JP2019102547A

JP2019102547A - 板状物の分割方法及び分割装置

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Publication number: JP2019102547A
Application number: JP2017229458A
Authority: JP
Inventors: 良彰淀; Yoshiaki Yodo; 金艶趙; Kinen Cho; 邱　暁明; Toshiaki Oka; 暁明邱
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-06-24

Abstract

【課題】未分割の領域を抑制することができること。【解決手段】板状物の分割方法は、複数の分割予定ラインに沿った改質層を板状物に形成する分割起点形成ステップＳＴ２と、分割起点形成ステップＳＴ２を実施する前にエキスパンドシートに板状物を貼着するエキスパンドシート貼着ステップＳＴ１と、エキスパンドシートが貼着されて改質層が形成された板状物のエキスパンドシートを拡張し、改質層に沿って板状物を分割する拡張ステップＳＴ３と、拡張ステップＳＴ３を実施した後、板状物の未分割の領域を検出する未分割領域検出ステップＳＴ４と、未分割領域検出ステップＳＴ４で検出された未分割の領域に対してエキスパンドシートを介して超音波振動を付与して分割する超音波振動付与ステップＳＴ５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、複数の分割予定ラインが設定された板状物の分割方法及び分割装置に関する。

ウエーハ等の複数の分割予定ラインが設定された板状物を個々のデバイスに分割する方法として、分割予定ラインに沿って板状物の内部に改質層を形成した後、分割予定ラインに沿って板状物を分割する加工方法が実施されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３参照）。

特開２０１０−２０６１３６号公報特開２０１４−１４３２９７号公報特開２０１２−１４６７４４号公報

しかしながら、例えば、デバイスの大きさが１ｍｍ角以下と小さい場合には、特許文献１及び特許文献２の加工方法は、エキスパンドシートを拡張しても板状物に未分割の領域が発生することがある。そこで、特許文献３の加工方法は、スキージを用いて板状物を分割するが、依然未分割の領域が発生することがあり、改善が切望されている。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、未分割の領域を抑制することができる板状物の分割方法及び分割装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の板状物の分割方法は、複数の分割予定ラインが設定された板状物の分割方法であって、複数の該分割予定ラインに沿った分割起点を板状物に形成する分割起点形成ステップと、該分割起点形成ステップを実施する前または後にエキスパンドシートに板状物を貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、該エキスパンドシートが貼着されて分割起点が形成された板状物の該エキスパンドシートを拡張し、該分割起点に沿って板状物を分割する拡張ステップと、該拡張ステップを実施した後、板状物の未分割の領域を検出する未分割領域検出ステップと、該未分割領域検出ステップで検出された未分割の領域に対して該エキスパンドシートを介して超音波振動を付与して分割する超音波振動付与ステップと、を備えたことを特徴とする。

前記板状物の分割方法において、該超音波振動付与ステップは、板状物に熱応力を付与しつつ実施されても良い。

本発明の分割装置は、複数の分割予定ラインに沿って分割起点が形成されるとともにエキスパンドシート上に貼着された板状物を分割する分割装置であって、板状物が貼着されたエキスパンドシートを拡張する拡張手段と、板状物の未分割の領域を検出する未分割領域検出手段と、該エキスパンドシートを介して板状物に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、該超音波振動付与手段を該未分割の領域に位置づける位置づけ手段と、を備え、該超音波振動付与手段は、該分割予定ラインの伸長方向に伸長したライン状の振動伝達部材を有することを特徴とする。

