JP2019034391A - 加工方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来に比べて被加工物に衝撃を与えることなく被加工物を分割しうる加工方法を提供する。【解決手段】本発明の加工方法は、分割予定ライン２に沿って被加工物１にレーザ加工を施すレーザ加工ステップと、レーザ加工ステップを実施した後、被加工物１の厚み方向の一部を切削することにより分割する分割ステップとを備えたため、ブレーキング装置等を用いた従来の加工方法に比べて、被加工物１に対する衝撃を小さくすることができ、被加工物１を良好に個々のチップに分割することができる。また、分割ステップでは、切削ブレード２６で被加工物１の厚み方向の一部を切削するだけでよいため、切削ブレード２６で被加工物１を厚み方向に完全切断する場合と比べて加工送り速度を速くすることが可能となり、チップの生産性が向上する。【選択図】図１０

Description

本発明は、被加工物を個々のチップに分割する被加工物の加工方法に関する。
ウエーハなどの被加工物は、その表面の格子状の分割予定ラインによって区画された領域にそれぞれデバイスが形成されており、分割予定ラインに沿って分割することによって、デバイスを有する個々のチップに分割される。被加工物を個々のチップに分割する方法としては、被加工物にレーザ加工を施して分割起点を形成してから、被加工物に外力を付与して被加工物を分割する方法が採用されている。
レーザ加工の例として、例えば、パルスレーザ光線を被加工物に照射することにより、細孔と細孔をシールドする非晶質とから構成されるシールドトンネルを形成する加工方法がある（下記の特許文献１を参照）。また、他のレーザ加工の例として、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射して被加工物の内部に改質層を形成する加工方法もある（下記の特許文献２を参照）。そして、被加工物に対してレーザ加工を施した後は、例えば、ブレーキング装置を用いて被加工物に外力を加えて分割している（下記の特許文献３及び４を参照）。
特開２０１４−２２１４８３号公報 特許第３４０８８０５号公報 特開２００９−１４８９８２号公報 特開２０１３−３８４３４号公報
しかし、ブレーキング装置においては、被加工物の上方からブレード（押圧部材）を下降させ、被加工物に衝突させてその打撃で分割するため、適正でない条件でブレーキングを行うと被加工物を破損させるおそれがあり、より被加工物に対して衝撃を与えない分割方法が切望されている。
本発明の目的は、従来に比べて被加工物に衝撃を与えることなく被加工物を分割しうる加工方法を提供することである。
本発明は、分割予定ラインが設定された被加工物の加工方法であって、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して被加工物にレーザ加工を施すレーザ加工ステップと、該レーザ加工ステップを実施した後、切削ブレードで該分割予定ラインに沿って被加工物の厚み方向の一部を切削することで被加工物を該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を備え、該分割ステップは、該分割予定ラインの両側を該分割予定ラインの伸長方向に沿って伸長した支持部で支持するとともに該分割予定ラインの直下は支持することなく実施される。
上記分割ステップでは、吸引保持面を有した保持テーブル上に被加工物と同等以上のサイズを有し、かつ該吸引保持面よりも小さいサイズを有する支持治具を介して被加工物を該吸引保持面に載置し、被加工物の被保持面には該吸引保持面より大きいサイズを有したテープが貼着されており、該保持テーブル上に該支持治具を介して載置された被加工物に貼着された該テープが該吸引保持面を覆った状態において該保持テーブルで被加工物を吸引保持することが好ましい。
また、上記分割ステップでは、被加工物を支持する支持面を含み、上記分割予定ラインに対応した溝が形成されるとともに該溝で区画された各領域に被加工物を吸引する吸引孔が形成された治具テーブルで被加工物を直に吸引保持することが好ましい。
上記切削ブレードの先端の断面形状はＶ形状であることが好ましい。
本発明に係る加工方法は、分割予定ラインに沿って被加工物にレーザ加工を施すレーザ加工ステップと、被加工物の厚み方向の一部を切削することにより分割する分割ステップとを備え、分割ステップは、分割予定ラインの両側を分割予定ラインの伸長方向に沿って伸長した支持部で支持するとともに分割予定ラインの直下は支持することなく実施されるため、従来の加工方法に比べて、被加工物に対する衝撃を小さくすることができ、被加工物を良好に個々のチップに分割しうる。また、分割ステップでは、切削ブレードで被加工物の厚み方向の一部を切削するだけでよいため、切削ブレードで被加工物を厚み方向に完全切断する場合と比べて加工送り速度を速くすることが可能となり、チップの生産性が向上する。
