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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023067009
(43)【公開日】2023-05-16
(54)【発明の名称】発光素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/301 20060101AFI20230509BHJP
B23K 26/57 20140101ALI20230509BHJP
H01L 33/32 20100101ALI20230509BHJP
【ＦＩ】
H01L21/78 B
B23K26/57
H01L33/32
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021177922
(22)【出願日】2021-10-29
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000236436
【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100172188
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】井上 直人
(72)【発明者】
【氏名】山本 稔
(72)【発明者】
【氏名】大久保 泰地
(72)【発明者】
【氏名】爲本 広昭
(72)【発明者】
【氏名】杉尾 良太
(72)【発明者】
【氏名】関本 祐介
【テーマコード（参考）】
4E168
5F063
5F241
【Ｆターム（参考）】
4E168AE01
4E168CB17
4E168DA02
4E168DA03
4E168DA24
4E168DA27
4E168DA45
4E168DA46
4E168DA47
4E168EA11
4E168EA13
4E168JA13
5F063AA02
5F063AA04
5F063AA05
5F063BA33
5F063BA43
5F063BA47
5F063CB03
5F063CB07
5F063CB28
5F063CC07
5F063CC08
5F063DD29
5F063DD81
5F241AA41
5F241CA40
5F241CA76
(57)【要約】
【課題】レーザ光による半導体層の電気特性の悪化を低減しつつ、レーザ光照射後の意図しない割れを低減することができる発光素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】第２面側からサファイア基板の内部にレーザ光を照射するレーザ光照射工程は、第２面に平行な第１方向に沿ってレーザ光を照射し、サファイア基板の厚さ方向において第２面からの距離が第１距離の位置に、複数の第１改質部を第１方向に沿って形成する第１照射工程と、第１方向に沿ってレーザ光を照射し、厚さ方向において第２面からの距離が第１距離よりも短い第２距離の位置に、複数の第１改質部と厚さ方向に並ぶ複数の第２改質部を第１方向に沿って形成する第２照射工程とを有する。第２照射工程において、第２改質部の厚さ方向における長さが、第１改質部の厚さ方向における長さよりも長くなるように、第２改質部を形成する。
【選択図】図４
【解決手段】第２面側からサファイア基板の内部にレーザ光を照射するレーザ光照射工程は、第２面に平行な第１方向に沿ってレーザ光を照射し、サファイア基板の厚さ方向において第２面からの距離が第１距離の位置に、複数の第１改質部を第１方向に沿って形成する第１照射工程と、第１方向に沿ってレーザ光を照射し、厚さ方向において第２面からの距離が第１距離よりも短い第２距離の位置に、複数の第１改質部と厚さ方向に並ぶ複数の第２改質部を第１方向に沿って形成する第２照射工程とを有する。第２照射工程において、第２改質部の厚さ方向における長さが、第１改質部の厚さ方向における長さよりも長くなるように、第２改質部を形成する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面に配置された半導体層とを有するウェーハを準備する工程と、
前記第２面側から前記サファイア基板の内部にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、
前記レーザ光照射工程の後に、前記ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程と、
を備え、
前記レーザ光照射工程は、
前記第２面に平行な第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記サファイア基板の厚さ方向において前記第２面からの距離が第１距離の位置に、複数の第１改質部を前記第１方向に沿って形成する第１照射工程と、
前記第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が前記第１距離よりも短い第２距離の位置に、複数の前記第１改質部と前記厚さ方向に並ぶ複数の第２改質部を前記第１方向に沿って形成する第２照射工程と、
を有し、
前記第２照射工程において、前記第２改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第１改質部の前記厚さ方向における長さよりも長くなるように、前記第２改質部を形成する発光素子の製造方法。
前記第２面側から前記サファイア基板の内部にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、
前記レーザ光照射工程の後に、前記ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程と、
を備え、
前記レーザ光照射工程は、
前記第２面に平行な第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記サファイア基板の厚さ方向において前記第２面からの距離が第１距離の位置に、複数の第１改質部を前記第１方向に沿って形成する第１照射工程と、
前記第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が前記第１距離よりも短い第２距離の位置に、複数の前記第１改質部と前記厚さ方向に並ぶ複数の第２改質部を前記第１方向に沿って形成する第２照射工程と、
を有し、
前記第２照射工程において、前記第２改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第１改質部の前記厚さ方向における長さよりも長くなるように、前記第２改質部を形成する発光素子の製造方法。
【請求項2】
前記第２照射工程において、前記レーザ光の集光領域の前記厚さ方向における長さを、収差補正をしていない前記レーザ光の集光領域の前記厚さ方向における長さよりも長くして、前記第２改質部を形成する請求項１に記載の発光素子の製造方法。
【請求項3】
前記第１照射工程において、前記レーザ光の集光領域の前記厚さ方向における長さを、収差補正をしていない前記レーザ光の集光領域の前記厚さ方向における長さよりも短くして、前記第１改質部を形成する請求項１または２に記載の発光素子の製造方法。
【請求項4】
前記第１照射工程において、第１パルスエネルギで前記レーザ光を照射して複数の前記第１改質部を形成し、
前記第２照射工程において、前記第１パルスエネルギよりも高い第２パルスエネルギで前記レーザ光を照射して複数の前記第２改質部を形成する請求項１～３のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
前記第２照射工程において、前記第１パルスエネルギよりも高い第２パルスエネルギで前記レーザ光を照射して複数の前記第２改質部を形成する請求項１～３のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項5】
前記第１照射工程において、第１間隔で前記レーザ光を照射して複数の前記第１改質部を形成し、
前記第２照射工程において、前記第１間隔よりも広い第２間隔で前記レーザ光を照射して複数の前記第２改質部を形成する請求項１～４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
前記第２照射工程において、前記第１間隔よりも広い第２間隔で前記レーザ光を照射して複数の前記第２改質部を形成する請求項１～４のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項6】
前記第１方向は、前記サファイア基板のａ軸方向に沿う方向であり、
前記レーザ光照射工程は、