前記分割装置において、板状物に熱応力を付与する熱応力付与手段を更に備えても良い。

本発明は、未分割の領域が発生することを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る板状物の分割方法及び分割装置の加工対象の板状物の一例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係る板状物の分割方法の流れを示すフローチャートである。図３は、図２に示された板状物の分割方法のエキスパンドシート貼着ステップ後の板状物を示す斜視図である。図４は、図２に示された板状物の分割方法の分割起点形成ステップを示す側断面図である。図５は、図２に示された板状物の分割方法の拡張ステップ等で用いられる分割装置の構成例を示す斜視図である。図６は、図５に示された分割装置の超音波振動付与ユニットの構成例を示す斜視図である。図７は、図２に示された板状物の分割方法の拡張ステップにおいて板状物を分割装置に保持した状態の側断面図である。図８は、図２に示された板状物の分割方法の拡張ステップにおいて板状物に貼着されたエキスパンドシートを拡張した状態を示す側断面図である。図９は、図２に示された板状物の分割方法の未分割領域検出ステップにおける分割装置の側断面図である。図１０は、図２に示された板状物の分割方法の超音波振動付与ステップにおける分割装置の側断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る板状物の分割方法及び分割装置を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る板状物の分割方法及び分割装置の加工対象の板状物の一例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係る板状物の分割方法の流れを示すフローチャートである。

実施形態１に係る板状物の分割方法は、図１に示す板状物１の分割方法である。実施形態１では、板状物１は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素又はＳｉＣ（炭化ケイ素）などを基板２とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。板状物１は、図１に示すように、互いに交差する複数の直線状の分割予定ライン３が設定されている。板状物１は、複数の分割予定ライン３で区画された各領域にそれぞれデバイス４が形成された表面５を有する。また、本発明では、板状物１は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の各種の加工が施される被加工物に限らず、例えば、ガラス板やセラミック板等の板状の物であれば如何なるものであっても良い。また、実施形態１では、デバイス４は、一辺が０．１ｍｍ角以上でかつ１ｍｍ角以下に形成されているが、本発明では、デバイス４の大きさは、これに限定されない。また、本発明は、一辺が１ｍｍ角以下、特に、一辺が０．１ｍｍ角以上でかつ０．５ｍｍ角以下のデバイス４に板状物１を分割する際に好適である。

実施形態１に係る板状物の分割方法は、板状物１を分割予定ライン３に沿って分割して、個々のデバイス４に分割する方法である。板状物の分割方法は、図２に示すように、エキスパンドシート貼着ステップＳＴ１と、分割起点形成ステップＳＴ２と、拡張ステップＳＴ３と、未分割領域検出ステップＳＴ４と、超音波振動付与ステップＳＴ５とを備える。

（エキスパンドシート貼着ステップ）
図３は、図２に示された板状物の分割方法のエキスパンドシート貼着ステップ後の板状物を示す斜視図である。エキスパンドシート貼着ステップＳＴ１は、分割起点形成ステップＳＴ２を実施する前に、エキスパンドシート１０に板状物１を貼着するステップである。

エキスパンドシート１０は、伸縮性を有する合成樹脂で構成されている。実施形態１において、エキスパンドシート貼着ステップＳＴ１では、図３に示すように、外周縁に環状フレーム１１が貼着されたエキスパンドシート１０を板状物１の表面５の裏側の裏面６に貼着する。エキスパンドシート貼着ステップＳＴ１では、エキスパンドシート１０を板状物１の裏面６に貼着すると、分割起点形成ステップＳＴ２に進む。

（分割起点形成ステップ）
図４は、図２に示された板状物の分割方法の分割起点形成ステップを示す側断面図である。分割起点形成ステップＳＴ２は、複数の分割予定ライン３に沿った分割起点である改質層７を板状物１の内部に形成するステップである。なお、改質層７とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。実施形態１では、改質層７は、機械的な強度が基板２の他の部分よりも低い。

分割起点形成ステップＳＴ２では、オペレータ等が、板状物１に対して透過性を有する波長のレーザー光線２０を照射するレーザー加工装置２１のチャックテーブル２２のポーラス状の保持面２３上に、図４に示すように、板状物１の表面５を載置する。実施形態１において、分割起点形成ステップＳＴ２では、板状物１の表面５が直接チャックテーブル２２の保持面２３と接触して損傷する事を防ぐため、オペレータ等が、チャックテーブル２２のポーラス状の保持面２３と板状物１との間に樹脂製のポーラスシートを介在させても良い。なお、図４は、樹脂製のポーラスシートを省略している。

