TWI502764B - The processing method of the substrate with LED pattern - Google Patents
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Description
本發明係關於一種用於將在基板上二次元地重複配置有多個單位圖案而形成的具有圖案之基板單片化的加工方法。
LED(Light Emitting Diode，發光二極體)元件係藉由如下處理製造而成，即，使在例如藍寶石等基板(晶圓、母基板)上二次元地重複形成LED元件之單位圖案而形成的具有圖案之基板(具LED圖案之基板)，於設置成格子狀之被稱為切割道(street)之分斷位置上分斷(分割)，而分段化(晶片化)。作為上述分斷時形成作為分斷起點之分割起點之方法，已知有剝蝕(ablation)法、或LMA(Laser Melting Alteration，雷射熔融變質)法等雷射刻劃法(例如，參照專利文獻1及專利文獻2)。
[專利文獻1]日本專利特開2004-165226號公報
[專利文獻2]國際公開第2006/062017號
於利用雷射刻劃這一加工方法而形成分割起點且其後進行分斷之情形時，不論是使用剝蝕法，還是使用LMA(雷射熔融變質)法，均會於照射雷射光後在基板表面上形成加工變質層。若殘留有該加工變質層，則會存在如下問題：來自LED元件之發光部分之光被吸收，而使出光效率
(亦即亮度)降低。
亦提出有藉由儘可能地縮小該加工變質層之形成體積來抑制亮度降低的方法，但只要殘留有一定程度之加工變質層，便不可避免地會產生亮度稍微降低之情形。
本發明係鑒於上述課題而完成的，其目的在於提供一種在分斷後之LED晶片上不會殘留加工變質層的具有圖案之基板之加工方法。
為了解決上述課題，技術方案1之發明係一種具LED圖案之基板之加工方法，其特徵在於，其係對在基底基板上二次元地重複配置有多個LED單位圖案而成之具LED圖案之基板進行加工之方法，且該加工方法包括：刻劃步驟，其藉由沿預定分割線對上述具LED圖案之基板照射雷射光，而於上述具LED圖案之基板上刻劃成格子狀；蝕刻步驟，其藉由將經過上述刻劃步驟之上述具LED圖案之基板浸漬於蝕刻液中而去除加工變質層；以及分斷步驟，其藉由使經過上述蝕刻步驟之上述具LED圖案之基板沿劃線分斷而將基板單片化。
如技術方案1之具LED圖案之基板之加工方法，技術方案2之發明之特徵在於：於進行保護膜形成步驟後進行上述刻劃步驟，該保護膜形成步驟係於上述具LED圖案之基板之圖案形成面上形成保護膜；且於進行去除上述保護膜的保護膜去除步驟後進行上述分斷步驟。
如技術方案2之具LED圖案之基板之加工方法，技術方
案3之發明之特徵在於：進而包括電極形成步驟，該電極形成步驟係於經過上述保護膜去除步驟之上述具LED圖案之基板上形成與上述多個LED單位圖案之各個相對應之電極；且於上述分斷步驟中，將形成有上述電極的上述具LED圖案之基板分斷。
如技術方案1至3中任一技術方案之具LED圖案之基板之加工方法，技術方案4之發明之特徵在於：上述基底基板為藍寶石基板；上述蝕刻液為熱磷酸、熱磷酸與熱硫酸之混合酸、或熱熔融氫氧化鉀中之任一者。
如技術方案1至4中任一技術方案之具LED圖案之基板之加工方法，技術方案5之發明之特徵在於：於上述刻劃步驟中，藉由掃描且沿上述預定分割線照射自指定之光源射出之脈衝雷射光而形成上述被加工區域，該上述被加工區域包含在第1方向上連續之部分，但與上述第1方向垂直之剖面之狀態於上述第1方向上產生變化；且經過上述蝕刻步驟之上述被加工區域成為上述劃線。
如技術方案1至4中任一技術方案之具LED圖案之基板之加工方法，技術方案6之發明之特徵在於：在上述刻劃步驟中，藉由掃描且沿上述預定分割線照射自指定之光源射出之脈衝雷射光，而於上述具LED圖案之基板的表面上形成上述被加工區域，該上述被加工區域包含：第1區域，其在第1方向上連續；以及第2區域，其包含與上述第1區域連接但在上述第1方向上不連續之部分；且，經過上述蝕刻步驟之上述被加工區域成為上述劃線。
如技術方案1至4中任一技術方案之具LED圖案之基板之加工方法，技術方案7之發明之特徵在於：在上述刻劃步驟中，藉由掃描且沿上述預定分割線照射自指定之光源射出之脈衝雷射光而形成上述被加工區域，該上述被加工區域係由多個大致橢圓錐狀或大致楔形狀之單位被加工區域在第1方向上連接而形成；經過上述蝕刻步驟之上述被加工區域成為上述劃線。
如技術方案5至7中任一技術方案之具LED圖案之基板之加工方法，技術方案8之發明之特徵在於：藉由在上述脈衝雷射光之每個單位脈衝之光束點沿上述第1方向離散之照射條件下掃描上述脈衝雷射光，而調變上述具LED圖案之基板表面上之照射範圍。