上記分割ステップでは、吸引保持面を有した保持テーブル上に被加工物と同等以上のサイズを有し、かつ吸引保持面よりも小さいサイズを有する支持治具を介して保持テーブルで被加工物を吸引保持するため、分割時の被加工物に対する衝撃を小さくでき、被加工物を良好に個々のチップに分割しうる。
また、上記分割ステップでは、被加工物を支持する支持面を含み、上記分割予定ラインに対応した溝が形成されるとともに溝で区画された各領域に被加工物を吸引する吸引孔が形成された治具テーブルで被加工物を直に吸引保持する構成となっているため、テープが貼着されていない被加工物であっても、分割時の被加工物に対する衝撃を小さくでき、被加工物を良好に個々のチップに分割しうる。
上記切削ブレードの先端の断面形状がＶ形状である場合は、分割ステップを実施する際に、被加工物の厚み方向に切り込む深さが浅くても、レーザ加工された被加工物を厚み方向に効率よく分割することができる。
被加工物の一例を示す斜視図である。 レーザ加工装置の一例の構成を示す斜視図である。 レーザ加工ステップを示す断面図である。 レーザ加工ステップの第１例を実施した後の被加工物の部分拡大断面図である。 集光レンズの開口数と被加工物の屈折率と開口数を屈折率で除算した値との関係性を説明する説明図である。 レーザ加工ステップの第２例を実施した後の被加工物の部分拡大断面図である。 切削装置の一例の構成を示す斜視図である。 切削ブレードの構成を示す部分拡大断面図である。 分割ステップの第１例のうち、保持テーブルに支持治具を介して被加工物を載置する状態を示す斜視図である。 分割ステップの第１例を示す部分拡大断面図である。 （ａ）は切削ブレードの第２例を示す拡大断面図である。（ｂ）は切削ブレードの第３例を示す拡大断面図である。 治具テーブルの構成を示す斜視図である。 治具ベースに固定された状態の治具テーブルの構成を示す断面図である。 分割ステップの第２例を示す断面図である。
１ 被加工物
図１に示す被加工物１は、矩形板状の被加工物の一例であって、その上面１ａには、格子状の分割予定ライン２が設定されてパターンが形成されている。被加工物１の上面１ａと反対側の下面は、例えばテープ４が貼着される被保持面１ｂとなっている。被加工物１の材質は、例えば、石英ガラスやホウケイ酸ガラスを含む各種ガラス、LT/LN（タンタル酸リチウム/ニオブ酸リチウム）、SiC（シリコンカーバイド）、Si（シリコン）、GaN（窒化ガリウム）、GaAs（ヒ化ガリウム）、サファイア、セラミックス等によって形成されている。被加工物１は、矩形板状に限られず、円形板状でもよい。
本実施形態に示す被加工物１は、中央に開口を有する環状のフレーム３の開口を塞いで貼着されたテープ４に被加工物１の被保持面１ｂが貼着されることにより、テープ４を介してフレーム３と一体となって支持されている。テープ４は、特に限定されないが、例えばポリオレフィンやポリ塩化ビニル等からなる基材層に粘着層が積層された２層構造のエキスパンドシートを用いる。本実施形態に示す被加工物１は、分割予定ライン２が設定されているが、分割予定ライン２が設定されずパターンが形成されていない被加工物でもよい。
２ 加工方法
図２に示すレーザ加工装置１０は、後述するレーザ加工ステップを実施するためのレーザ加工装置の一例である。レーザ加工装置１０は、装置ベース１００を有し、装置ベース１００の上には、被加工物１を保持し回転可能な保持テーブル１１と、保持テーブル１１を加工送り方向（Ｘ軸方向）に加工送りする加工送り手段１３と、保持テーブル１１を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に割り出し送りする割り出し送り手段１４とを備えている。
保持テーブル１１の上面は、被加工物１を保持する保持面１１ａとなっている。保持テーブル１１の周縁には、上記フレーム３を保持するフレーム保持手段１２が複数配設されている。フレーム保持手段１２は、フレーム３が載置されるフレーム載置台１２０と、フレーム載置台１２０に載置されたフレーム３の上面を押さえるクランプ部１２１とを備えている。
加工送り手段１３は、Ｘ軸方向に延在するボールネジ１３０と、ボールネジ１３０の一端に接続されたモータ１３１と、ボールネジ１３０と平行に延在する一対のガイドレール１３２と、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸ベース１３３とを備えている。Ｘ軸ベース１３３の一方の面には保持テーブル１１が支持され、Ｘ軸ベース１３３の他方の面には一対のガイドレール１３２が摺接し、Ｘ軸ベース１３３の中央部に形成されたナットにはボールネジ１３０が螺合している。モータ１３１によって駆動されたボールネジ１３０が回動することにより、Ｘ軸ベース１３３がガイドレール１３２に沿ってＸ軸方向に移動し、保持テーブル１１をＸ軸方向に加工送りすることができる。