前記サファイア基板のｍ軸方向に沿う方向である第２方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が第３距離の位置に、複数の第３改質部を前記第２方向に沿って形成する第３照射工程と、
前記第２方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が前記第３距離よりも短い第４距離の位置に、複数の前記第３改質部と前記厚さ方向に並ぶ複数の第４改質部を前記第２方向に沿って形成する第４照射工程と、
を有し、
前記第４照射工程において、前記第４改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第３改質部の前記厚さ方向における長さよりも長くなるように、前記第４改質部を形成する請求項５に記載の発光素子の製造方法。
前記レーザ光照射工程は、
前記サファイア基板のｍ軸方向に沿う方向である第２方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が第３距離の位置に、複数の第３改質部を前記第２方向に沿って形成する第３照射工程と、
前記第２方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が前記第３距離よりも短い第４距離の位置に、複数の前記第３改質部と前記厚さ方向に並ぶ複数の第４改質部を前記第２方向に沿って形成する第４照射工程と、
を有し、
前記第４照射工程において、前記第４改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第３改質部の前記厚さ方向における長さよりも長くなるように、前記第４改質部を形成する請求項５に記載の発光素子の製造方法。
【請求項7】
前記第３照射工程において、第３間隔で前記レーザ光を照射して複数の前記第３改質部を形成し、
前記第４照射工程において、前記第３間隔よりも広い第４間隔で前記レーザ光を照射して複数の前記第４改質部を形成する請求項６に記載の発光素子の製造方法。
前記第４照射工程において、前記第３間隔よりも広い第４間隔で前記レーザ光を照射して複数の前記第４改質部を形成する請求項６に記載の発光素子の製造方法。
【請求項8】
前記第２照射工程において、前記第４間隔よりも広い第２間隔で前記レーザ光を照射して複数の前記第２改質部を形成する請求項６または７に記載の発光素子の製造方法。
【請求項9】
前記第３照射工程において、前記レーザ光を前記第１面よりも前記第２面に近い位置に照射する請求項６～８のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項10】
前記第１照射工程において、前記レーザ光を前記第１面よりも前記第２面に近い位置に照射する請求項１～９のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項11】
前記レーザ光照射工程は、前記第１照射工程の後であって、前記第２照射工程の前に、第５照射工程をさらに有し、
前記第５照射工程において、前記第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が前記第１距離よりも短く、前記第２距離よりも長い位置に、複数の前記第１改質部と前記厚さ方向に並ぶ複数の第５改質部を前記第１方向に沿って形成し、
前記第２照射工程において、前記第２改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第５改質部の前記厚さ方向における長さよりも長くなるように、前記第２改質部を形成する請求項１～１０のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
前記第５照射工程において、前記第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が前記第１距離よりも短く、前記第２距離よりも長い位置に、複数の前記第１改質部と前記厚さ方向に並ぶ複数の第５改質部を前記第１方向に沿って形成し、
前記第２照射工程において、前記第２改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第５改質部の前記厚さ方向における長さよりも長くなるように、前記第２改質部を形成する請求項１～１０のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項12】
前記第２改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第１改質部の前記厚さ方向における長さの１．３倍以上３倍以下である請求項１～１０のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【請求項13】
前記第２改質部の前記第１方向における長さは、前記第１改質部の前記第１方向における長さよりも長い請求項１～１１のいずれか１つに記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、発光素子は、例えばサファイア基板の上に半導体層を形成したウェーハをダイシングすることによって得られる。例えば、特許文献１に記載のように、ウェーハをダイシングする方法として、基板内部にレーザ光を集光させて改質部を形成し、この改質部を起点にウェーハを割断する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－５２８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、レーザ光による半導体層の電気特性の悪化を低減しつつ、レーザ光照射後の意図しない割れを低減することができる発光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様によれば、発光素子の製造方法は、第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面とを有するサファイア基板と、前記第１面に配置された半導体層とを有するウェーハを準備する工程と、前記第２面側から前記サファイア基板の内部にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、前記レーザ光照射工程の後に、前記ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程と、を備える。前記レーザ光照射工程は、前記第２面に平行な第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記サファイア基板の厚さ方向において前記第２面からの距離が第１距離の位置に、複数の第１改質部を前記第１方向に沿って形成する第１照射工程と、前記第１方向に沿って前記レーザ光を照射し、前記厚さ方向において前記第２面からの距離が前記第１距離よりも短い第２距離の位置に、複数の前記第１改質部と前記厚さ方向に並ぶ複数の第２改質部を前記第１方向に沿って形成する第２照射工程と、を有する。前記第２照射工程において、前記第２改質部の前記厚さ方向における長さが、前記第１改質部の前記厚さ方向における長さよりも長くなるように、前記第２改質部を形成する。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、レーザ光による半導体層の電気特性の悪化を低減しつつ、レーザ光照射後の意図しない割れを低減することができる発光素子の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施形態のウェーハの平面図である。
【図2】実施形態のウェーハの断面図である。
【図3】第１実施形態の第１照射工程を説明する断面図である。
【図4】第１実施形態の第２照射工程を説明する断面図である。
【図5】第１実施形態の第３照射工程及び第４照射工程を説明する断面図である。
【図6】第２実施形態のレーザ光照射工程を説明する断面図である。
【図7A】実施形態の発光素子の製造方法における分離工程を説明する平面図である。
【図7B】実施形態の発光素子の製造方法における分離工程を説明する平面図である。
【図8A】収差補正なしの集光状態を説明する図である。
【図8B】収差補正量が理想収差補正量よりも小さいことにより弱補正の集光状態となっていることを説明する図である。
【図8C】理想集光状態を説明する図である。
【図9】実施形態において改質部を形成するためのレーザ光のサファイア基板内における集光領域の形状の一例を示す断面図である。
【図10】第１実施形態により製造された発光素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。なお、各図面は、実施形態を模式的に示したものであるため、各部材のスケール、間隔若しくは位置関係などが誇張、又は部材の一部の図示を省略する場合がある。また、断面図として、切断面のみを示す端面図を示す場合がある。