如技術方案8之具LED圖案之基板之加工方法，技術方案9之發明之特徵在於：藉由在如下照射條件下使上述脈衝雷射光沿上述第1方向掃描，而調變上述具LED圖案之基板的上述表面上之照射範圍，該照射條件係：當將上述脈衝雷射光之重複頻率設為R(kHz)，將上述脈衝雷射光相對於上述具LED圖案之基板之相對移動速度設為V(mm/sec)，且將上述具LED圖案之基板表面上的上述被加工區域之與上述第1方向正交之方向上的預定形成寬度設為W(μm)時，10(kHz)≦R≦200(kHz)且30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)，表示上述脈衝雷射光之光束點之中心間隔之V/R滿足V/R≧1(μm)且W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)之關係。
如技術方案1至技術方案9之發明，藉由利用雷射光對具LED圖案之基板進行刻劃加工處理，接著進行濕式蝕刻處理而去除加工變質層，其後藉由使基板分斷而單片化，從而，可有效地且確實地獲得出光效率優於先前之LED元件。
尤其是如技術方案5至技術方案9之發明，藉由在單片化後成為LED晶片之端部之被加工區域內形成凹凸，可獲得出光效率更優異的LED元件。
首先，概略性地說明包含本實施形態之具LED圖案之基板之加工方法的具LED圖案之基板之單片化處理之順序。圖1係表示本實施形態中對具LED圖案之基板所進行之加工處理之順序的概略情況之圖式。
如圖1所示，首先，準備具LED圖案之基板(以下，亦簡稱為基板)10(步驟S1)。圖2係表示本實施形態中作為單片化對象之加工處理前之基板10之構成之概略剖面圖。基板10中，於藍寶石基板(藍寶石單晶基板)101之一主面上設置有LED圖案102。
此外，使用厚度為400 μm~700 μm之基板作為藍寶石基板101。較佳之一例係使用厚度為500 μm之藍寶石基板101。另外，LED圖案102通常係以厚度為數μm程度之方式形成。另外，LED圖案102亦可以具有凹凸。
LED圖案102具有將單片化後分別構成1個LED晶片之多個單位圖案UP(unit pattern)二次元地重複配置而成的構成。LED圖案102係藉由磊晶形成包含例如以GaN(氮化鎵)為首之III族氮化物半導體之發光層及其他多個薄膜層而形成。各個單位圖案UP之邊界部分成為基板10之分割位置且為照射雷射光之切割道ST。切割道ST通常係以數十μm程度之寬度，且以當俯視LED圖案102時形成格子狀之方式進行設定。此外，亦可以連續地形成構成LED圖案102之薄膜層，而無需於切割道ST之部分使藍寶石基板101露出。另外，於LED元件(LED晶片)上設置有用於自外部通電之電極圖案，但於本實施形態之情形時，在加工處理前之基板10上，各個單位圖案UP上未設置電極。電極係通過後段之處理而形成。
接著，於所準備之基板10的LED圖案102上形成保護膜103(步驟S2)。圖3係表示形成有保護膜103之基板10之圖式。保護膜103係為了在後段之蝕刻處理時保護LED圖案102而設置。保護膜103的較佳之一例係厚度為數μm程度之SiO2
厚膜或抗蝕膜等。上述保護膜可應用塗佈法(印刷法)等眾所周知之厚膜形成技術而形成。
於形成保護膜103後，接著進行刻劃加工處理(步驟S3)，以使在基板10之切割道ST之位置上形成劃線。此外，通常，於進行刻劃加工處理之前，先進行對具LED圖案之基板之配置位置進行微調整的對準處理。對準動作可應用眾所周知之技術來執行，只要根據加工圖案以適當之
態樣進行即可。藉由進行上述對準動作，可準確地確定刻劃加工處理中的加工位置即切割道ST之位置。
圖4係示意性地表示刻劃加工處理之情形之圖式。刻劃加工處理係藉由利用雷射加工裝置沿切割道ST之位置掃描並照射雷射光LB而進行。於刻劃加工處理中，在基板10由保護膜103被覆之狀態下，穿過保護膜103對切割道ST之位置照射雷射光LB。圖5係表示刻劃加工處理後之基板10之圖式。圖6係以圖5之虛線部A為中心的局部放大圖。藉由進行刻劃加工處理，使得在基板10之切割道ST之位置上形成前端部分到達藍寶石基板101的剖面觀察時呈大致三角形或楔形之槽部即被加工區域RE。此外，基板10之表面上之被加工區域RE的寬度d1大約為5 μm~20 μm左右，深度d2大約為10 μm~30 μm左右。深度d2較佳為20 μm以上。關於刻劃加工處理之詳細情況及雷射加工裝置之具體構成態樣，將於下文進行敍述。
刻劃加工處理結束後，接著進行蝕刻處理(步驟S4)。蝕刻處理係藉由將刻劃加工處理後之基板10浸漬於蝕刻溶液中而進行。進行蝕刻處理係為了使刻劃加工處理後之基板10之被加工區域RE淨化。