割り出し送り手段１４は、Ｙ軸方向に延在するボールネジ１４０と、ボールネジ１４０の一端に接続されたモータ１４１と、ボールネジ１４０と平行に延在する一対のガイドレール１４２と、Ｙ軸方向に移動可能なＹ軸ベース１４３とを備えている。Ｙ軸ベース１４３の一方の面には加工送り手段１３を介して保持テーブル１１が支持され、Ｙ軸ベース１４３の他方の面には一対のガイドレール１４２が摺接し、Ｙ軸ベース１４３の中央部に形成されたナットにはボールネジ１４０が螺合している。モータ１４１によって駆動されたボールネジ１４０が回動することにより、Ｙ軸ベース１４３がガイドレール１４２に沿ってＹ軸方向に移動し、保持テーブル１１をＹ軸方向に割り出し送りすることができる。
装置ベース１００のＹ軸方向後部側には、Ｚ軸方向に延在する側壁１０１が立設されている。側壁１０１の前方には、被加工物１にレーザ加工を施すレーザビーム照射手段１５と、レーザビーム照射手段１５をＺ軸方向に昇降させる昇降手段１７とを備えている。レーザビーム照射手段１５は、Ｙ軸方向に延在するケーシング１５０と、ケーシング１５０の先端に配設された集光器１５１とを備えている。ケーシング１５０の内部には、被加工物１に対して透過性を有する波長のレーザビームを発振する発振器が収容されている。集光器１５１の内部には、発振器から発振されたレーザビームを集光するための集光レンズ（図示せず）が内蔵されている。
ケーシング１５０の先端、かつ集光器１５１に隣接した位置には、レーザビームを照射すべき領域（分割予定ライン２）を検出する撮像手段１６が配設されている。撮像手段１６は、例えばＣＣＤイメージセンサを内蔵したカメラである。撮像手段１６は、保持テーブル１１に保持された被加工物１を上方から撮像し、パターンマッチング等の画像処理を行うことにより、分割予定ライン２を検出することができる。
昇降手段１７は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ１７０と、ボールネジ１７０の一端に接続されたモータ１７１と、ボールネジ１７０と平行に延在する一対のガイドレール１７２と、レーザビーム照射手段１５を支持する昇降板１７３とを備えている。昇降板１７３の一方の面にはケーシング１５０が固定され、昇降板１７３の他方の面には一対のガイドレール１７２が摺接し、昇降板１７３の中央部に形成されたナットにはボールネジ１７０が螺合している。モータ１７１によって駆動されたボールネジ１７０が回動することにより、昇降板１７３がガイドレール１７２に沿ってＺ軸方向に移動し、集光器１５１を上下に移動させて、レーザビームの集光位置を所望の位置に調整することができる。
（レーザ加工ステップの第１例）
次に、レーザ加工装置１０を用いて、被加工物１に対して透過性を有する波長のレーザビームを分割予定ライン２に沿って照射して被加工物１にレーザ加工を施す。例えば球面収差を有する集光レンズを用いて集光レンズで集光されたレーザビームに縦収差が生じた状態で被加工物にレーザビームを照射する。レーザ加工ステップの第１例は、例えば下記の加工条件１に設定されて実施される。
［加工条件１］
被加工物１の材質 ：石英ガラス
被加工物１の厚み ：５００μｍ
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザ
平均出力 ：２Ｗ
繰り返し周波数 ：１０ｋＨｚ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／ｓ
図３に示すように、テープ４が貼着された被加工物１の被保持面１ｂ側を保持テーブル１１の保持面１１ａに載置するとともに、フレーム３をフレーム載置台１２０に載置したら、クランプ部１２１によりフレーム３の上面を押さえて固定する。続いて、図２に示した加工送り手段１３により保持テーブル１１をＸ軸方向に移動させ、撮像手段１６によりレーザ加工すべき分割予定ライン２を検出する。その後、割り出し送り手段１４によって集光器１５１と分割予定ライン２とのＹ軸方向の位置合わせを行ったら、昇降手段１７によって集光器１５１を被加工物１に接近する方向に下降させ、レーザビームＬＢの集光点の位置を被加工物１の厚み方向に延在するように位置づける。
図２に示した加工送り手段１３によって保持テーブル１１を所定の加工送り速度（１００ｍｍ／ｓ）でＸ軸方向に加工送りしながら、レーザビーム照射手段１５は、図１に示した分割予定ライン２に沿って被加工物１に対して透過性の波長（１０６４ｎｍ）を有するレーザビームＬＢを被加工物１の上面１ａ側から照射して、レーザビームＬＢの照射方向に伸長する図４に示す細孔５を分割予定ライン２に沿って複数形成する。図示の例における細孔５は、被加工物１の被保持面１ｂにおいて開口６が形成され、上面１ａから被保持面１ｂに向かって縮径した微細な孔となっている。被加工物１の内部に細孔５が形成されることで、後述する分割ステップを実施するときに、比較的小さな外力を上面１ａ側から加えるだけで、細孔５の拡径した側（開口６が形成された被保持面１ｂ側）が押し拡がりやすくなり、被加工物１を良好に分割しうる。
