单元106。Y轴工作台121被一对导轨123支承，这一对导轨123配置于柱部105的前表面且与Y轴方向平行，并且Y轴工作台121借助滚珠丝杠式的移动机构沿Y轴方向移动。Z轴工作台122被一对导轨124支承，这一对导轨124配置于Y轴工作台121的前表面且与Z轴方向平行，并且Z轴工作台122借助滚珠丝杠式的移动机构沿Z轴方向移动。

[0056] 刀具单元106具有：圆盘状的切削刀具111，其设于绕Y轴旋转的主轴的末端；和未图示的喷嘴，其向切削部分喷射切削液。刀具单元106通过主轴使切削刀具111高速旋转，一边从多个喷嘴向切削部分喷射切削液一边对蓝宝石晶片W进行切削加工。

[0057] 在此，对由切削装置101进行的切削加工动作进行说明。首先，在将蓝宝石晶片W载置于卡盘工作台103上后，使卡盘工作台103朝向与切削刀具111面对的加工位置移动。接着，使切削刀具111的切削刃对准蓝宝石晶片W的分割预定线(变质层402)。然后，通过使刀具单元106下降，来利用高速旋转的切削刃以预定的深度切入蓝宝石晶片W的背面。

[0058] 在利用切削刀具111切入蓝宝石晶片W后，使卡盘工作台103沿X轴方向进行加工进给，从而在蓝宝石晶片W上与沿第1方向延伸的变质层402相对应地形成一列切削槽401(参考图4)。此时，通过切削刀具111相对于蓝宝石晶片W的切入来对变质层402施加外力，使该变质层402成为分割起点，从而沿着变质层402来分割蓝宝石晶片W。接着，使切削刀具111沿Y轴方向以分割预定线的间距量进行分度进给，并利用切削刀具111来与相邻的变质层402相对应地形成切削槽401，由此，沿着变质层402分割蓝宝石晶片W。重复该动作，一边与蓝宝石晶片W的X轴方向的所有变质层402相对应地形成切削槽401，一边分割蓝宝石晶片W。

[0059] 接着，借助θ工作台114使卡盘工作台103旋转90度，与变质层402相对应地形成切削槽401，所述变质层402沿与蓝宝石晶片W的第一方向正交的第二方向延伸。在该情况下，当相对于蓝宝石晶片W形成切削槽401时，也使变质层402成为分割起点，从而沿着变质层402来分割蓝宝石晶片W。另外，切削装置101也可以构成为：通过向切削刀具111的切削刃传递超声波振动进行振动切削，而降低对蓝宝石晶片W的加工负荷。这样，蓝宝石晶片W以变质层402为分割起点被分割成一个个的发光器件。一个个发光器件411由拾取夹头(参照图4)吸附，并被从切割带132剥离。

[0060] 在该情况下，如图3所示，发光器件411断裂而形成为长方体状，并且在背面Wb与四个侧面Wc(断裂面)之间的角部形成有倒角部Wd。并且，在图3中，虚线表示来自发光层412的光线，单点划线分别表示与发光器件411的界面对应的法线。倒角部Wd通过蓝宝石晶片W的切削槽401的分割而形成。通过该倒角部Wd，来自发光层412的光线容易从蓝宝石基板413射出到外部，从而提高了发光器件411的辉度。这是因为，在侧面Wc和背面Wb被反射的光线在倒角部Wd能够不被反射地透射。

[0061] 更为具体地说，在来自发光层412的以虚线示出的光线在蓝宝石基板413内入射到侧面Wc的情况下，基于蓝宝石与空气之间的折射率，该光线可在侧面Wc透射的临界角度θ1相对于由单点划线示出的法线为34.5度。如果光线在该临界角度θ1内入射到侧面Wc，则光线不会在侧面Wc发生全反射，然而如果光线从临界角度θ1以外入射到侧面Wc，则光线在侧面Wc发生全反射。对于通过倒角将背面Wb侧形成为多面形状的发光器件411，阻碍了角度保存，减少了在比临界角度大的入射角度下的重复反射。