雖然在圖5中省略了圖示，但如圖6所示，於刻劃加工處理後，由於因照射雷射光LB所引起之加熱及其後之冷卻，而使得在被加工區域RE之側面附著形成加工變質層TR。加工變質層TR係由基板10之構成材料(主要為藍寶石)發生變質而形成之多晶或非晶質或者該等多晶或非晶質混合而
形成之光學性不透明層。若殘留有藉由單片化而獲得之LED元件之加工變質層TR，則來自發光層之光會由該加工變質層TR吸收，從而使出光效率(亦即亮度)降低，故而必需去除加工變質層TR。於本實施形態中，在進行單片化之前藉由蝕刻處理而將上述加工變質層TR去除。繼而，只有去除加工變質層TR後之被加工區域RE才成為劃線SC。蝕刻處理係藉由將基板10整體浸漬於蝕刻液中之濕式蝕刻來進行。關於蝕刻處理之詳細情況將於下文進行敍述。
對於蝕刻處理後之基板10適當地進行清洗處理。此外，當進行上述蝕刻處理時，亦對未形成有LED圖案102之藍寶石基板101之另一主面(背面)進行蝕刻。因此，對於藍寶石基板101而言，較佳為使用厚度大於先前之基板。
如上所述，藉由對被加工區域RE進行蝕刻處理，而將LED元件中成為使出光效率降低之主要原因的加工變質層TR適宜地去除。
在蝕刻處理結束後，去除保護膜(步驟S5)。關於保護膜之去除，在形成SiO2
厚膜之情形時藉由浸漬於氫氟酸中來進行，在形成抗蝕膜之情形時藉由浸漬於硫酸過氧化氫中來進行。
保護膜之去除結束後，對於適當地經過清洗、乾燥等過程之基板10形成電極(步驟S6)。電極形成係對於LED圖案102上之指定位置使用光微影製程或印刷製程等眾所周知之方法來進行。作為電極形成材料，可適當地選擇使用Al、Ni、Ti、Pt、Au、Pd等通常用於形成電極之金屬材
料。
電極形成結束後，接著將基板10沿劃線SC分斷(分割)(步驟S7)。此外，在蝕刻處理後之藍寶石基板101之厚度較大之情形時，亦可以在分斷之前，先對藍寶石基板101之未形成有LED圖案102之背面101a(參照圖7)進行研磨，而使藍寶石基板101之厚度變薄(例如厚度為100 μm以下)。
圖7係表示將基板10分斷之情形之示意圖。基板10之分斷可藉由三點支撐之方法來進行。亦即，在將基板10設為使被加工區域RE位於下側之姿勢，且由2根下側分斷棒B1、B2支撐著劃線SC之兩側的狀態下，使上側分斷棒B3朝向藍寶石基板101之背面101a且為劃線SC之前端部正下方(在圖7中為正上方)的分斷位置BP下降，由此可將基板10分斷。
藉由對形成在基板10上之所有劃線SC進行上述分斷，而使基板10單片化(晶片化)成各個LED元件。
上述用於形成劃線之刻劃加工處理能以連續加工(重疊加工)模式及離散加工模式這2種加工模式來進行。概括地說，連續加工模式係沿切割道ST而形成均勻之被加工區域RE之模式，且係進行通常之雷射加工處理之模式。在連續加工模式之情形時，劃線之剖面形狀不論位置為何均大致相同。另一方面，離散加工模式係沿切割道ST而形成具有凹凸形狀之被加工區域RE之模式。該等模式可藉由改變雷
射光LB之照射態樣而切換。此外，於以下之說明中，亦將切割道ST之中心線特別地稱為預定分割線。
圖8係為了說明刻劃加工處理之加工模式的差異而表示之圖，其對刻劃加工處理中所使用的雷射光LB之重複頻率、載置基板10之平台之移動速度、及雷射光LB之光束點中心間隔之關係進行說明。
當雷射光LB之重複頻率為R(kHz)時，以1/R(msec)為單位自雷射光源發出1個雷射脈衝。當載置著具LED圖案之基板的平台以速度V(mm/sec)移動時，自發出某個脈衝後至發出下一個雷射脈衝期間，具LED圖案之基板會移動V×(1/R)=V/R(μm)，故而某個雷射脈衝之光束中心位置與所發出的下一個雷射脈衝之光束中心位置的間隔、亦即光束點中心間隔△(μm)由△=V/R決定。
從而，若基板10之表面上之雷射光LB之光束直徑(光束腰直徑)D大於△=V/R，則各個雷射脈衝重疊，但當光束直徑D小於△=V/R時，各個雷射脈衝不重疊。因此，根據光束直徑D與光束點中心間隔△之大小關係，可實現不同加工模式下之加工。具體而言，在連續加工模式之情形時，在滿足D>△之條件下對基板10照射雷射光LB。另一方面，在離散加工模式之情形時，在滿足D<△之條件下對基板10照射雷射光LB。例如，當光束直徑D為3 μm左右時，只要大約△>3 μm則可實現離散加工模式下之加工。只要大約△<1 μm則可實現連續加工模式下之加工。
因連續加工模式下之加工係亦可由如專利文獻2中所公
開之先前之雷射加工裝置進行的眾所周知之加工處理態樣，故而在本實施形態中省略詳細之說明。以下，對離散加工模式下之加工進行詳細說明。