【0009】
実施形態による発光素子の製造方法は、ウェーハを準備する工程と、レーザ光照射工程と、ウェーハを複数の発光素子に分離する分離工程とを備える。
【0010】
図１は、ウェーハＷの平面図である。図２は、ウェーハＷの断面を部分的に示す断面図である。
ウェーハＷは、サファイア基板１０と半導体層２０とを有する。サファイア基板１０は、第１面１１と、第１面１１の反対側に位置する第２面１２とを有する。半導体層２０はサファイア基板１０の第１面１１に配置されている。また、サファイア基板１０の第１面１１側には、半導体層２０と電気的に接続される電極や、半導体層２０を覆う保護膜を形成することができる。
ウェーハＷは、サファイア基板１０と半導体層２０とを有する。サファイア基板１０は、第１面１１と、第１面１１の反対側に位置する第２面１２とを有する。半導体層２０はサファイア基板１０の第１面１１に配置されている。また、サファイア基板１０の第１面１１側には、半導体層２０と電気的に接続される電極や、半導体層２０を覆う保護膜を形成することができる。
【0011】
第１面１１は、例えば、サファイア基板１０のｃ面である。なお、第１面１１は、サファイア基板１０のｃ面に対して半導体層２０を結晶性よく形成できる範囲で傾斜していても良い。図１において、第１方向ａは、第２面１２に平行な方向であり、サファイア基板１０のａ軸方向に沿う。第２方向ｍは、第１方向ａに直交し、サファイア基板１０のｍ軸方向に沿う。また、サファイア基板１０の厚さ方向ｚは、第１方向ａ及び第２方向ｍに直交する。サファイア基板の厚さは、例えば、３０μｍ以上１５００μｍ以下である。
【0012】
半導体層２０は、例えば、ＩｎｘＡｌｙＧａ１－ｘ－ｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１）で表される窒化物半導体を含む。半導体層２０は、光を発する活性層を含む。活性層が発する光のピーク波長は、例えば、２８０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下である。活性層が発する光のピーク波長は、２８０ｎｍよりも短い波長、または６５０ｎｍよりも長い波長であってもよい。
【0013】
レーザ光照射工程において、複数の分離予定ラインＬに沿ってウェーハＷにレーザ光を照射する。分離予定ラインＬは、例えば格子状である。分割予定ラインＬは、ウェーハＷに規定される仮想的な線である。
【0014】
例えば、分離予定ラインＬには半導体層２０が配置されていない。または、半導体層２０は、サファイア基板１０の第１面１１の全面に形成されていてもよい。
【0015】
以上説明したウェーハＷが準備された後、レーザ光照射工程が行われる。
【0016】
レーザ光は、第２面１２側からサファイア基板１０の内部に照射されつつ、複数の分離予定ラインＬのそれぞれに沿って走査される。レーザ光は、例えばパルス状に出射される。レーザ光のパルス幅としては、１００ｆｓｅｃ以上１０００ｐｓｅｃ以下が挙げられる。レーザ光源として、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、Ｙｂ;ＫＧＷレーザ、チタンサファイアレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ、または、Ｎｄ：ＹＬＦレーザなどが用いられる。レーザ光の波長は、サファイア基板１０を透過する光の波長である。レーザ光は、例えば、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲にピーク波長を有する。
【0017】
【0018】
＜第１照射工程＞
第１照射工程においては、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射する。これにより、図３に示すように、サファイア基板１０の厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１の位置に、複数の第１改質部ｒ１を第１方向ａに沿って形成する。第１距離Ｄ１は、断面視において、第２面１２から第１改質部ｒ１の中心までの距離である。
第１照射工程においては、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射する。これにより、図３に示すように、サファイア基板１０の厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１の位置に、複数の第１改質部ｒ１を第１方向ａに沿って形成する。第１距離Ｄ１は、断面視において、第２面１２から第１改質部ｒ１の中心までの距離である。
【0019】
レーザ光はサファイア基板１０の内部における第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１の位置において集光され、その位置にレーザ光のエネルギーが集中する。サファイア基板１０の内部において、このレーザ光の集光領域に、改質部（この例では第１改質部ｒ１）が形成される。改質部は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。また、例えば、改質部は、サファイア基板１０のうちレーザ光の照射を受けていない部分よりも光透過性が低い部分である。
【0020】
複数の第１改質部ｒ１は、例えば、第１方向ａに沿って互いに離れて形成される。または、第１方向ａで隣り合う第１改質部ｒ１の一部同士が接する、または重なることで、第１方向ａに延びる連続したライン状に複数の第１改質部ｒ１が形成されてもよい。
【0021】
サファイア基板１０の内部に形成した複数の第１改質部ｒ１から亀裂が発生する。第１改質部ｒ１から少なくとも第２面１２に向けて伸びる亀裂がサファイア基板１０の内部に形成される。
【0022】
＜第２照射工程＞
第１照射工程により複数の第１改質部ｒ１を形成した後、第２照射工程が行われる。
第１照射工程により複数の第１改質部ｒ１を形成した後、第２照射工程が行われる。
【0023】
第２照射工程において、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射し、図４に示すように、厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１よりも短い第２距離Ｄ２の位置に、複数の第２改質部ｒ２を第１方向ａに沿って形成する。第２距離Ｄ２は、断面視において、第２面１２から第２改質部ｒ２の中心までの距離である。複数の第２改質部ｒ２を、複数の第１改質部ｒ１と厚さ方向ｚに並ぶように第１方向ａに沿って形成する。複数の第２改質部ｒ２と、複数の第１改質部ｒ１とは、上面視において重なるように形成される。
【0024】
複数の第２改質部ｒ２は、例えば、第１方向ａに沿って互いに離れて形成される。または、第１方向ａで隣り合う第２改質部ｒ２の一部同士が接する、または重なることで、第１方向ａに延びる連続したライン状に複数の第２改質部ｒ２が形成されてもよい。
【0025】
第１改質部ｒ１と同様、第２改質部ｒ２から少なくとも第２面１２に向けて伸びる亀裂がサファイア基板１０の内部に形成される。第２改質部ｒ２からの亀裂は、第２面１２に達していることが好ましい。また、第２改質部ｒ２からの亀裂は、第１改質部ｒ１に達していることが好ましい。
【0026】
また、第２照射工程において、第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２が、第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１よりも長くなるように、第２改質部ｒ２を形成する。
【0027】
レーザ光の集光領域は、改質部を形成することができる単位体積当たりのレーザ光の強度を持った領域である。レーザ光の集光領域の厚さ方向ｚにおける長さを長くすると、厚さ方向ｚにおける改質部のサイズが大きくなる傾向にある。
【0028】
サファイア基板１０の第２面１２側からサファイア基板１０の内部にレーザ光を集光させる際、サファイア基板１０の第１面１１に形成された半導体層２０は、レーザ光の集光領域からの抜け光の影響を受け、電気特性が悪化しやすい。また、サファイア基板１０の内部において、厚さ方向ｚにおける集光領域のサイズが大きくなると、集光領域からの抜け光が多くなり、さらに半導体層２０の電気特性を悪化しやすくなる。集光領域からの抜け光とは、レーザ光のうち、改質部の形成に寄与せず半導体層２０側に抜ける光のことである。厚さ方向ｚにおける集光領域のサイズが大きくなると、レーザ光の集光性が悪くなるので、改質部の形成に寄与せず半導体層２０側に抜ける光が多くなりやすい。
【0029】