細孔５の周囲には、変質した変質領域７が細孔５を囲繞して形成されている。レーザビームＬＢの照射による細孔５の形成を分割予定ライン２の伸張方向に沿って間欠的に繰り返し行って、細孔５を複数形成する。隣接する細孔５間には一部でクラックが形成される。このようにして、細孔５とこれを囲繞する変質領域７とから構成されるシールドトンネルを図１に示した全ての分割予定ライン２に沿って複数形成したら、レーザ加工ステップの第１例が完了する。細孔５は例えばφ１μｍとなっており、第１例では、被加工物１の加工送り速度を１００ｍｍ／ｓ、レーザビームＬＢの繰り返し周波数を１０ｋＨｚに設定することで、１０μｍピッチで分割予定ラインＳに沿って細孔３が形成される。なお、第１例では、説明の便宜上、図４に細孔５や変質領域７を模式的に示して明瞭に図示したが、実際に加工で形成された細孔５や変質領域７は明瞭ではなく判然としていない。
上記レーザ加工ステップの第１例では、被加工物１の内部に良好なシールドトンネルを形成するために、例えば、図５に示すように、集光レンズ１５２の開口数（NA）を被加工物１の屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）が例えば０．０５〜０．２の範囲に設定されることが好ましい。ここで、開口数（NA）と屈折率（N）と開口数（NA）を屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）との関係性について説明する。集光レンズ１５２を通過したレーザビームＬＢは光軸Ｏに対して角度θをもって集光されるが、このときのsinθが集光レンズの開口数（NA）である（N=sinθ）。集光レンズ１５２によって集光されたレーザビームＬＢが被加工物１に照射されるとき、レーザビームＬＢは角度θから角度αに屈折して集光点Ｐに集光される。光軸Ｏに対する角度αは、被加工物１の屈折率（N）によって異なり、この屈折率（N）は、sinθをsinαで除算した値（N=sinθ/sinα）であることから、開口数（NA）を屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）は、sinαとなる。したがって、sinαを０．０５〜０．２の範囲（０．０５≦sinα≦０．２）に設定するとよい。
次に、開口数（NA）を屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）を０．０５〜０．２の範囲に設定するべき根拠について説明する。具体的には、厚みが５００μｍで、石英ガラスからなる被加工物１（屈折率（N）：１．４５）を、集光レンズ１５２の開口数（NA）を例えば０．０５，０．１，０．１５，０．２，０．２５，０．３，０．３５，０．４にそれぞれ設定し、上記加工条件１でシールドトンネルを形成して、その良否を判定した。開口数（N）が０．０５の場合は、開口数（NA）を被加工物１の屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）は０．０３５となり、被加工物１の内部に形成されるシールドトンネルが不良であることが確認された。また、開口数（N）が０．３，０．３５，０．４にそれぞれ設定した場合は、開口数（NA）を被加工物１の屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）は０．２０７，０．２４１，０．２７６となり、シールドトンネルが不良となり、特に開口数（N）が０．３５，０．４の場合では、ボイドが発生してしまうことが確認された。一方、開口数（N）が０．０５，０．１，０．１５，０．２，０．２５にそれぞれ設定した場合は、被加工物１の屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）は０．０６９，０．１０３，０．１３８，０．１７２となり、被加工物１の内部に良好なシールドトンネルが形成されることが確認された。したがって、開口数（NA）が０．１〜０．２５の範囲に設定される集光レンズ１５２であれば、開口数（NA）を屈折率（N）で除算した値（S＝NA/N）が０．０５〜０．２の範囲となるため、良好なシールドトンネルを形成できることが確認できた。レーザ加工ステップの第１例では、レーザビームＬＢに縦収差が生じてレーザビームＬＢの集光点Ｐが被加工物１の厚み方向に延在した状態で被加工物１にレーザビームＬＢを照射する。被加工物１に１パルスのレーザビームＬＢが照射される都度、１つの細孔５が形成されるため、保持テーブル１１を１度加工送りするだけで被加工物１の厚み方向に伸長する変質領域７を形成することができる。なお、第１例では、上述したように球面収差を有した集光レンズ１５２を使用するほか、集光レンズの上流側や下流側にレンズを配設することで球面収差を生成するようにしてもよいし、自身が所定の拡がり角を有したレーザビームＬＢを発振器から発振して集光レンズで集光するようにしてもよい。