圖9及圖10係示意性地表示離散加工模式中的雷射光LB之照射態樣與所形成之被加工區域RE之關係之圖式。圖9及圖10中，為方便起見，表示如下立體座標，其中，將預定分割線L之方向設為x軸方向，將基板10之表面上與x軸正交之方向設為y軸方向，將與基板10之表面正交之方向設為z軸方向(以下圖中亦同樣)。圖9係立體圖。圖10係被加工區域RE之XY俯視圖(中央之圖)、A-A'剖面圖(右側之圖)、B-B'、C-C'、及D-D'剖面圖(左側之圖)。A-A'剖面圖係與預定分割線L平行之面上之剖面圖。B-B'、C-C'、及D-D'剖面圖係預定分割線L上之不同位置上的、與預定分割線L垂直之面上之剖面圖。
離散加工模式中，在雷射光LB之每個單位脈衝之光束點BS離散地分佈於預定分割線L之方向上之照射條件下，照射雷射光LB。如上所述，此係藉由光束直徑D與光束點中心間隔△=V/R滿足D<△之關係而實現的。較佳為，在10(kHz)≦R≦200(kHz)、30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)、D<V/R且W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)之範圍內設定雷射光之照射條件及平台的驅動條件。此處，W係與預定分割線L垂直之方向上之切割道的加工預定寬度。
此外，使雷射光LB沿預定分割線L之方向進行掃描時光束點BS離散性地分佈係指在預定分割線L之方向上存在雷
射光LB照射到之部位及雷射光LB未照射到之部位，故而離散加工模式下之刻劃加工係相當於對具LED圖案之基板表面上之照射範圍進行調變而照射雷射LB光的調變加工。
若在此種條件下使雷射光LB進行掃描，則會形成如圖9及圖10所示之形狀之被加工區域RE。概括地說，儘管各個雷射脈衝之光束點離散，但被加工區域RE具有如下形狀，即，由各個雷射脈衝所形成之大致橢圓錐狀(或大致楔形狀)之多個單位被加工區域REu在預定分割線L之方向上連接而形成。
更詳細而言，被加工區域RE於基板10之表面上是連續的，另一方面，如圖9及圖10之B-B'、C-C'、及D-D'剖面圖所示，於與預定分割線L垂直之方向上的寬度及剖面形狀根據預定分割線L方向(x軸方向)之位置而有所不同。即，亦可以說被加工區域RE雖然包含在預定分割線L之方向(x軸方向)上連續之部分，但具有如下形狀：與x軸方向垂直之剖面(yz剖面)之狀態在x軸方向上產生變化。此外，於圖10所示之情形時，被加工區域RE係以如下方式形成，即，基板10之表面附近之y軸方向上的加工寬度沿x軸方向在w1~w3之間變化。假設C-C'剖面上之該加工寬度w2等於加工預定寬度W，則離散加工模式下之加工亦可以採用重複交替地形成有具有大於加工預定寬度W的加工寬度的區域及具有小於加工預定寬度W的加工寬度的區域之態樣。然而，於實際之加工中，亦存在w1≒w2、w3≒w2之情形。
另外，根據另一見解，如圖10之A-A'剖面圖所示，亦可
以說被加工區域RE包含在基板10之表面附近在x軸方向上連續的連續區域RE1、及在y軸方向上與連續區域RE1連接但在x軸方向上不連續的不連續區域RE2。
不論為哪種情況，被加工區域RE之xy剖面及zx剖面上、亦即x軸方向上均具有凹凸。雖然凹凸之間距亦根據雷射光LB之照射條件或平台7的驅動條件而有所不同，但為數μm~數十μm之程度。
設置上述凹凸係相當於在藉由分斷而獲得之LED晶片之端面之一部分設置凹凸，且此對於該LED晶片而言具有提高來自發光層之出光效率的效果。原因在於，與端面平坦之情形相比，晶片端面上具有凹凸時更易於使來自發光層之光不全部反射而向外部穿透。
V或R之具體值可考慮基板10之材質或吸收率、導熱率、熔點等而適當地決定。另外，脈衝之照射能量可在10 μJ~1000 μJ之範圍內適當地決定。
此外，當V/R<W/4(μm)時，單位被加工區域REu之重疊變大而使加工預定寬度與實際之加工寬度之差變小，從而實質上消除了與連續加工模式下之加工之差異。另一方面，當V/R>W/2(μm)時，因相鄰光束點之距離變得過大，故而最終導致各個單位被加工區域REu變得不連接，因此，被加工區域RE變得不連續而無法構成劃線。
圖11係概略性地表示可執行上述連續加工模式及離散加工模式下之加工的雷射加工裝置50之構成之示意圖。雷射
加工裝置50主要包括在其上載置基板10之平台7、及進行雷射加工裝置50之各種動作(觀察動作、對準動作、加工動作等)的控制器1，且以可藉由對載置於平台7上之基板10照射雷射光LB而對基板10進行加工的方式構成。
平台7係設為可藉由移動機構7m而於水平方向上移動。移動機構7m係藉由未圖示之驅動機構之作用而在水平面內使平台7沿指定之XY兩軸方向移動。從而，可實現雷射光照射位置之移動等。此外，關於移動機構7m，亦可以獨立於水平驅動而進行以指定之旋轉軸為中心之水平面內的旋轉(θ旋轉)動作。
另外，於雷射加工裝置50中，可藉由未圖示之攝像機構而進行自該基板10之照射至雷射光一側(將該側稱為正面)直接進行觀測的正面觀察、或自載置於平台7上一側(將該側稱為背面)隔著該平台7進行觀察的背面觀察等。