本実施形態によれば、第２改質部ｒ２よりも半導体層２０に近い位置へのレーザ光の集光により形成される第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１が、第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２よりも短くなるように、第１改質部ｒ１を形成する。すなわち、第１照射工程におけるレーザ光の第１集光領域の厚さ方向ｚにおける長さを、第２照射工程におけるレーザ光の第２集光領域の厚さ方向ｚにおける長さよりも短くする。これにより、第２集光領域よりも半導体層２０に近い第１集光領域からの抜け光を少なくすることができ、レーザ光による半導体層２０の電気特性の悪化を低減することができる。
【0030】
レーザ光を照射した後のサファイア基板１０の破断強度は、改質部のサイズに依存する傾向があり、例えば、改質部のサイズを大きくすることで、破断強度を高くすることができる。サファイア基板１０の破断強度を高くすることにより、分離工程前のサファイア基板１０の意図しない割れを低減することができる。サファイア基板１０の意図しない割れは、例えば分離工程において半導体層２０を覆う保護膜の欠けを生じさせ、外観不良の原因となり得る。破断強度は、例えば、分離予定ラインＬに押圧部材を押し当て、ウェーハＷを割断する際に必要な力（ニュートン：Ｎ）で表すことができる。
【0031】
本実施形態によれば、第１改質部ｒ１よりも半導体層２０から離れた位置に第２改質部ｒ２を形成する第２照射工程において、第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２が、第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１よりも長くなるように、第２改質部ｒ２を形成する。つまり、第２改質部ｒ２のサイズが第１改質部ｒ１のサイズよりも大きくなるように第２照射工程を行う。これにより、サファイア基板１０の破断強度を高めて、サファイア基板１０の意図しない割れを低減することができる。この結果、例えば半導体層２０を覆う保護膜の欠けを低減することができる。
【0032】
第２改質部ｒ２を形成する第２集光領域の厚さ方向ｚにおける長さは、第１改質部ｒ１を形成する第１集光領域の厚さ方向ｚにおける長さよりも長くなり、第２集光領域からの抜け光は第１集光領域からの抜け光よりも多くなる。しかしながら、第２集光領域は、第１集光領域よりも半導体層２０から離れているため、第２集光領域からの抜け光は半導体層２０に影響しにくい。従って、第２照射工程を、第２改質部ｒ２のサイズが第１改質部ｒ１のサイズよりも大きくなるように行い、さらに、第１照射工程よりも第２面１２側で行うことで、サファイア基板１０の破断強度を高めつつ、レーザ光の抜け光による半導体層２０の電気特性の悪化を低減することができる。
【0033】
空気とサファイア基板１０との間の屈折率差により、サファイア基板１０の内部におけるレーザ光の集光位置で球面収差が生じ得る。球面収差は、レーザ光を構成する光線が１点に収束せずにばらつく現象である。この球面収差を、空間光変調器で補正することができる。空間光変調器として、例えば、所定の変調パターンが表示される液晶層を含む空間光変調器を用いることができる。
【0034】
図８Ａ～図８Ｃは、レーザ光を空気中から集光レンズ３０を介してサファイア基板１０に照射した際のサファイア基板１０の内部における集光状態を説明する図である。図８Ａ～図８Ｃは、サファイア基板１０の厚さ方向に平行な断面を表す。
【0035】
図８Ａは、収差補正なしの集光状態を説明する図である。図８Ｂは、収差補正量が理想収差補正量よりも小さいことにより弱補正の集光状態となっていることを説明する図である。図８Ｃは、理想集光状態を説明する図である。
【0036】
理想集光状態は、レーザ光の集光位置で発生する球面収差を打ち消すように収差補正した状態であって、媒質（サファイア基板）がないと仮定した場合の集光状態に近くなるまで収差が軽減された集光状態のことである。理想収差補正量とは、媒質中で理想集光状態になる収差補正量である。弱補正の集光状態は、理想集光状態に近づくように球面収差を打ち消すように収差補正した状態である。弱補正の集光状態における収差補正量は、理想収差補正量よりも小さい。
【0037】
図８Ａに示すように、収差補正を行わない場合の集光状態では、例えば、第２面１２とレーザ光の外側の光線の集光点との間の距離Ｚ２が、第２面１２とレーザ光の内側の光線の集光点との間の距離Ｚ１よりも長くなり、Ｚ１とＺ２との差ΔＺが生じる。距離Ｚ１及び距離Ｚ２は、サファイア基板１０の厚さ方向における距離である。
【0038】
図８Ｂに示すように、弱補正の集光状態では、例えば、距離Ｚ２が距離Ｚ１よりも長く、収差補正を行わない場合よりは小さい差ΔＺが生じる。
【0039】
図８Ｃに示すように、理想集光状態では、距離Ｚ１と距離Ｚ２が等しくなり、差ΔＺが生じない。
【0040】
第１照射工程においては、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを、収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも短くして、第１改質部ｒ１を形成することができる。
【0041】
図８Ａ～図８Ｃの中では、図８Ｃに示す理想集光状態においてレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さが最も短くなる。理想集光状態とすることでレーザ光の集光領域からの抜け光をより少なくできる。したがって、第１照射工程において、理想集光状態になるような収差補正を行うことで、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも短くして、第１改質部ｒ１を形成することが好ましい。
【0042】
または、第１照射工程において、図８Ｂに示す弱補正の集光状態となるようにすることによっても、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを、収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも短くして、第１改質部ｒ１を形成することができる。
【0043】
第２照射工程においては、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを、収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも長くして、第２改質部ｒ２を形成することができる。
【0044】
例えば、第２照射工程において、レーザ光の集光点がサファイア基板１０の厚さ方向に沿って近接して並ぶ複数の位置に形成されるようにする。これにより、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを、収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも長くして、第２改質部ｒ２を形成することができる。この場合、例えば、空間光変調器の液晶層に変調パターンとしてアキシコンレンズパターンを表示させることができる。レーザ光が液晶層を通過することで変調され、サファイア基板１０の厚さ方向に沿って近接して並ぶ複数の位置にレーザ光の集光点が形成されるようにすることができる。
【0045】
第２改質部ｒ２を形成するレーザ光の第２集光領域の厚さ方向ｚにおける長さは、第１改質部ｒ１を形成するレーザ光の第１集光領域の厚さ方向ｚにおける長さよりも長くする。前述したように、集光領域の厚さ方向ｚにおける長さを長くすると、集光領域のサイズが大きくなる傾向にある。そのため、レーザ光の出力を同じとした場合に、第２集光領域における単位体積当たりのレーザ光のエネルギー強度が、第１集光領域における単位体積当たりのレーザ光のエネルギー強度よりも低くなる場合がある。
【0046】
そのため、第１照射工程において、第１パルスエネルギでレーザ光を照射して複数の第１改質部ｒ１を形成し、第２照射工程において、第１パルスエネルギよりも高い第２パルスエネルギでレーザ光を照射して複数の第２改質部ｒ２を形成することが好ましい。これにより、第２集光領域において、第２改質部ｒ２を形成するためのレーザ光のパルスエネルギ不足が発生しにくくなる。
【0047】
第１改質部ｒ１を形成するためのレーザ光の第１パルスエネルギは、例えば、０．６μＪ以上１．８μＪ以下が好ましい。第２改質部ｒ２を形成するためのレーザ光の第２パルスエネルギは、例えば、１．８μＪ以上２．８μＪ以下が好ましい。これにより、第１集光領域におけるレーザ光の半導体層２０への影響を抑えつつ、第１改質部ｒ１及び第２改質部ｒ２を形成するために十分なレーザ光のパルスエネルギを第１集光領域及び第２集光領域に与えることができる。