（レーザ加工ステップの第２例）
上記レーザ加工ステップの第１例では、被加工物１の内部にシールドトンネルを形成したが、この場合に限られず、図６に示すように、被加工物１Ａの内部に改質層８を形成してもよい。第１例のシールドトンネルを形成する場合では、球面収差を有する集光レンズ１５２を使用しているが、第２例では被加工物１Ａの内部に改質層８を形成する加工を行うため、球面収差のない集光レンズを使用する。つまり、レーザ加工ステップの第２例は、上記したレーザ加工装置１０とは異なる光学系のレーザ加工装置（図示せず）を用いて行われる。レーザ加工ステップの第２例は、例えば下記の加工条件２に設定されて実施される。
［加工条件２］
被加工物１の材質 ：石英ガラス
被加工物１の厚み ：５００μｍ
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザ
平均出力 ：０．２Ｗ
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／ｓ
図示していないが、集光器を被加工物１Ａに接近する方向に下降させ、レーザビームの集光点の位置を被加工物１Ａの被保持面１ｂ側に近い所定の深さに位置づける。保持テーブルを所定の加工送り速度（２００ｍｍ／ｓ）でＸ軸方向に加工送りしながら、分割予定ライン２に沿って被加工物１Ａに対して透過性の波長（１０６４ｎｍ）を有するレーザビームを被加工物１の上面１ａ側から照射して、図６に示すように、被加工物１Ａの内部に分割予定ライン２の伸張方向に沿って強度の低下した改質層８を形成する。改質層８の端部から被加工物１Ａの厚さ方向にクラック９が生じている。なお、クラック９が被加工物１Ａの被保持面１ｂに至るようにレーザビームの出力を調整しておくとよい。
被加工物１Ａの内部に形成される改質層８の数は、特に限定されず、１層でもよいし、２層以上でもよい。したがって、被加工物１Ａの内部に複数の改質層８を形成する場合は、集光器を上昇させ、レーザビームの集光点の位置を被加工物１Ａの被保持面１ｂ側から上面１ａ側へと均等な間隔をあけてより上面１ａ側にレーザビームの集光点を位置づけてレーザビームを照射することにより、被加工物１Ａの内部に２層以上の改質層８を形成する。また、保持テーブルを複数回加工送りして複数層の改質層８を形成してもよいし、レーザビームを分岐して集光点の位置を複数箇所に位置づけた状態で保持テーブルを加工送りして複数層の改質層８を形成してもよい。被加工物１Ａの内部に全ての分割予定ライン２の伸張方向に沿って改質層８を形成したら、レーザ加工ステップの第２例が完了する。
図７に示す切削装置２０は、後述する分割ステップを実施するための切削装置の一例である。切削装置２０は、装置ベース２００を有し、装置ベース２００の上には、被加工物１を吸引保持する吸引保持面２１ａを有し回転可能な保持テーブル２１と、保持テーブル２１をＸ軸方向に加工送りする加工送り手段２３と、被加工物１に切削加工を施す切削手段２５と、切削手段２５をＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送り手段２４とを備えている。保持テーブル２１の周縁には、フレーム３を保持するフレーム保持手段２２が配設されている。
加工送り手段２３は、Ｘ軸方向に延在するボールネジ２３０と、ボールネジ２３０の一端に接続されたモータ２３１と、ボールネジ２３０と平行に延在する一対のガイドレール２３２と、Ｘ軸方向に移動可能なＸ軸ベース２３３とを備えている。Ｘ軸ベース２３３の一方の面には保持テーブル２１が回転自在に支持され、Ｘ軸ベース２３３の他方の面には一対のガイドレール２３２が摺接し、Ｘ軸ベース２３３の中央部に形成されたナットにはボールネジ２３０が螺合している。モータ２３１によって駆動されたボールネジ２３０が回動することにより、Ｘ軸ベース２３３がガイドレール２３２に沿ってＸ軸方向に移動し、保持テーブル２１をＸ軸方向に加工送りすることができる。
割り出し送り手段２４は、Ｙ軸方向に延在するボールネジ２４０と、ボールネジ２４０の一端に接続されたモータ２４１と、ボールネジ２４０と平行に延在する一対のガイドレール２４２と、断面略Ｌ字形状の可動基台２４３とを備えている。可動基台２４３の上部には、昇降手段２９を介して切削手段２５が支持されている。一方、可動基台２４３の下部には一対のガイドレール２４２が摺接し、可動基台２４３の中央部に形成されたナットにはボールネジ２４０が螺合している。モータ２４１によって駆動されたボールネジ２４０が回動することにより、可動基台２４３がガイドレール２４２に沿ってＹ軸方向に移動し、切削手段２５をＹ軸方向に割り出し送りすることができる。