[0062] 如图3的(a)所示，在未进行倒角的长方体状的发光器件411的情况下，当光线从临界角度θ1以外入射到侧面Wc时，存在反射角度被保存、从而在蓝宝石基板413内重复进行全反射的情况。例如存在以下情况：光线以临界角度θ1以外的入射角度θ2入射到侧面，在侧面Wc被全反射了的光线以临界角度θ1以外的入射角度90-θ2入射到背面，然后在背面Wb被全反射。在该情况下，光线相对于发光器件411的界面以临界角度θ1以外的入射角度θ2和入射角度90-θ2重复入射，因此会发生光线重复进行全反射而在蓝宝石基板413内消光的情况。

[0063] 另一方面，如图3的(b)所示，在进行了倒角的长方体状的发光器件411中，除正交的侧面Wc和背面Wb之外还形成有倒角部Wd，因此来自发光层412的光线容易相对于界面在临界角度θ1内入射。例如，光线以临界角度θ1以外的入射角度θ3入射到侧面Wc，在侧面Wc被全反射了的光线以临界角度θ1内的入射角度θ4入射到倒角部Wd。此外，在光线在倒角部Wd以临界角度θ1以外的角度被反射的情况下，容易在侧面Wc或背面Wb以临界角度θ1内的入射角度入射。这样，即使光线在侧面Wc或背面Wb以临界角度θ1以外的被进行角度保存的入射角度入射，被反射后的光线也会在倒角部Wd被阻碍进行角度保存。

[0064] 这样，通过倒角部Wd，减少了蓝宝石基板413内的全反射的重复，从而使从蓝宝石基板413射出的光线的量增加。换言之，能够扩大发光器件411的逃逸锥面(光线能够从任意的发光点透过蓝宝石基板413与空气之间的界面的范围)。这样，本实施方式涉及的发光器件411通过对背面Wb的倒角而提高了辉度。

[0065] 参照图4来说明本发明的实施方式涉及的分割方法的流程。图4是本发明的实施方式涉及的分割方法的说明图。另外，在此示出的激光加工装置201和切削装置101的加工条件只不过是一个例子，能够进行适当的变更。

[0066] 首先，如图4的(a)所示，在激光加工装置201中实施变质层形成工序。在此，例如，作为激光束，采用波长为1064nm、输出为0.3W、重复频率为100kHz的脉冲激光束。在变质层形成工序中，使焦点对准与蓝宝石晶片W的背面Wb相距预定深度的位置，沿着分割预定线形成变质层402。在此，通过将与蓝宝石晶片W的背面Wb相距的焦点深度设定为大约40μm，而在蓝宝石晶片W内从焦点位置向上方形成大约25μm左右的变质层402。

[0067] 接着，如图4的(b)所示，在切削装置101中实施倒角分割工序。在此，例如以刀具转速20000rpm、加工进给速度100mm/s进行加工。在倒角分割工序中，从蓝宝石晶片W的背面Wb切入至预定的深度，与变质层402相对应地形成切削槽401。此时，在形成切削槽401时，通过由切削刀具111施加至蓝宝石晶片W的外力，来以变质层402为分割起点沿着分割预定线分割蓝宝石晶片W。在蓝宝石晶片W上形成的切削槽401形成于变质层402的上方，并以变质层402为边界被向左右分割开。因此，发光器件411的背面侧的角部成为借助在倒角分割工序中形成的切削槽401而被倒角的状态。

[0068] 这样，在倒角分割工序中，对于蓝宝石晶片W，通过形成切削槽401来实施倒角，并且以变质层402为分割起点进行分割。在此，将距离蓝宝石晶片W的背面Wb的切削深度设定为大约20μm，由此以变质层402为分割起点对蓝宝石晶片W进行分割。作为切削刀具111，在难以磨损的镀镍层中使用金刚石磨粒而形成的刀具是优选的。由此，抑制了切削刀具111的末端形状的变化，从而能够在蓝宝石晶片W上形成良好形状的倒角部Wd。