【0048】
レーザ光による半導体層２０の電気特性の悪化を低減するために、第１照射工程において、レーザ光を、半導体層２０が配置された第１面１１よりも第２面１２に近い位置に照射して第１改質部ｒ１を形成することが好ましい。
【0049】
図３に示す第１照射工程において、第１方向ａに沿って第１間隔Ｐ１でレーザ光を照射して複数の第１改質部ｒ１を形成し、図４に示す第２照射工程において、第１間隔Ｐ１よりも広い第２間隔Ｐ２で第１方向ａに沿ってレーザ光を照射して複数の第２改質部ｒ２を形成することができる。
【0050】
第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚの長さＬ２が第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚの長さＬ１よりも長くなるように第２改質部ｒ２を形成すると、第２改質部ｒ２の第１方向ａの長さも第１改質部ｒ１の第１方向ａの長さよりも長くなりやすくなる。すなわち、第２改質部ｒ２の第１方向ａにおける長さを、第１改質部ｒ１の第１方向ａにおける長さよりも長くすることができる。従って、第２改質部ｒ２のサイズが大きくなるため、破断強度を高くすることができる。
【0051】
この場合、複数の第１改質部ｒ１の第１間隔Ｐ１と、複数の第２改質部ｒ２の第２間隔Ｐ２とを同じにすると、第２改質部ｒ２の方が第１改質部ｒ１よりも第１方向ａの長さが長いことから、複数の第２改質部ｒ２同士が第１方向ａにおいて重なりやすくなる。第１方向ａにおいて、複数の第２改質部ｒ２同士が密に並ぶと、亀裂の発生により応力が解放された第２改質部ｒ２のすぐ近くに第２改質部ｒ２があることから応力が発生しにくくなり、亀裂が伸展しにくくなる。そのため、複数の第２改質部ｒ２の第２間隔Ｐ２は、複数の第１改質部ｒ１の第１間隔Ｐ１よりも広くすることが好ましい。
【0052】
第２改質部ｒ２からの亀裂は、厚さ方向ｚにおいて第２面１２に向かって伸展するとともに、レーザ光の走査方向（この場合、第１方向ａ）にも伸展する。さらに、亀裂は、第２面１２に平行な面内において、レーザ光の走査方向（第１方向ａ）に交差する方向にも伸展し得る。レーザ光の走査方向において複数の第２改質部ｒ２同士が密に並ぶと、サファイア基板１０の内部の第２面１２に平行な面内において、レーザ光の走査方向（第１方向ａ）以外の方向に伸びる亀裂同士が繋がりやすくなり、亀裂が蛇行する。第２面１２側における第２改質部ｒ２から伸展する亀裂の蛇行は、後述する分離工程におけるサファイア基板１０の欠けの原因になる。また、第２面１２に反射膜がある場合には、第２面１２側における亀裂の蛇行は、反射膜の欠けの原因にもなる。そこで、第２面１２側における亀裂の蛇行を低減するため、複数の第２改質部ｒ２の第２間隔Ｐ２は、複数の第１改質部ｒ１の第１間隔Ｐ１よりも広くすることが好ましい。
【0053】
また、第２改質部ｒ２のサイズ及び第２改質部ｒ２を形成するためのレーザ光のパルスエネルギが必要以上に大きくなるのを抑えつつ、破断強度を高くするために、第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２は、第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１の１．３倍以上３倍以下にすることが好ましい。
【0054】
以上説明した第１照射工程及び第２照射工程は、図１に示す複数の分離予定ラインＬのそれぞれに対して行うことができる。例えば、第１照射工程及び第２照射工程を第１方向ａ（サファイア基板１０のａ軸方向）に延びる分離予定ラインＬに対して行った後、第１照射工程及び第２照射工程を第２方向ｍ（サファイア基板１０のｍ軸方向）に延びる分離予定ラインＬに対して行うことができる。または、第１照射工程及び第２照射工程を第２方向ｍに延びる分離予定ラインＬに対して行った後、第１照射工程及び第２照射工程を第１方向ａに延びる分離予定ラインＬに対して行うことができる。また、第１照射工程を第１方向ａ（サファイア基板１０のａ軸方向）に延びる分離予定ラインＬ及び第２方向ｍ（サファイア基板１０のｍ軸方向）に延びる分離予定ラインＬに対して行った後、第２照射工程を第１方向ａ（サファイア基板１０のａ軸方向）に延びる分離予定ラインＬ及び第２方向ｍ（サファイア基板１０のｍ軸方向）に延びる分離予定ラインＬに対して行うことができる。
【0055】
また、第１方向ａ延びる分離予定ラインＬに対しては、第１照射工程及び第２照射工程を行い、第２方向ｍに延びる分離予定ラインＬに対しては、以下で説明する第３照射工程及び第４照射工程を行うことができる。
【0056】
＜第３照射工程＞
第３照射工程においては、第２方向ｍに沿ってレーザ光を照射する。これにより、図５に示すように、サファイア基板１０の厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第３距離Ｄ３の位置に、複数の第３改質部ｒ３を第２方向ｍに沿って形成する。第３距離Ｄ３は、断面視において、第２面１２から第３改質部ｒ３の中心までの距離である。
第３照射工程においては、第２方向ｍに沿ってレーザ光を照射する。これにより、図５に示すように、サファイア基板１０の厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第３距離Ｄ３の位置に、複数の第３改質部ｒ３を第２方向ｍに沿って形成する。第３距離Ｄ３は、断面視において、第２面１２から第３改質部ｒ３の中心までの距離である。
【0057】
複数の第３改質部ｒ３は、例えば、第２方向ｍに沿って互いに離れて形成される。または、第２方向ｍで隣り合う第３改質部ｒ３の一部同士が接する、または重なることで、第２方向ｍに延びる連続したライン状に複数の第３改質部ｒ３が形成されてもよい。
【0058】
サファイア基板１０の内部に形成した複数の第３改質部ｒ３から亀裂が発生する。第３改質部ｒ３から少なくとも第２面１２に向けて伸びる亀裂がサファイア基板１０の内部に形成される。
【0059】
＜第４照射工程＞
第３照射工程により複数の第３改質部ｒ３を形成した後、第４照射工程が行われる。
第３照射工程により複数の第３改質部ｒ３を形成した後、第４照射工程が行われる。
【0060】
第４照射工程において、第２方向ｍに沿ってレーザ光を照射し、図５に示すように、厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第３距離Ｄ３よりも短い第４距離Ｄ４の位置に、複数の第４改質部ｒ４を第２方向ｍに沿って形成する。第４距離Ｄ４は、断面視において、第２面１２から第４改質部ｒ４の中心までの距離である。複数の第４改質部ｒ４を、複数の第３改質部ｒ３と厚さ方向ｚに並ぶように第２方向ｍに沿って形成する。複数の第４改質部ｒ４と、複数の第３改質部ｒ３とは、上面視において重なるように形成される。
【0061】
複数の第４改質部ｒ４は、例えば、第２方向ｍに沿って互いに離れて形成される。または、第２方向ｍで隣り合う第４改質部ｒ４の一部同士が接する、または重なることで、第２方向ｍに延びる連続したライン状に複数の第４改質部ｒ４が形成されてもよい。
【0062】
第４改質部ｒ４から少なくとも第２面１２に向けて伸びる亀裂がサファイア基板１０の内部に形成される。第４改質部ｒ４からの亀裂は、第２面１２に達していることが好ましい。また、第４改質部ｒ４からの亀裂は、第３改質部ｒ３に達していることが好ましい。
【0063】
また、第４照射工程において、第４改質部ｒ４の厚さ方向ｚにおける長さＬ４が、第３改質部ｒ３の厚さ方向ｚにおける長さＬ３よりも長くなるように、第４改質部ｒ４を形成する。第４改質部ｒ４よりも半導体層２０に近い位置へのレーザ光の集光により形成される第３改質部ｒ３の厚さ方向ｚにおける長さＬ３が、第４改質部ｒ４の厚さ方向ｚにおける長さＬ４よりも短くなるように、第３改質部ｒ３を形成する。すなわち、第３照射工程におけるレーザ光の第３集光領域の厚さ方向ｚにおける長さを、第４照射工程におけるレーザ光の第４集光領域の厚さ方向ｚにおける長さよりも短くする。これにより、第４集光領域よりも半導体層２０に近い第３集光領域からの抜け光を少なくすることができ、レーザ光による半導体層２０の電気特性の悪化を低減することができる。
【0064】
また、第３改質部ｒ３よりも半導体層２０から離れた位置に第４改質部ｒ４を形成する第４照射工程において、第４改質部ｒ４の厚さ方向ｚにおける長さＬ４が、第３改質部ｒ３の厚さ方向ｚにおける長さＬ３よりも長くなるように、第４改質部ｒ４を形成する。つまり、第４改質部ｒ４のサイズが第３改質部ｒ３のサイズよりも大きくなるように第４照射工程を行う。これにより、サファイア基板１０の破断強度を高めて、サファイア基板１０の意図しない割れを低減することができる。この結果、例えば半導体層２０を覆う保護膜の欠けを低減することができる。第４集光領域は、第３集光領域よりも半導体層２０から離れているため、第４集光領域からの抜け光は半導体層２０に影響しにくい。