昇降手段２９は、Ｚ軸方向に延在する図示しないボールネジと、ボールネジの一端に接続されたモータ２９０とを少なくとも備え、モータ２９０が駆動することにより、ボールネジが回動し、切削手段２５をＺ軸方向に昇降させることができる。保持テーブル２１の加工送りの経路上には、被加工物１を分割すべき領域（分割予定ライン２）を検出する撮像手段３０が配設されている。撮像手段３０は、例えばＣＣＤイメージセンサを内蔵したカメラであり、保持テーブル２１に保持された被加工物１を上方から撮像し、パターンマッチング等の画像処理を行うことで分割予定ライン２を検出することができる。
切削手段２５は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル２５０と、スピンドル２５０を回転可能に支持するスピンドルハウジング２５１と、スピンドル２５０の先端に装着された環状の切り刃を備えた切削ブレード２６とを少なくとも備えている。切削手段２５は、スピンドル２５０が回転することにより、切削ブレード２６を所定の速度で回転させる構成となっている。
切削ブレード２６の切り刃は、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素等の砥粒を樹脂や金属等のボンド材で結合して形成され、図８に示すように、その先端部分が鋭角に尖った刃先２６０を有しており、先端部分の断面形状が例えばＶ形状に形成されている。切削ブレード２６の先端角度２６１は、３０°〜６０°の範囲に設定されていることが好ましい。このように、先端部分がＶ形状に形成された切削ブレード２６によれば、細孔５が形成された被加工物１の分割性が高くなる。すなわち、切削ブレード２６の刃先２６０を分割予定ライン２に沿って切り込ませる際に被加工物１の厚み方向の切り込み深さが浅くても、細孔５の開口６側が押し拡がっていき、被加工物１を厚み方向に効率よく分割することができる。
（分割ステップの第１例）
レーザ加工ステップを実施した後、切削装置２０において、切削ブレード２６によって分割予定ライン２に沿って被加工物１の厚み方向の一部を切削することで被加工物１を分割する。分割ステップの第１例は、例えば、図９に示す支持治具４０を介して保持テーブル２１で被加工物１を保持しながら実施される。本実施形態では、レーザ加工ステップの第１例でレーザ加工した被加工物１を分割する場合について説明する。
支持治具４０は、矩形板状に形成され、被加工物１の分割予定ライン２の両側を支持するために分割予定ライン２の伸長方向に沿って伸長した支持部４１と、分割予定ライン２に対応する位置に形成された溝４２とを備えている。分割予定ライン２の両側とは、被加工物１のうち、分割予定ライン２が形成されていない部分であり、分割予定ライン２を挟んだ一対の外側１ｃである。
溝４２は、分割予定ライン２の直下を支持しない間隙であり、図示の例では一方向のみに伸張して形成されている。支持治具４０は、例えば、ゴム、ウレタン等の柔軟部材によって構成されており、被加工物１の分割時において吸引保持面２１ａに対して支持治具４０が沈み込みやすく、被加工物１に対する衝撃を緩和させることができる。このように構成される支持治具４０では、被加工物１の分割予定ライン２の両側（一対の外側１ｃ）を支持部４１で支持するとともに、２つの支持部４１間の溝４２に位置づけられた分割予定ライン２の直下は支持することなく、被加工物１を保持テーブル２１に保持させることができる。
また、支持治具４０は、被加工物１と同等以上のサイズを有し、かつ、保持テーブル２１の吸引保持面２１ａよりも小さいサイズを有していることが好ましい。本実施形態に示す支持治具４０は、被加工物１と略同等のサイズとなっており、分割時に被加工物１が破損しないように支持することができる。なお、支持治具４０のサイズや形状は、分割しようとする被加工物１のサイズや形状に応じて適宜変更すればよい。
保持テーブル２１でテープ４を介してフレーム３と一体となった被加工物１を吸引保持する際には、支持治具４０を保持テーブル２１の吸引保持面２１ａに載置してから、被加工物１の被保持面１ｂに貼着されたテープ４側から支持治具４０の上に載置する。このとき、分割予定ライン２の外側１ｃを支持部４１に位置づけるとともに、分割予定ライン２の直下に溝４２を位置づける。
次いで、支持治具４０の上に載置された被加工物１に貼着されたテープ４が吸引保持面２１ａを覆った状態で被加工物１を保持テーブル２１で吸引保持する。具体的には、図示しない吸引源の吸引力が吸引保持面２１ａを介して支持治具４０に作用すると、図１０に示すように、支持部４１間の溝４２の真上に位置するテープ４が吸引力によって被加工物１の被保持面１ｂから引き剥がされ、溝４２の形状にならって張り付いた状態となる。つまり、溝４２の真上に位置する細孔５の開口６が露出して被加工物１は何もサポートされていない状態となる。テープ４が被保持面１ｂに貼着されていてもよいが、切削ブレード２６で被加工物１を切削する際に、溝４２の真上の部分が何もサポートされていない状態の方が被加工物１の分割性がより向上する。溝４２を挟む２つの支持部４１間の距離Ｈは、被加工物１が分割されることで形成されるチップサイズの１／５〜１／６程度に設定されることが好ましい。