如上所述，平台7係由石英等透明部件形成，於其內部設置有作為用於吸附固定基板10之進氣通道的未圖示之抽吸用配管。抽吸用配管係藉由例如利用機械加工而在平台7之指定位置上鑽孔而設置。
在將基板10載置於平台7上之狀態下，藉由例如抽吸泵等抽吸機構11對抽吸用配管進行抽吸，而對設置於抽吸用配管之平台7載置面側前端的抽吸孔賦予負壓，從而，將基板10(及透明基板保護片4)固定在平台7上。此外，於圖11中，例示有將加工對象即基板10黏附於透明基板保護片4上之情形，但並非必需黏附透明基板保護片4。
更詳細而言，於雷射加工裝置50中，自雷射光源SL發出雷射光LB，並由設置於省略圖示之鏡筒內的分色鏡(dichroic mirror)51反射後，利用聚光透鏡52使該雷射光LB以在載置於平台7上之基板10之被加工部位聚焦的方式聚光，且照射到基板10上。藉由將上述雷射光LB之照射及平台7的移動加以組合，可一面使雷射光LB對基板10進行相對掃描一面進行基板10之加工。例如，為了將基板10分割，可於基板10之表面上進行實施槽加工(刻劃)的加工等。
此外，於雷射加工裝置50中，當進行加工處理時，視需要亦可以在有意地使聚焦位置偏移於基板10之表面的偏焦(defoucs)狀態下照射雷射光LB。於本實施形態中，較佳為將偏焦值(聚焦位置偏離於基板10之表面而朝向內部之方向的偏移量)設定為10 μm以上40 μm以下之範圍。
適宜之態樣係使用Nd：YAG(Neodymium-doped Yttrium Aluminium Garnet，摻釹釔鋁石榴石)雷射作為雷射光源SL。或者，亦可為使用Nd：YVO4
(Neodymium doped Yttrium Orthovanadate，摻釹釩酸釔)雷射或其他固體雷射之態樣。進而，雷射光源SL較佳為具有Q開關。
另外，自雷射光源SL發出之雷射光LB之波長或功率、脈衝之重複頻率、脈衝寬度的調整等係藉由控制器1之照射控制部23而實現。若自加工處理部25對照射控制部23發出按照加工模式設定資料D2而得之指定設定信號，則照射控制部23按照該設定信號而設定雷射光LB之照射條件。
於本實施形態中，較佳為雷射光LB之波長屬於150 nm~563 nm之波長範圍，其中在將Nd：YAG雷射設為雷射光源SL之情形時，較佳的態樣係使用其3倍之高頻諧波(波長約355 nm)。另外，脈衝之重複頻率較佳為10 kHz以上200 kHz以下，脈衝寬度較佳為10 nsec以上200 nsec以下。峰值功率較佳為1.5 W以上10 W以下。
雷射光LB較佳為藉由聚光透鏡52縮小為1 μm~10 μm左右之光束直徑而進行照射。於上述情形時，雷射光LB之照射中之峰值功率密度大約為1 GW/cm2
~10 GW/cm2
。
此外，自雷射光源SL射出之雷射光LB之偏光狀態既可為圓偏光亦可為直線偏光。其中，當為直線偏光時，自晶質被加工材料中之加工剖面的彎曲及能量吸收率的觀點而言，較佳為使偏光方向與掃描方向大致平行，例如兩者所形成之角為±1°以內。另外，當出射光為直線偏光時，較佳為雷射加工裝置50包含未圖示之衰減器(attenuator)。衰減器係配置於雷射光LB之光程上之適當位置上，且發揮調整所射出之雷射光LB之強度的作用。
控制器1進而包括：控制部2，其控制上述各部之動作，而實現下述各種態樣中之基板10的加工處理；及程式3p，其控制雷射加工裝置50之動作；或者存儲部3，其存儲加工處理時所參照之各種資料。
控制部2係藉由例如個人電腦(personal computer)或微型電子電腦(micro computer)等通用之電腦來實現，且由該電腦讀入並執行存儲於存儲部3中的程式3p，從而將各種構
成要素作為控制部2之功能性構成要素而實現。
具體而言，控制部2主要包括：驅動控制部21，其控制藉由移動機構7m所實現之平台7的驅動或聚光透鏡52的聚焦動作等與加工處理有關之各種驅動部分的動作；攝像控制部22，其控制未圖示之攝像機構對基板10之攝像；照射控制部23，其控制來自雷射光源SL之雷射光LB之照射；吸附控制部24，其控制藉由抽吸機構11所實現之基板10向平台7的吸附固定動作；及加工處理部25，其按照所賦予之加工位置資料D1及加工模式設定資料D2來執行加工對象位置上的加工處理。
存儲部3係藉由ROM(Read Only Memory，唯讀存儲器)或RAM(Random Access Memory，隨機存取存儲器)及硬盤等存儲媒體而實現。此外，存儲部3之態樣既可為藉由實現控制部2之電腦之構成要素而實現，當為硬盤等時，亦可為與該電腦分開設置。
此外，對雷射加工裝置50賦予操作(operator)之各種輸入指示較佳為利用控制器1中所實現之GUI(Graphical User Interface，圖形用戶界面)而進行。例如，根據加工處理部25之作用而在GUI上提供加工處理用菜單。