【0065】
第３照射工程及び第４照射工程においても、前述した第１照射工程及び第２照射工程と同様に、サファイア基板１０の内部におけるレーザ光の集光位置での球面収差を、空間光変調器で補正することができる。
【0066】
第３照射工程においては、第１照射工程と同様に、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを、収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも短くして、第３改質部ｒ３を形成することができる。
【0067】
集光領域からの抜け光をより少なくするため、第３照射工程において、理想集光状態になるような収差補正を行うことで、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも短くして、第３改質部ｒ３を形成することが好ましい。
【0068】
または、第３照射工程において、図８Ｂに示す弱補正の集光状態となるようにすることによっても、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを、収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも短くして、第３改質部ｒ３を形成することができる。
【0069】
第４照射工程においては、第２照射工程と同様に、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを、収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも長くして、第４改質部ｒ４を形成することができる。
【0070】
第３照射工程において、第３パルスエネルギでレーザ光を照射して複数の第３改質部ｒ３を形成し、第４照射工程において、第３パルスエネルギよりも高い第４パルスエネルギでレーザ光を照射して複数の第４改質部ｒ４を形成することが好ましい。これにより、第４集光領域において、第４改質部ｒ４を形成するためのレーザ光のエネルギー不足が発生しにくくなる。
【0071】
第３改質部ｒ３を形成するためのレーザ光の第３パルスエネルギは、例えば、０．６μＪ以上１．８μＪ以下が好ましい。第４改質部ｒ４を形成するためのレーザ光の第４パルスエネルギは、例えば、１．８μＪ以上２．８μＪ以下が好ましい。これにより、第３集光領域におけるレーザ光の半導体層２０への影響を抑えつつ、第３改質部ｒ３及び第４改質部ｒ４を形成するために十分なレーザ光のエネルギーを第３集光領域及び第４集光領域に与えることができる。
【0072】
レーザ光による半導体層２０の電気特性の悪化を低減するために、第３照射工程において、レーザ光を、半導体層２０が配置された第１面１１よりも第２面１２に近い位置に照射して第３改質部ｒ３を形成することが好ましい。
【0073】
第３照射工程において、第２方向ｍに沿って第３間隔Ｐ３でレーザ光を照射して複数の第３改質部ｒ３を形成し、第４照射工程において、第３間隔Ｐ３よりも広い第４間隔Ｐ４で第２方向ｍに沿ってレーザ光を照射して複数の第４改質部ｒ４を形成することができる。
【0074】
第４改質部ｒ４の厚さ方向ｚの長さＬ４が第３改質部ｒ３の厚さ方向ｚの長さＬ３よりも長くなるように第４改質部ｒ４を形成すると、第４改質部ｒ４の第２方向ｍの長さも第３改質部ｒ３の第２方向ｍの長さよりも長くなりやすくなる。すなわち、第４改質部ｒ４の第２方向ｍにおける長さを、第３改質部ｒ３の第２方向ｍにおける長さよりも長くすることができる。従って、第４改質部ｒ４のサイズが大きくなるため、破断強度を高くすることができる。
【0075】
この場合、複数の第３改質部ｒ３の第３間隔Ｐ３と、複数の第４改質部ｒ４の第４間隔Ｐ４とを同じにすると、第４改質部ｒ４の方が第３改質部ｒ３よりも第２方向ｍの長さが長いことから、複数の第４改質部ｒ４同士が第２方向ｍにおいて重なりやすくなる。第２方向ｍにおいて、複数の第４改質部ｒ４同士が密に並ぶと、亀裂の発生により応力が解放された第４改質部ｒ４のすぐ近くに第４改質部ｒ４があることから応力が発生しにくくなり、亀裂が伸展しにくくなる。そのため、複数の第４改質部ｒ４の第４間隔Ｐ４は、複数の第３改質部ｒ３の第３間隔Ｐ３よりも広くすることが好ましい。
【0076】
第４改質部ｒ４からの亀裂は、厚さ方向ｚにおいて第２面１２に向かって伸展するとともに、レーザ光の走査方向（この場合、第２方向ｍ）にも伸展する。さらに、亀裂は、第２面１２に平行な面内において、レーザ光の走査方向（第２方向ｍ）に交差する方向にも伸展し得る。複数の第４改質部ｒ４同士が密に並ぶと、第２面１２に平行な面内において、レーザ光の走査方向（第２方向ｍ）以外の方向に伸びる亀裂同士が繋がりやすくなり、亀裂が蛇行する。第２面１２側における第４改質部ｒ４から伸展する亀裂の蛇行は、後述する分離工程におけるサファイア基板１０の欠けの原因になる。また、第２面１２に反射膜がある場合には、第２面１２側における亀裂の蛇行は、反射膜の欠けの原因にもなる。そこで、第２面１２側における亀裂の蛇行を低減するため、複数の第４改質部ｒ４の第４間隔Ｐ４は、複数の第３改質部ｒ３の第３間隔Ｐ３よりも広くすることが好ましい。
【0077】
また、第３改質部ｒ３のサイズ及び第４改質部ｒ４を形成するためのレーザ光のパルスエネルギが必要以上に大きくなるのを抑えつつ、破断強度を高くするために、第４改質部ｒ４の厚さ方向ｚにおける長さＬ４は、第３改質部ｒ３の厚さ方向ｚにおける長さＬ３の１．３倍以上３倍以下にすることが好ましい。
【0078】
サファイア基板１０において、改質部からの亀裂は、ｍ軸方向（第２方向ｍ）よりもａ軸方向（第１方向ａ）に沿って伸展しやすい。そのため、第２照射工程において、第４間隔Ｐ４よりも広い第２間隔Ｐ２でレーザ光を照射して複数の第２改質部ｒ２を形成することで、ａ軸方向（第１方向ａ）に沿って並ぶ第２改質部ｒ２からの亀裂が蛇行せずに、ａ軸方向（第１方向ａ）に繋がりやすくなる。これにより、サファイア基板１０の欠けや、第２面１２に反射膜がある場合における反射膜の欠けを低減することができる。
【0079】
＜ウェーハＷの分離工程＞
レーザ光照射工程の後、ウェーハＷの分離工程が行われる。例えば、第１面１１側からサファイア基板１０を押圧部材で押圧する。第２面１２側からサファイア基板１０を押圧部材で押圧してもよい。押圧部材は、例えば、分離予定ラインＬに沿って延びるブレード形状の部材である。この押圧部材の押圧力を第１面１１側から受けたサファイア基板１０は、改質部ｒ１～ｒ４から伸展した亀裂を起点として割れる。
レーザ光照射工程の後、ウェーハＷの分離工程が行われる。例えば、第１面１１側からサファイア基板１０を押圧部材で押圧する。第２面１２側からサファイア基板１０を押圧部材で押圧してもよい。押圧部材は、例えば、分離予定ラインＬに沿って延びるブレード形状の部材である。この押圧部材の押圧力を第１面１１側から受けたサファイア基板１０は、改質部ｒ１～ｒ４から伸展した亀裂を起点として割れる。
【0080】
例えば、まず第２方向ｍに沿って延びる分離予定ラインＬに沿ってウェーハＷを割断し、図７Ａに示すように、ウェーハＷを第２方向ｍに延びる形状を有する複数の基体５０に分離する。この後、第１方向ａに沿って延びる分離予定ラインＬに沿って基体５０を割断し、図７Ｂに示すように、ウェーハＷを複数の発光素子１に分離する。なお、先に第１方向ａに沿った割断を行い、その後、第２方向ｍに沿った割断を行ってもよい。
【0081】
分離された個々の発光素子１の側面には、前述した改質部ｒ１～ｒ４が露出する。
【0082】
図１０は、第１実施形態により製造された発光素子１の断面図である。図１０には、サファイア基板１０における第２方向ｍ及び厚さ方向ｚに平行な断面を示す。サファイア基板１０の第１方向ａに沿った割断により露出した側面１４は、図１０において紙面を貫く方向に延びている。
【0083】
発光素子１は、サファイア基板１０と、サファイア基板１０の第１面１１上に配置された半導体層２０と、第１電極５１と、第２電極５２とを備える。半導体層２０は第１半導体層２０１と、活性層２０２と、第２半導体層２０３とを第１面１１側から順に備える。第１半導体層２０１は例えばｎ型であり、第２半導体層２０３は例えばｐ型である。第１電極５１は第１半導体層２０１に電気的に接続するように形成されており、第２電極５２は第２半導体層２０３に電気的に接続するように形成されている。また、発光素子１は、半導体層２０を覆う保護膜４０を備えることができる。保護膜４０は、絶縁膜である。
【0084】