次に、分割起点形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２１が、図示しない真空吸引経路を介してチャックテーブル２２に接続された真空吸引源により、保持面２３を吸引して、板状物１をチャックテーブル２２の保持面２３で吸引保持する。また、分割起点形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２１が、チャックテーブル２２の周囲でかつ保持面２３よりも低い位置に設けられたクランプ部２４を図示しないエアーアクチュエータにより駆動して、クランプ部２４で環状フレーム１１を挟み込んで固定する。

そして、分割起点形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２１が、図示しない赤外線カメラを有した撮像ユニットが取得した画像に基づいて、板状物１のアライメントを遂行する。その後、分割起点形成ステップＳＴ２では、レーザー加工装置２１が、チャックテーブル２２とレーザー光線照射ユニット２５とを相対的に移動させながら、図４に示すように、板状物１に対して透過性を有する波長のレーザー光線２０を板状物１の内部に集光点を合わせて裏面６側からエキスパンドシート１０越しに分割予定ライン３に沿って照射する。これにより、レーザー加工装置２１が、分割予定ライン３に沿った改質層７を板状物１の内部に形成する。分割起点形成ステップＳＴ２では、全ての分割予定ライン３に沿って板状物１の内部に改質層７を形成すると、拡張ステップＳＴ３に進む。

（拡張ステップ）
図５は、図２に示された板状物の分割方法の拡張ステップ等で用いられる分割装置の構成例を示す斜視図である。図６は、図５に示された分割装置の超音波振動付与ユニットの構成例を示す斜視図である。図７は、図２に示された板状物の分割方法の拡張ステップにおいて板状物を分割装置に保持した状態の側断面図である。図８は、図２に示された板状物の分割方法の拡張ステップにおいて板状物に貼着されたエキスパンドシートを拡張した状態を示す側断面図である。

拡張ステップＳＴ３は、図５に示す分割装置３０を用いて、エキスパンドシート１０が貼着されて改質層７が形成された板状物１のエキスパンドシート１０を拡張し、改質層７に沿って板状物１を分割するステップである。分割装置３０は、拡張ステップＳＴ３、未分割領域検出ステップＳＴ４及び超音波振動付与ステップＳＴ５において用いられている。

分割装置３０は、複数の分割予定ライン３に沿って改質層７が形成されるとともにエキスパンドシート１０上に貼着された板状物１を分割する装置である。分割装置３０は、図５に示すように、円盤状の装置本体３１と、拡張手段である拡張ユニット３２と、未分割領域検出手段である未分割領域検出ユニット３３と、超音波振動付与手段である超音波振動付与ユニット３４と、を備える。

拡張ユニット３２は、板状物１が貼着されたエキスパンドシート１０を拡張する手段である。拡張ユニット３２は、リング状のフレーム載置プレート３５と、複数のクランプ部３６と、昇降用シリンダ３７と、拡張ドラム３８とを備える。フレーム載置プレート３５は、内外径が環状フレーム１１の内外径と略等しく形成され、上面３５１が水平方向と平行に平坦に形成されている。フレーム載置プレート３５は、上面３５１に環状フレーム１１が載置される。

複数のクランプ部３６は、フレーム載置プレート３５の周方向に等間隔に配置され、フレーム載置プレート３５の外周面に取り付けられている。クランプ部３６は、フレーム載置プレート３５の上面３５１に載置された環状フレーム１１をクランプする。

昇降用シリンダ３７は、フレーム載置プレート３５の周方向に等間隔に配置され、シリンダ３７１が装置本体３１に取り付けられ、シリンダ３７１から伸縮自在なピストンロッド３７２がフレーム載置プレート３５に取り付けられている。昇降用シリンダ３７は、シリンダ３７１からピストンロッド３７２が伸縮されることで、フレーム載置プレート３５を鉛直方向に沿って昇降させる。

拡張ドラム３８は、円筒状に形成され、外径がフレーム載置プレート３５の上面３５１に載置される環状フレーム１１の内径よりも小さく、内径がエキスパンドシート１０に貼着される板状物１の外径よりも大きく形成されている。拡張ドラム３８は、装置本体３１上に固定され、フレーム載置プレート３５と同軸となる位置に配置されて、上端３８１がフレーム載置プレート３５の上面３５１に載置された環状フレーム１１に貼着されたエキスパンドシート１０に接触可能な位置に配置されている。拡張ドラム３８の上端３８１は、昇降用シリンダ３７のピストンロッド３７２が伸張して、上死点に位置するフレーム載置プレート３５の上面３５１と同一平面上に配置され、昇降用シリンダ３７のピストンロッド３７２が縮小して、下死点に位置するフレーム載置プレート３５の上面３５１よりも上方に配置されている。