[0069] 此外，切削刀具111能够利用镀镍层以各种末端形状和宽度尺寸成形。特别优选的是，切削刀具111的末端形状例如像曲面形状那样具有相对于蓝宝石晶片W的背面Wb不平行且不垂直的面(相对于背面Wb倾斜的倾斜面)。由此，能够在发光器件411的倒角部Wd形成不容易引起角度保存的反射面，从而提高了发光器件411的辉度。

[0070] 此外，如果切削刀具111的磨粒粒径过大，则表面变得粗糙，因此在变质层形成工序中会使激光束错乱而无法形成精度良好的变质层402。另一方面，如果切削刀具111的粒径过小，则容易产生形成角度保存的反射，因此并不是优选的。因此，切削刀具111的粒径优选为1000号～4000号(粒径大约为2～17μm)，更优选为1500号～3000号(粒径大约为3～9μm)，进一步优选为1800号～2500号(粒径大约为3～8μm)。

[0071] 此外，在本实施方式中，切削刀具111是使用金刚石磨粒的镀镍刀具，然而并不限于该结构。切削刀具111只要能够加工蓝宝石晶片W，则可以是任意的结构。

[0072] 接着，如图4的(c)所示，被分割开的发光器件411由拾取夹头301吸附，并被从切割带132剥离。对于发光器件411，如上述那样通过背面侧的角部的倒角，使得来自发光层412的光线容易从蓝宝石基板413射出到外部。这样，通过利用本实施方式涉及的分割方法分割蓝宝石晶片W，提高了分割后的发光器件411的辉度。

[0073] 另外，在变质层形成工序中，存在下述情况：在形成变质层402时，蓝宝石晶片W的一部分的分割预定线被分割。如果一部分分割预定线被分割，则在搬运蓝宝石晶片W时等可能会在分割部分产生间隙从而分割预定线整体上发生错位。在这样的情况下，也可以通过在倒角分割工序中使用刀具宽度较厚的刀具作为切削刀具111，来吸收分割预定线的错位。刀具宽度根据芯片尺寸或晶片的厚度来适当选择，但考虑到切削刀具的制造成品率，优选50～300μm，更加优选80～300μm。此外，在倒角分割工序中，也可以不使刀具的宽度变厚，而是代之以提高切削装置101的未图示的校准装置所进行的校准处理的频率，从而提高切削刀具111相对于发生了错位的分割预定线的位置对准精度。

[0074] 如上所述，根据本实施方式涉及的分割方法，通过在倒角分割工序中沿分割预定线在蓝宝石晶片W上形成切削槽401，来对分割蓝宝石晶片而形成的一个个发光器件411的角部进行倒角。通过该倒角来在发光器件411的背面侧形成多边形状的外形面，使得在器件内反射的光线容易以临界角度以下的角度入射到外形面。因此，来自发光层412的光线容易射出到外部，从而能够提高发光器件411的辉度。此外，通过在蓝宝石晶片中形成变质层之后形成切削槽，来在形成切削槽时对变质层施加外力，从而以变质层为分割起点来分割蓝宝石晶片。这样，能够在相对于蓝宝石晶片形成切削槽的同时对蓝宝石晶片进行分割，因此，能够减少工序数量从而提高作业效率。

[0075] 另外，在上述实施方式和变形例中，切削刀具111的末端形状并没有特别限定，例如也可以使用图5所示那样的锥形刀具(bevel blade)。在该情况下，如图5的(a)所示，在蓝宝石晶片W的背面Wb形成V字状的切削槽401。并且，如图5的(b)所示，当分割蓝宝石晶片W后，发光器件411的角部成为通过V字状的切削槽401而被倾斜地进行了倒角的状态。这样，切削槽401只要是不造成角度保存的反射面，就可以以任何方式形成。

[0076] 此外，本次公开的实施方式的所有内容均为示例，并不限于本实施方式。本发明的范围并不仅由上述的实施方式的说明示出，而是由权利要求书示出，并且包括了与权利要求书等同的含义和范围内的所有的变更。

[0077] 工业上的可利用性

[0078] 如以上说明的那样，本发明具有能够提高通过蓝宝石晶片的分割而形成的发光器件的辉度的效果，特别是对于将蓝宝石晶片分割为一个个发光器件的分割方法是有用的。