サファイア基板１０の側面１４には、第１改質部ｒ１が露出する第１領域と、第２改質部ｒ２が露出する第２領域がある。例えば、サファイア基板１０の側面１４において、改質部が露出する領域は、改質部が形成されていない部分よりも表面粗さが大きい部分である。また、サファイア基板１０において、改質部は、改質部が形成されていない部分よりも光透過性が低い部分である。第１改質部ｒ１が露出する第１領域は、第１面１１及び第２面１２から離れた位置で、第１方向ａに沿って延びる。第２改質部ｒ２が露出する第２領域は、第１領域と第２面１２の間であって第２面１２から離れた位置で、第１方向ａに沿って延びる。第１領域及び第２領域は、サファイア基板１０の厚さ方向ｚにおいて、第１面１１よりも第２面１２に近い側に位置する。
【0085】
サファイア基板１０の側面１４のうち第１領域と第２領域が形成されていない部分は、比較的表面粗さが小さい平坦領域であり、第１領域及び第２領域の表面粗さは、平坦領域の表面粗さよりも大きい。サファイア基板１０の側面１４の表面粗さは、例えば、レーザ顕微鏡により測定することができる。例えば、第１領域及び第２領域の表面粗さは、Ｒｚが３μｍ以上７μｍ以下である。例えば、平坦領域の表面粗さは、Ｒｚが０．１μｍ以上２．５μｍ以下である。
【0086】
次に、第１実施形態による発光素子の製造方法を実施した実施例について説明する。
【0087】
＜実施例＞
厚さが１４０μｍのサファイア基板１０を用いた。まず第１照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第１距離Ｄ１が５８μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第１改質部ｒ１を形成した。第１照射工程の後、第２照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第２距離Ｄ２が２６μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第２改質部ｒ２を形成した。第１照射工程においては、理想集光状態となるようにレーザ光の収差補正を行った。第２照射工程においては、補正無しの状態よりも第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さが長くなるようにレーザ光の収差補正を行い、第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２が、第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１よりも長くなるようにした。第１改質部ｒ１を形成するためのレーザ光の第１パルスエネルギは１．２μＪであり、第２改質部ｒ２を形成するためのレーザ光の第２パルスエネルギは２．５μＪである。複数の第１改質部ｒ１の第１間隔Ｐ１は１．５μｍであり、複数の第２改質部ｒ２の第２間隔Ｐ２は３．５μｍである。この実施例と参照例とで、破断強度及び外観不合格率を比較した。
厚さが１４０μｍのサファイア基板１０を用いた。まず第１照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第１距離Ｄ１が５８μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第１改質部ｒ１を形成した。第１照射工程の後、第２照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第２距離Ｄ２が２６μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第２改質部ｒ２を形成した。第１照射工程においては、理想集光状態となるようにレーザ光の収差補正を行った。第２照射工程においては、補正無しの状態よりも第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さが長くなるようにレーザ光の収差補正を行い、第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２が、第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１よりも長くなるようにした。第１改質部ｒ１を形成するためのレーザ光の第１パルスエネルギは１．２μＪであり、第２改質部ｒ２を形成するためのレーザ光の第２パルスエネルギは２．５μＪである。複数の第１改質部ｒ１の第１間隔Ｐ１は１．５μｍであり、複数の第２改質部ｒ２の第２間隔Ｐ２は３．５μｍである。この実施例と参照例とで、破断強度及び外観不合格率を比較した。
【0088】
＜参照例＞
参照例においても、厚さが１４０μｍのサファイア基板１０を用いた。参照例の第１照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第１距離Ｄ１が５８μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第１改質部ｒ１を形成した。第１照射工程の後、第２照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第２距離Ｄ２が２６μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第２改質部ｒ２を形成した。参照例においては、第１照射工程及び第２照射工程において、理想集光状態となるように収差補正を行い、第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１と第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２が等しくなるようにした。参照例において、第１改質部ｒ１を形成するためのレーザ光の第１パルスエネルギ、及び第２改質部ｒ２を形成するためのレーザ光の第２パルスエネルギは同じであり、共に１．４μＪである。また、参照例において、複数の第１改質部ｒ１の第１間隔Ｐ１、及び複数の第２改質部ｒ２の第２間隔Ｐ２は同じであり、共に３．０μｍである。
参照例においても、厚さが１４０μｍのサファイア基板１０を用いた。参照例の第１照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第１距離Ｄ１が５８μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第１改質部ｒ１を形成した。第１照射工程の後、第２照射工程において、サファイア基板１０のａ軸方向及びｍ軸方向に沿って、サファイア基板１０の内部における第２面１２からの第２距離Ｄ２が２６μｍの位置にレーザ光を照射して、複数の第２改質部ｒ２を形成した。参照例においては、第１照射工程及び第２照射工程において、理想集光状態となるように収差補正を行い、第１改質部ｒ１の厚さ方向ｚにおける長さＬ１と第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さＬ２が等しくなるようにした。参照例において、第１改質部ｒ１を形成するためのレーザ光の第１パルスエネルギ、及び第２改質部ｒ２を形成するためのレーザ光の第２パルスエネルギは同じであり、共に１．４μＪである。また、参照例において、複数の第１改質部ｒ１の第１間隔Ｐ１、及び複数の第２改質部ｒ２の第２間隔Ｐ２は同じであり、共に３．０μｍである。
【0089】
実施例の上記レーザ光照射工程後の破断強度（Ｎ）は、参照例の上記レーザ光照射工程後の破断強度（Ｎ）の約１．６倍であった。実施例の上記レーザ光照射工程後の外観不合格率は、参照例の上記レーザ光照射工程後の外観不合格率の約１／８であった。なお、サファイア基板１０の第１面１１側の保護膜に欠けが発生した場合を、外観不合格とした。
【0090】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のレーザ光照射工程について説明する。
次に、第２実施形態のレーザ光照射工程について説明する。
【0091】
第２実施形態のレーザ光照射工程は、第１照射工程の後であって、第２照射工程の前に、第５照射工程をさらに有する。なお、第５照射工程は、第３照射工程の後であって、第４照射工程の前に行ってもよい。
【0092】
以下の説明では、第１照射工程の後であって、第２照射工程の前に、第５照射工程を行う例について、図６を参照して説明する。第１照射工程及び第２照射工程は、第１実施形態と同様に行われる。なお、第２実施形態では、第１照射工程において、理想集光状態になるような収差補正を行うことで、レーザ光の集光領域の厚さ方向における長さを収差補正をしていないレーザ光の集光領域の厚さ方向における長さよりも短くして、第１改質部ｒ１を形成する。また、第２実施形態では、第２照射工程において、図８Ｂに示す弱補正の集光状態となるようにすることによって、厚さ方向の長さが第１改質部ｒ１よりも長い第２改質部ｒ２を形成する。第２照射工程において、弱補正の集光状態となるようにすることによって、第２面１２側における亀裂の蛇行を低減しつつ、破断強度を向上することができる。