拡張ユニット３２は、昇降用シリンダ３７のピストンロッド３７２が伸張して上死点に位置するフレーム載置プレート３５の上面３５１に載置された環状フレーム１１をクランプ部３６でクランプする。拡張ユニット３２は、昇降用シリンダ３７のピストンロッド３７２を縮小して、拡張ドラム３８の上端３８１をエキスパンドシート１０に当接させて、エキスパンドシート１０を面方向に拡張して、板状物１を改質層７に沿って個々のデバイス４へと分割する。

未分割領域検出ユニット３３は、拡張ユニット３２により改質層７に沿って分割された板状物１の分割予定ライン３のうちの未分割の領域８（図８、図９及び図１０に示す）を検出する手段である。未分割領域検出ユニット３３は、発光ユニット３９と、撮像ユニット４０と、制御ユニット４１とを備える。

発光ユニット３９は、図示しない移動ユニットにより拡張ドラム３８内で水平方向に沿って移動自在に配置され、拡張ユニット３２により拡張されたエキスパンドシート１０に光を照射する。撮像ユニット４０は、拡張ユニット３２により拡張されたエキスパンドシート１０に貼着された板状物１の上方に配置され、拡張ユニット３２により拡張されたエキスパンドシート１０に貼着された板状物１を撮像するものである。撮像ユニット５０は、拡張ユニット３２により拡張されたエキスパンドシート１０に貼着された板状物１を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやラインセンサカメラ等により構成される。撮像ユニット４０は、撮像した画像を制御ユニット４１に出力する。

未分割領域検出ユニット３３は、拡張ユニット３２の昇降用シリンダ３７のピストンロッド３７２が縮小して、エキスパンドシート１０が拡張された状態で、発光ユニット３９が拡張されたエキスパンドシート１０に光を照射し、撮像ユニット４０が拡張されたエキスパンドシート１０に貼着された板状物１を撮像して、撮像して得た画像を制御ユニット４１に出力する。なお、撮像ユニット４０が撮像した画像では、板状物１の複数の分割予定ライン３のうち改質層７に沿って分割された領域では発光ユニット３９が照射した光が隣接するデバイス４間の間隙を通過して明るく撮像され、板状物１の複数の分割予定ライン３のうち未分割の領域８では発光ユニット３９が照射した光が通過せずに暗く撮像される。制御ユニット４１は、撮像ユニット４０が撮像して得た画像から板状物１の複数の分割予定ライン３のうち発光ユニット３９が照射した光が通過せずに暗い領域を、未分割の領域８として抽出して、分割予定ライン３の未分割の領域８の位置を記憶する。

また、制御ユニット４１は、分割装置３０の各構成要素をそれぞれ制御して、拡張ステップＳＴ３と、未分割領域検出ステップＳＴ４と、超音波振動付与ステップＳＴ５とを分割装置３０に実施させるものである。なお、制御ユニット４１は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット４１の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、分割装置３０を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して分割装置３０の各構成要素に出力する。

制御ユニット４１は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示ユニットと、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットと、図示しない報知ユニットとが接続されている。入力ユニットは、表示ユニットに設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。

超音波振動付与ユニット３４は、エキスパンドシート１０を介して板状物１の分割予定ライン３の未分割の領域８に対して超音波振動を付与する手段である。超音波振動付与ユニット３４は、図５に示すように、拡張ドラム３８内に配置されている。超音波振動付与ユニット３４は、図６に示すように、昇降用シリンダ４２と、超音波振動部４３とを備える。昇降用シリンダ４２は、シリンダ４２１と、シリンダ４２１から伸縮自在なピストンロッド４２２とを備える。シリンダ４２１は、鉛直方向の下方に配置され、ピストンロッド４２２は、シリンダ４２１から伸張すると上端が鉛直方向に沿って上昇するように配置されている。