具有如上所述之構成的雷射加工裝置50可選擇性地進行上述連續加工模式之加工及離散加工模式之加工。此係藉由改變來自雷射光源SL之雷射光LB之照射條件、及因使平台7移動而產生之雷射光LB對基板10的掃描條件之組合而實現。
加工模式較佳為例如，可按照根據加工處理部25之作用而在控制器1中以操作中可利用之方式所提供的加工處理菜單而進行選擇。控制器1之存儲部3中存儲有加工位置資料D1，該加工位置資料D1記述了關於基板10之預定分割線L(圖9)之位置，並且存儲有加工模式設定資料D2，該加工模式設定資料D2記述了與各個加工模式中之雷射加工態樣相對應之、關於雷射光的各個參數之條件或平台7的驅動條件(或該等條件之可設定範圍)等。加工處理部25獲取加工位置資料D1並且自加工模式設定資料D2中獲取與所選擇之加工模式相對應之條件，且藉由驅動控制部21或照射控制部23或其他部件來控制對應之各部的動作，以使各部執行與該條件相對應之動作。
上述蝕刻處理較佳為將加熱至例如200℃左右之熱磷酸、熱磷酸與熱硫酸之混合酸、或熱熔融氫氧化鉀用作蝕刻溶液。蝕刻時間可根據基板10之尺寸而適當設定。
圖12係關於進行蝕刻處理前之基板10之、沿被加工區域RE之分斷面的SEM(Scanning Electron Microprobe，掃描電子顯微鏡)像。圖13係關於進行蝕刻處理後之基板10之、沿被加工區域RE之分斷面的SEM像。此外，為了觀察被加工區域RE之情況，兩個SEM像之基板10中之任一者均係藉由下文所說明之與通常的順序不同之態樣分斷而成。另外，雖然兩個SEM像中之成為攝像對象的基板10及攝像位置不同，但共同點在於任一者均係於藍寶石基板101之上
方部分形成被加工區域RE。另外，被加工區域RE之下端部具有楔型狀之(或梳齒狀的)凹凸係因為在離散加工模式下進行刻劃加工處理。另外，圖13之大致中央部分成為切割道ST之交點位置，且對與構成分斷面之被加工區域RE交叉之被加工區域RE進行觀察。
關於圖12中所示之蝕刻處理前之基板10，於被加工區域RE內緊密地形成有加工變質層TR。
相對於此，關於圖13中所示之蝕刻處理後之基板10，完全未發現加工變質層TR。此意味著藉由蝕刻處理已完全地去除成為使出光效率降低的主要原因之加工變質層TR。此外，所謂去除加工變質層TR，不僅包括使附著於被加工區域RE之加工變質層TR單片化的態樣，進而包括利用蝕刻液來溶解構成加工變質層TR之非晶質或多晶藍寶石之情形。
上述結果表示藉由在利用刻劃加工處理形成被加工區域RE後進行蝕刻處理，可適當地將由刻劃加工處理所產生之加工變質層TR去除，從而使藍寶石基板101之端面露出。藉此，於最終所獲得之LED元件中，來自發光層之光不會被該加工變質層TR吸收，故而可實現較高之出光效率。
此外，圖13中於形成在藍寶石基板101上的楔型狀之被加工區域RE內所發現的次微米級之週期性微細凹凸係藍寶石基板101之解理面所形成之凹凸，且凹凸部分本身光學性透明。於構成LED晶片之端部之被加工區域RE內形成此種凹凸這一情形係與被加工區域RE本身之凹凸形狀一同地
使LED元件之端面中的反射率降低，從而具有提高出光效率的效果。此外，上述解理面本身亦可以藉由連續加工模式下之加工而形成。
另外，於圖12及圖13中，表示了對藉由離散加工模式進行刻劃加工後之基板10，但關於利用連續加工模式進行刻劃加工後之基板10，當然亦可藉由蝕刻處理而適當地將形成於被加工區域RE之加工變質層TR去除。
另外，於本實施形態中，利用蝕刻液來進行濕式蝕刻，可以說此種方法於如下方面為較佳的方法，即，藉由使蝕刻液遍及僅有數μm~數十μm程度之寬度或深度的整個被加工區域RE，而可將加工變質層TR完全地去除。尤其是在如離散加工模式般形成朝向前端部逐漸變細之被加工區域RE之情形時，該效果明顯。
利用濕式蝕刻來去除加工變質層TR之方法，亦可在形成深寬比(aspect ratio)高於以往(深度大於寬度)之被加工區域(劃線)後進行分斷。亦即，本實施形態之方法亦有助於分斷精度之提高、或切割道寬度之降低，從而使晶片之切取個數增加。
另外，於本實施形態中，因為並非將各個LED晶片作為蝕刻處理之對象，而是將刻劃加工處理後之具LED圖案之基板作為蝕刻處理之對象，故而可自藉由刻劃加工處理而形成之所有被加工區域一次性去除加工變質層。亦即，與自各個晶片去除加工變質層之情形相比，可有效地且確實地去除加工變質層。
如以上之說明所述，根據本實施形態，藉由利用雷射光對電極形成前之具LED圖案之基板進行刻劃加工處理，接著進行濕式蝕刻處理而將加工變質層去除，其後形成電極，進而藉由使具LED圖案之基板分斷而進行單片化，從而，可有效地且確實地獲得出光效率優於先前之LED元件。