図７に示した撮像手段３０によって分割予定ライン２を検出し、分割予定ライン２と切削ブレード２６との位置合わせを行う。続いて、加工送り手段２３で保持テーブル２１を所定の加工送り速度でＸ軸方向に加工送りしながら、切削ブレード２６を回転させながら、昇降手段２９によって切削ブレード２６を被加工物１の上面１ａから所定の切り込み深さＬだけ切り込ませ、被加工物１の厚み方向の一部を切削する。切削ブレード２６の図８に示した先端角度２６１が例えば６０°に設定されている場合、切り込み深さＬは、被加工物１の厚みの１／５程度（１００μｍ程度）に設定されることが好適である。このようにして被加工物１の厚み方向の一部を切削することにより、細孔５の拡径した開口６側が押し拡がって溝４２の上方に位置する部分が下方に押され、外力に耐えられなくなった被加工物１は分割される。なお、切削ブレード２６の先端角度２６１が鋭角になるほど被加工物１の分割性が向上するが、切削ブレード２６の摩耗量が大きくなるため、被加工物１の材質に応じて先端角度２６１や切り込み深さＬを適宜調整するとよい。
被加工物１の一方向に伸張する分割予定ライン２に沿って切削ブレード２６で切削したら、一度被加工物１を支持治具４０から取り外して９０°回転させ、未切削の分割予定ライン２の直下に溝４２を位置づけたのち、支持治具４０の上に被加工物１を載置し直す。その後、上記同様に、支持治具４０の上に載置された被加工物１に貼着されたテープ４が吸引保持面２１ａを覆った状態で被加工物１を保持テーブル２１で吸引保持しながら、分割予定ライン２に沿って上記同様の切削を行い、被加工物１を個々のチップに分割する。支持治具４０の溝４２は、格子状の分割予定ライン２に対応させて格子状に形成されていてもよい。この場合は、被加工物１の一方向に伸張する分割予定ライン２に沿って切削した後、保持テーブル２１を９０°回転させることにより、未切削の分割予定ライン２の向きを変えて、分割予定ライン２に沿って上記同様の切削を行えばよい。
本実施形態に示した切削ブレード２６は、先端部分の断面形状がＶ形状であるが、この形状に限定されるものではない。例えば、図１１（ａ）に示すように、一方の面に傾斜するテーパ状の外周面２７０を有し、先端部分の断面形状がＶ字の片側形状に形成された切削ブレード２７を用いて分割ステップを実施してもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、先端部分の形状がフラットな刃先２８０を有する切削ブレード２８を用いて分割ステップを実施してもよい。この切削ブレード２８を用いて分割ステップを実施するときの切り込み深さは、被加工物１の厚みの１／２程度（２５０μｍ程度）に設定されることが好ましい。
（分割ステップの第２例）
分割ステップでは、例えば図１２に示す治具テーブル５０を用いて実施してもよい。治具テーブル５０は、被加工物１を支持する支持面５１を含み、分割予定ライン２に対応した溝５２が形成されるとともに溝５２で区画された各領域に被加工物１を吸引する吸引孔５３が形成されている。治具テーブル５０は、図１３に示す治具ベース５４の上に固定される。治具ベース５４の内部には、吸引孔５３に連通する吸引路５５が形成されている。吸引路５５には、バルブ５６を介して吸引源５７に接続されている。バルブ５６を開くことにより、吸引孔５３を通じて支持面５１に吸引力を作用させることができる。また、治具ベース５４には、治具テーブル５０を吸引保持するための吸引孔５８が形成されている。吸引孔５８は、バルブ５６ａを介して吸引源５７ａに接続されている。バルブ５６ａを開くことにより、吸引孔５８を通じて治具ベース５４の上面に吸引力を作用させて治具テーブル５０を吸引保持することができる。このように、治具ベース５４と一体となって構成される治具テーブル５０は、被加工物１を直に吸引保持する保持テーブルとして機能する。
治具テーブル５０を用いて分割ステップを実施する場合には、図１４に示すように、細孔５が分割予定ライン２に沿って形成された被加工物１を被保持面１ｂ側から治具テーブル５０に載置する。このとき、治具テーブル５０の溝５２の上方側に細孔５の開口６を位置づける。続いて、バルブ５６を開いて吸引路５５を通じて吸引孔５３と吸引源５７とを連通させ、治具テーブル５０の支持面５１に吸引力を作用させる。これにより、治具テーブル５０で被加工物１を直に吸引保持する。分割ステップの第２例では、治具テーブル５０で被加工物１を直接吸引保持できるため、上記テープ４を使用しなくてよい。