超音波振動部４３は、昇降用シリンダ４２のピストンロッド４２２の上端に取り付けられている。超音波振動部４３は、昇降用シリンダ４２のピストンロッド４２２の上端に取り付けられたロッド固定部材４３１と、絶縁材ボンド４３２，４３３と、電極板４３４，４３５と、超音波振動子４３６と、伝達部材４３７と、振動伝達部材４３８とを有する。

絶縁材ボンド４３２，４３３は、絶縁性を有する合成樹脂で構成されている。電極板４３４，４３５は、導電性を有する金属等で構成されている。超音波振動子４３６は、圧電効果を利用して、電圧を力に変換する圧電素子である。超音波振動子４３６は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｉ，Ｔｉ）Ｏ_３）、リチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、又はニオブ酸ナトリウム（ＮａＮｂＯ_３）等で構成される。

ロッド固定部材４３１と、絶縁材ボンド４３２，４３３と、電極板４３４，４３５と、超音波振動子４３６と、伝達部材４３７とは、外径が等しい円板又は円柱状に形成されている。実施形態１において、超音波振動部４３は、ロッド固定部材４３１と一方の絶縁材ボンド４３２と一方の電極板４３４と超音波振動子４３６と他方の電極板４３５と他方の絶縁材ボンド４３３と伝達部材４３７とが下方から上方に向かって順に積層されている。振動伝達部材４３８は、伝達部材４３７の上面に配置され、直線状即ち分割予定ライン３の伸張方向に沿って伸張したライン状に形成されている。また、振動伝達部材４３８の伝達部材４３７の上面からの突出量（即ち、振動伝達部材４３８の幅）は、振動伝達部材４３８の全長に亘って一定である。

また、一方の電極板４３４は、アースに接続され、他方の電極板４３５は、電圧調整手段４４１を有する増幅器４４と、周波数調整手段４５とを介して交流電源４６に接続されている。交流電源４６は、周波数調整手段４５と増幅器４４とを介して、他方の電極板４３５に交流電力を印加する。周波数調整手段４５は、交流電源４６が他方の電極板４３５に印加する交流電力の周波数を調整する。増幅器４４は、交流電源４６が他方の電極板４３５に印加する交流電力を増幅するとともに、電圧調整手段４４１が交流電源４６が他方の電極板４３５に印加する交流電力の電圧値を調整する。

超音波振動部４３は、交流電源４６からの交流電力を周波数調整手段４５及び増幅器４４を介して他方の電極板４３５に印加することにより、他方の電極板４３５に印加される交流電力の周波数に応じた周波数で振動伝達部材４３８を鉛直方向に沿って振動（以下、超音波振動と記す）させるとともに、他方の電極板４３５に印加される交流電力の電圧値に応じた振幅で振動伝達部材４３８を鉛直方向に沿って超音波振動させる。

また、分割装置３０は、図６に示すように、位置づけ手段である位置づけユニット４７を備える。位置づけユニット４７は、超音波振動付与ユニット３４の振動伝達部材４３８を分割予定ライン３の未分割の領域８の直下に位置づける手段である。位置づけユニット４７は、昇降用シリンダ４２のシリンダ４２１に取り付けられたシリンダ取付部材４７１と、シリンダ取付部材４７１をＸ軸方向とＹ軸方向とに沿って移動させるとともにＺ軸方向と平行な軸心回りに回転させる移動ユニット４７２とを備える。なお、Ｘ軸方向とＹ軸方向との双方は、水平方向と平行であるとともに、互いに直交している。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向とＹ軸方向との双方と直交して、鉛直方向と平行である。

位置づけユニット４７は、制御ユニット４１により移動ユニット４７２が制御されて、拡張ユニット３２により拡張されたエキスパンドシート１０に貼着された板状物１の複数の分割予定ライン３のうちの未分割の領域８の直下に超音波振動付与ユニット３４の振動伝達部材４３８を位置付ける。超音波振動付与ユニット３４は、制御ユニット４１により昇降用シリンダ４２のピストンロッド４２２が伸張されて、振動伝達部材４３８がエキスパンドシート１０を介して未分割の領域８に接触された後、交流電源４６からの交流電力が他方の電極板４３５に印加される。超音波振動付与ユニット３４は、超音波振動子４３６の振動を振動伝達部材４３８を介して未分割の領域８に付与して、改質層７により強度が低下された未分割の領域８を分割予定ライン３に沿って分割する。