於上述實施形態中，以將於藍寶石基板(母基板)上二次元地重複形成有多個LED圖案而形成的具LED圖案之基板單片化(分割為各個晶片)之處理作為對象進行說明，但本實施形態之加工方法亦可以積極應用於使其他用途的基板單片化、分割時。
另外，當具LED圖案之基板使用的是藍寶石基板以外之基底基板時，只要在蝕刻處理中使用與該基板相對應之蝕刻液即可。
離散加工模式下之加工並不限定為上述實施形態中所示之加工。通常，所照射之雷射脈衝之照射能量E越大，則會加工至基板10之厚度方向上更深的區域，且表面上之加工範圍亦會擴大。以下所示之變形例係利用此點之加工方法。上述離散加工模式下之加工之特徵在於係在V/R>D之條件下進行，但以下所示之加工可在V/R≦D之條件下進行。亦即，即便於在鄰接之光束點具有重疊部分之狀態下照射雷射光LB之條件下，亦可形成沿切割道ST具有凹凸形狀之被加工區域RE。
圖14係用於以變形例之離散加工方法進行說明之圖式。圖14示意性地表示照射能量E與光束點BS之尺寸及被加工區域RE的形狀之關係。
於該變形例中，當使雷射光LB沿預定分割線L進行掃描時，加工處理部25以使雷射光LB之照射能量如圖14所示在最小值Emin
與最大值Emax
之間週期性變化的方式控制各部之動作。亦即，雷射加工裝置50係以一面調變照射能量一面掃描雷射光的方式進行控制。如此一來，基板10之表面上之雷射光LB之光束點BS之尺寸會根據照射能量之值而變化。圖14中，對E=Emin
時之光束點BS(BS1)及E=Emax
時之光束點BS(BS2)進行例示，但亦可取該等光束點之中間尺寸。從而，最終形成與圖10相同的形狀之被加工區域RE。
具體而言，以滿足5(μJ)≦Emin
≦100(μJ)、及20(μJ)≦Emax
≦1000(μJ)之方式來設定Emin
及Emax
。另外，以滿足50(kHz)≦R≦200(kHz)、50(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)之範圍之方式來設定R及V之值。另外，調變週期較佳為設為2 μm~20 μm左右。將該等設定範圍記述於加工模式設定資料D2中。
由圖14可知，調變照射能量E最終係調變對加工有效之實質上之光束點直徑，故而該變形例之加工亦相當於調變被加工物之表面上之照射範圍而照射雷射光LB的態樣。
1‧‧‧控制器
4‧‧‧透明基板保護片
7‧‧‧平台
7m‧‧‧移動機構
10‧‧‧(具LED圖案之)基板
50‧‧‧雷射加工裝置
101‧‧‧藍寶石基板
102‧‧‧LED圖案
103‧‧‧保護膜
B1‧‧‧下側分斷棒
B2‧‧‧下側分斷棒
B3‧‧‧上側分斷棒
BP‧‧‧分斷位置
BS‧‧‧光束點
L‧‧‧預定分割線
LB‧‧‧雷射光
RE‧‧‧被加工區域
SC‧‧‧劃線
SL‧‧‧雷射光源
ST‧‧‧切割道
TR‧‧‧加工變質層
圖1係表示對具LED圖案之基板10進行的加工處理之概
略順序之圖式。
圖2係表示加工處理前之具LED圖案之基板10的構成的概略剖面圖。
圖3係表示形成有保護膜103的具LED圖案之基板10之圖式。
圖4係示意性地表示刻劃加工處理之情形之圖式。
圖5係表示刻劃加工處理後之具LED圖案之基板10之圖式。
圖6係以圖5之虛線部A為中心之局部放大圖。
圖7係表示使具LED圖案之基板10分斷之情形的示意圖。
圖8係對刻劃加工處理中使用的雷射光LB之重複頻率、載置具LED圖案之基板的平台的移動速度、及雷射光LB之光束點中心間隔之關係進行說明之圖式。
圖9係示意性地表示離散加工模式中的雷射光LB之照射態樣與所形成之被加工區域RE之關係的立體圖。
圖10係示意性地表示離散加工模式中的雷射光LB之照射態樣與所形成之被加工區域RE之關係的俯視圖及剖面圖。
圖11係概略性地表示可執行連續加工模式及離散加工模式下之加工的雷射加工裝置50的構成的示意圖。
圖12係關於進行蝕刻處理前之具LED圖案之基板10的沿被加工區域RE之分斷面之SEM像。
圖13係關於進行蝕刻處理後之具LED圖案之基板10的沿
被加工區域RE之分斷面之SEM像。
圖14係用於以變形例之離散加工方法進行說明之圖式。
Claims (11)
- 一種具LED圖案之基板之加工方法，其特徵在於：其係對在基底基板上二次元地重複配置有多個LED單位圖案而成之具LED圖案之基板進行加工之方法，且該加工方法包括：刻劃步驟，其藉由沿預定分割線對上述具LED圖案之基板照射雷射光，而在上述具LED圖案之基板上刻劃成格子狀；蝕刻步驟，其藉由將經過上述刻劃步驟之上述具LED圖案之基板浸漬於蝕刻液中而去除加工變質層；及分斷步驟，其藉由使經過上述蝕刻步驟之上述具LED圖案之基板沿劃線分斷而將基板單片化；在進行保護膜形成步驟後進行上述刻劃步驟，該保護膜形成步驟係於上述具LED圖案之基板之圖案形成面上形成保護膜；且在進行去除上述保護膜之保護膜去除步驟後進行上述分斷步驟；進而包括電極形成步驟，其係於經過上述保護膜去除步驟之上述具LED圖案之基板上，形成與上述多個LED單位圖案之各個相對應之電極；於上述分斷步驟中，將形成有上述電極之上述具LED圖案之基板分斷。