【0093】
第１照射工程により複数の第１改質部ｒ１を形成した後、第５照射工程において、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射し、厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１よりも短く、第２距離Ｄ２よりも長い位置に、複数の第１改質部ｒ１と厚さ方向ｚに並ぶ複数の第５改質部を第１方向ａに沿って形成する。
【0094】
第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１よりも短く、第２距離Ｄ２よりも長い位置に形成される第５改質部は、第２面１２からの距離がそれぞれ異なる位置に形成される改質部ｒ５、ｒ６、ｒ７のうちの少なくともいずれかを含む。
【0095】
図６に示す例では、複数の第１改質部ｒ１を形成した後、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射し、厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１よりも短い第５距離Ｄ５の位置に、複数の改質部ｒ５を第１方向ａに沿って形成する。第５距離Ｄ５は、断面視において、第２面１２から改質部ｒ５の中心までの距離である。複数の改質部ｒ５を、複数の第１改質部ｒ１と厚さ方向ｚに並ぶように第１方向ａに沿って形成する。複数の第５改質部ｒ５と、複数の第１改質部ｒ１とは、上面視において重なるように形成される。
【0096】
複数の改質部ｒ５を形成した後、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射し、厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第５距離Ｄ５よりも短い第６距離Ｄ６の位置に、複数の改質部ｒ６を第１方向ａに沿って形成する。第６距離Ｄ６は、断面視において、第２面１２から改質部ｒ６の中心までの距離である。複数の改質部ｒ６を、複数の第１改質部ｒ１及び複数の改質部ｒ５と厚さ方向ｚに並ぶように第１方向ａに沿って形成する。
【0097】
複数の改質部ｒ６を形成した後、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射し、厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第６距離Ｄ６よりも短い第７距離Ｄ７の位置に、複数の改質部ｒ７を第１方向ａに沿って形成する。第７距離Ｄ７は、断面視において、第２面１２から改質部ｒ７の中心までの距離である。複数の改質部ｒ７を、複数の第１改質部ｒ１、複数の改質部ｒ５、及び複数の改質部ｒ６と厚さ方向ｚに並ぶように第１方向ａに沿って形成する。
【0098】
複数の改質部ｒ７を形成した後、第１方向ａに沿ってレーザ光を照射し、厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第７距離Ｄ７よりも短い第２距離Ｄ２の位置に、複数の第２改質部ｒ２を第１方向ａに沿って形成する。
【0099】
第２実施形態の第２照射工程において、第２改質部ｒ２の厚さ方向ｚにおける長さが、改質部ｒ５～ｒ７のそれぞれの厚さ方向ｚにおける長さよりも長くなるように、第２改質部ｒ２を形成する。
【0100】
第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同じ効果の他に、さらに以下に説明する効果が得られる。
【0101】
サファイア基板１０の厚さ方向ｚにおいて第２面１２からの距離が第１距離Ｄ１よりも短く、第２距離Ｄ２よりも長い位置に、複数の第１改質部ｒ１と厚さ方向ｚに並ぶ複数の第５改質部を第１方向ａに沿って形成することで、各改質部から発生する亀裂を厚さ方向ｚに繋げやすくなり、サファイア基板１０が厚い場合であってもサファイア基板１０の割断を容易にできる。ここで、サファイア基板１０が厚いとは、例えば、サファイア基板１０の厚みが４００μｍ以上の場合を意味する。また、第２実施形態においては、各レーザ光照射工程において、レーザ光のパルスエネルギを、例えば、３μＪ以上９μＪ以下とすることができる。
【0102】
さらに、第２実施形態によれば、サファイア基板１０の内部における同じ位置に対する複数回のレーザ光照射により、１つの改質部を形成する。例えば、第１改質部ｒ１を形成する位置にレーザ光を照射しつつ第１方向ａに沿った走査を２回繰り返して、複数の第１改質部ｒ１を形成する。第１改質部ｒ１を形成した後、改質部ｒ５を形成する位置にレーザ光を照射しつつ第１方向ａに沿った走査を２回繰り返して、複数の改質部ｒ５を形成する。改質部ｒ５を形成した後、改質部ｒ６を形成する位置にレーザ光を照射しつつ第１方向ａに沿った走査を２回繰り返して、複数の改質部ｒ６を形成する。改質部ｒ６を形成した後、改質部ｒ７を形成する位置にレーザ光を照射しつつ第１方向ａに沿った走査を２回繰り返して、複数の改質部ｒ７を形成する。改質部ｒ７を形成した後、第２改質部ｒ２を形成する位置にレーザ光を照射しつつ第１方向ａに沿った走査を２回繰り返して、複数の第２改質部ｒ２を形成する。
【0103】
１つの改質部を２回のレーザ光照射で形成することで、２回目のレーザ光照射において、１回目のレーザ光照射で発生した亀裂を厚さ方向ｚにおいて蛇行が低減されたまま伸展させやすくできる。
【0104】
第１改質部ｒ１、及び第５改質部ｒ５～ｒ７のそれぞれを形成するレーザ光照射において、１回目と２回目のレーザ光のパルスエネルギは同じであり、１回目と２回目の第１方向ａにおける照射間隔も同じである。
【0105】
第２改質部ｒ２を形成するレーザ光照射において、１回目と２回目のレーザ光のパルスエネルギは同じ、または、２回目のレーザ光のパルスエネルギが１回目のレーザ光のパルスエネルギよりも高い。また、第２改質部ｒ２を形成するレーザ光照射において、１回目の第１方向ａにおける照射間隔は、２回目の第１方向ａにおける照射間隔よりも広い。このようにレーザ光を照射することで、１回目のレーザ光照射によって形成された亀裂を２回目のレーザ光照射により効率よく伸展させることができる。
【0106】
図９は、上記各実施形態における各改質部を形成するためのレーザ光のサファイア基板内における集光領域Ｒの形状の一例を示す断面図である。図９における縦方向はサファイア基板１０の厚さ方向であり、図９に示す集光領域Ｒの形状は、サファイア基板１０の厚さ方向に平行な断面視における形状である。また、図９に示す矢印Ｓは、レーザ光の走査方向を表す。
【0107】
例えば、空間光変調器の液晶層に表示する変調パターンを調整することにより、集光領域Ｒの形状を調整することができる。図９に示す例では、集光領域Ｒの形状が、レーザ光の走査方向Ｓの逆方向に向かって凸となる弧状に調整している。集光領域Ｒの形状を、レーザ光の走査方向Ｓの逆方向に向かって凸となる弧状に調整することで、複数の集光領域の形状を走査方向Ｓ及びその逆方向において対称にした場合に比べて、改質部からの亀裂を伸展しやすくできる。第１照射工程、第２照射工程、第３照射工程、第４照射工程、及び、第５照射工程において、集光領域Ｒの形状を、レーザ光の走査方向Ｓの逆方向に向かって凸となる弧状とすることができる。集光領域Ｒの形状を、レーザ光の走査方向Ｓの逆方向に向かって凸となる弧状とすることで、さらに改質部からの亀裂を伸展しやすくできる。集光領域Ｒの形状を、レーザ光の走査方向Ｓの逆方向に向かって凸となる弧状とする場合、レーザ光を照射する間隔を１μｍ以上４μｍ以下とすることが好ましく、さらに改質部からの亀裂を伸展しやすくできる。また、第１照射工程、第３照射工程、及び、第５照射工程においては、レーザ光を照射する間隔を１μｍ以上２．５μｍ以下とすることが好ましい。また、第２照射工程及び第４照射工程においては、レーザ光を照射する間隔を２μｍ以上４μｍ以下とすることが好ましい。
【0108】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。本発明の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【0109】
１…発光素子、１０…サファイア基板、１１…第１面、１２…第２面、２０…半導体層、ｒ１…第１改質部、ｒ２…第２改質部、ｒ３…第３改質部、ｒ４…第４改質部、ｒ５…第５改質部、Ｗ…ウェーハ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】