分割ステップの第１例と同様、切削ブレード２６を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、切削ブレード２６を被加工物１の上面１ａから所定の切り込み深さだけ切り込ませ、被加工物１の厚み方向の一部を切削する。細孔５の拡径した開口６側が押し拡がって溝５２の上方に位置する部分が下方に押され、外力に耐えられなくなった被加工物１は分割される。そして、すべての分割予定ライン２に沿って上記同様の切削を行い、被加工物１を個々のチップに分割する。
このように、本発明に係る加工方法では、被加工物１の厚み方向の一部を切削することにより分割する分割ステップを備えたため、ブレーキング装置等を用いた従来の加工方法に比べて、被加工物１に対する衝撃を小さくすることができ、被加工物１を良好に個々のチップに分割することができる。また、分割ステップでは、切削ブレード２６で被加工物１の厚み方向の一部を切削するだけでよいため、切削ブレード２６で被加工物１を厚み方向に完全切断する場合と比べて加工送り速度を速くすることが可能となり、チップの生産性が向上する。
分割ステップの第１例では、吸引保持面２１ａを有した保持テーブル２１上に被加工物１と同等以上のサイズを有し、かつ吸引保持面２１ａよりも小さいサイズを有する支持治具４０を介して保持テーブル２１で被加工物１を吸引保持するため、分割時の被加工物１に対する衝撃を小さくでき、被加工物１を良好に個々のチップに分割することができる。
また、分割ステップの第２例では、テープ４が貼着されていない被加工物１を治具テーブル５０で直に吸引保持する構成となっているため、分割時の被加工物１に対する衝撃を小さくでき、被加工物１を良好に個々のチップに分割することができる。
１：被加工物 ２：分割予定ライン ３：フレーム ４：テープ ５：細孔
６：開口 ７：変質領域 ８：改質層 ９：クラック
１０：レーザ加工装置 １００：装置ベース １０１：側壁
１１：保持テーブル １１ａ：保持面 １２：フレーム保持手段
１２０：フレーム載置台 １２１：クランプ部
１３：加工送り手段 １３０：ボールネジ １３１：モータ １３２：ガイドレール
１３３：Ｘ軸ベース
１４：割り出し送り手段 １４０：ボールネジ １４１：モータ １４２：ガイドレール
１４３：Ｙ軸ベース
１５：レーザビーム照射手段 １５０：ケーシング １５１：集光器
１５２：集光レンズ １６：撮像手段
１７：昇降手段 １７０：ボールネジ １７１：モータ １７２：ガイドレール
１７３：昇降板
２０：切削装置 ２００：装置ベース ２１：保持テーブル ２１ａ：保持面
２２：フレーム保持手段
２３：加工送り手段 ２３０：ボールネジ ２３１：モータ ２３２：ガイドレール
２３３：Ｘ軸ベース
２４：割り出し送り手段 ２４０：ボールネジ ２４１：モータ ２４２：ガイドレール
２４３：可動基台
２５：切削手段 ２５０：スピンドル ２５１：ハウジング
２６，２７，２８：切削ブレード ２９：昇降手段 ２９０：モータ ３０：撮像手段
４０：支持治具 ４１：支持部 ４２：溝 ５０：治具テーブル ５１：支持部
５２：吸引孔 ５３：溝 ５４：治具ベース ５５：吸引路 ５６，５６ａ：バルブ
５７，５７ａ：吸引源 ５８：吸引孔

Claims (4)

  1. 分割予定ラインが設定された被加工物の加工方法であって、
    被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを該分割予定ラインに沿って照射して被加工物にレーザ加工を施すレーザ加工ステップと、
    該レーザ加工ステップを実施した後、切削ブレードで該分割予定ラインに沿って被加工物の厚み方向の一部を切削することで被加工物を該分割予定ラインに沿って分割する分割ステップと、を備え、
    該分割ステップは、該分割予定ラインの両側を該分割予定ラインの伸長方向に沿って伸長した支持部で支持するとともに該分割予定ラインの直下は支持することなく実施される加工方法。
  2. 前記分割ステップでは、吸引保持面を有した保持テーブル上に被加工物と同等以上のサイズを有し、かつ該吸引保持面よりも小さいサイズを有する支持治具を介して被加工物を該吸引保持面に載置し、
    被加工物の被保持面には該吸引保持面より大きいサイズを有したテープが貼着されており、
    該保持テーブル上に該支持治具を介して載置された被加工物に貼着された該テープが該吸引保持面を覆った状態において該保持テーブルで被加工物を吸引保持する請求項１に記載の加工方法。
  3. 前記分割ステップでは、被加工物を支持する支持面を含み、前記分割予定ラインに対応した溝が形成されるとともに該溝で区画された各領域に被加工物を吸引する吸引孔が形成された治具テーブルで被加工物を直に吸引保持する請求項１に記載の加工方法。
  4. 前記切削ブレードの先端の断面形状はＶ形状である請求項１〜３に記載の加工方法。
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