- 如請求項1之具LED圖案之基板之加工方法，其中上述基底基板為藍寶石基板； 上述蝕刻液為熱磷酸、熱磷酸與熱硫酸之混合酸、或熱熔融氫氧化鉀中之任一者。
- 如請求項1或2之具LED圖案之基板之加工方法，其中於上述刻劃步驟中，藉由掃描且沿上述預定分割線照射自指定之光源射出之脈衝雷射光而形成上述被加工區域，該被加工區域包含在第1方向上連續之部分，而與上述第1方向垂直之剖面之狀態在上述第1方向上產生變化；經過上述蝕刻步驟之上述被加工區域成為上述劃線。
- 如請求項1或2之具LED圖案之基板之加工方法，其中於上述刻劃步驟中，藉由掃描且沿上述預定分割線照射自指定之光源射出之脈衝雷射光，而在上述具LED圖案之基板之表面上形成上述被加工區域，該被加工區域包含：第1區域，其在第1方向上連續；及第2區域，其包含與上述第1區域連接但在上述第1方向上不連續之部分；經過上述蝕刻步驟之上述被加工區域成為上述劃線。
- 如請求項1或2之具LED圖案之基板之加工方法，其中於上述刻劃步驟中，藉由掃描且沿上述預定分割線照射自指定之光源射出之脈衝雷射光而形成上述被加工區域，該被加工區域係由多個大致橢圓錐狀或大致楔形狀之單位被加工區域在第1方向上連接而形成；經過上述蝕刻步驟之上述被加工區域成為上述劃線。
- 如請求項3之具LED圖案之基板之加工方法，其中藉由在上述脈衝雷射光之每個單位脈衝之光束點沿上述第1方向離散之照射條件下掃描上述脈衝雷射光，而調變上述具LED圖案之基板的表面上之照射範圍。
- 如請求項6之具LED圖案之基板之加工方法，其中藉由在如下照射條件下使上述脈衝雷射光沿上述第1方向掃描，而調變上述具LED圖案之基板的上述表面上之照射範圍，該照射條件係：當將上述脈衝雷射光之重複頻率設為R(kHz)，將上述脈衝雷射光相對於上述具LED圖案之基板之相對移動速度設為V(mm/sec)，且將上述具LED圖案之基板表面上的上述被加工區域之與上述第1方向正交之方向上的預定形成寬度設為W(μm)時，10(kHz)≦R≦200(kHz)且30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)，表示上述脈衝雷射光之光束點之中心間隔之V/R滿足V/R≧1(μm)且W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)之關係。
- 如請求項4之具LED圖案之基板之加工方法，其中藉由在上述脈衝雷射光之每個單位脈衝之光束點沿上述第1方向離散之照射條件下掃描上述脈衝雷射光，而 調變上述具LED圖案之基板表面上之照射範圍。
- 如請求項8之具LED圖案之基板之加工方法，其中藉由在如下照射條件下使上述脈衝雷射光沿上述第1方向掃描，而調變上述具LED圖案之基板的上述表面上之照射範圍，該照射條件係：當將上述脈衝雷射光之重複頻率設為R(kHz)，將上述脈衝雷射光相對於上述具LED圖案之基板之相對移動速度設為V(mm/sec)，且將上述具LED圖案之基板表面上的上述被加工區域之與上述第1方向正交之方向上的預定形成寬度設為W(μm)時，10(kHz)≦R≦200(kHz)且30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)，表示上述脈衝雷射光之光束點之中心間隔之V/R滿足V/R≧1(μm)且W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)之關係。
- 如請求項5之具LED圖案之基板之加工方法，其中藉由在上述脈衝雷射光之每個單位脈衝之光束點沿上述第1方向離散之照射條件下掃描上述脈衝雷射光，而調變上述具LED圖案之基板的表面上之照射範圍。
- 如請求項10之具LED圖案之基板之加工方法，其中藉由在如下照射條件下使上述脈衝雷射光沿上述第1 方向掃描，而調變上述具LED圖案之基板的上述表面上之照射範圍，該照射條件係：當將上述脈衝雷射光之重複頻率設為R(kHz)，將上述脈衝雷射光相對於上述具LED圖案之基板之相對移動速度設為V(mm/sec)，且將上述具LED圖案之基板表面上的上述被加工區域之與上述第1方向正交之方向上的預定形成寬度設為W(μm)時，10(kHz)≦R≦200(kHz)且30(mm/sec)≦V≦1000(mm/sec)，表示上述脈衝雷射光之光束點之中心間隔之V/R滿足v/R≧1(μm)且W/4(μm)≦V/R≦W/2(μm)之關係。
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