また、分割装置３０は、図５に示すように、熱応力付与手段である熱応力付与ユニット４８を備える。熱応力付与ユニット４８は、分割予定ライン３の未分割の領域８を加熱して、未分割の領域８に熱応力を付与する手段である。熱応力付与ユニット４８は、図示しない移動ユニットによりＸ軸方向とＹ軸方向とに沿って移動自在に設けられ、移動ユニットが制御ユニットに制御されることにより超音波振動付与ユニット３４が未分割の領域８に超音波振動を付与する際に、超音波振動付与ユニット３４が超音波振動を付与する未分割の領域８の直上に配置される。熱応力付与ユニット４８は、加熱された気体（例えば、７０℃の温風）を吹きつける、又は未分割の領域８の周りの雰囲気を加熱するヒータ又はランプにより構成されている。熱応力付与ユニット４８は、超音波振動付与ユニット３４が超音波振動を付与する未分割の領域８を加熱して、板状物１の内部に熱応力を付与する。

拡張ステップＳＴ３では、オペレータ等が、改質層７が分割予定ライン３に沿って形成された板状物１を図５に示す分割装置３０に搬送し、図７に示すように、環状フレーム１１を分割装置３０のピストンロッド３７２が伸張した昇降用シリンダ３７により上死点に位置するフレーム載置プレート３５に載置する。拡張ステップＳＴ３では、分割装置３０の制御ユニット４１は、クランプ部３６に環状フレーム１１をクランプさせて、環状フレーム１１を介して板状物１を固定する。このとき、図７に示すように、分割装置３０の円筒状の拡張ドラム３８の上端３８１がエキスパンドシート１０に当接する。

拡張ステップＳＴ３では、図８に示すように、分割装置３０の制御ユニット４１が、昇降用シリンダ３７のピストンロッド３７２を縮小させて、フレーム載置プレート３５とクランプ部３６とを下降させる。すると、エキスパンドシート１０が拡張ドラム３８の上端３８１に当接しているために、エキスパンドシート１０が面方向に拡張される。拡張ステップＳＴ３では、エキスパンドシート１０の拡張の結果、エキスパンドシート１０に放射状に引張力が作用する。このように板状物１の裏面６に貼着されたエキスパンドシート１０に放射状に引張力が作用すると、板状物１は、分割予定ライン３に沿って改質層７が形成されているので、分割予定ライン３に沿って形成された改質層７を基点として、分割予定ライン３に沿って分割されるとともに、デバイス４間が広がり、デバイス４間に間隔が形成される。

拡張ステップＳＴ３では、分割装置３０の制御ユニット４１は、エキスパンドシート１０を一定時間拡張すると、未分割領域検出ステップＳＴ４に進む。また、拡張ステップＳＴ３では、改質層７の強度のばらつき等によって、エキスパンドシート１０の引張力が全ての改質層７に均等に作用せずに、複数の分割予定ライン３のうち改質層７に沿って分割されない未分割の領域８が生じることがある。なお、実施形態では、未分割の領域８は、図８中の左から三つ目の分割予定ライン３で生じている。

（未分割領域検出ステップ）
図９は、図２に示された板状物の分割方法の未分割領域検出ステップにおける分割装置の側断面図である。未分割領域検出ステップＳＴ４は、拡張ステップＳＴ３を実施した後、板状物１の分割予定ライン３のうちの未分割の領域８を検出するステップである。

未分割領域検出ステップＳＴ４では、図９に示すように、分割装置３０の制御ユニット４１は、フレーム載置プレート３５とクランプ部３６とを下降させた状態で、発光ユニット３９を拡張ドラム３８の中央に配置して、発光ユニット３９を点灯させて、撮像ユニット４０で分割装置３０に保持された板状物１を撮像する。未分割領域検出ステップＳＴ４では、分割装置３０の制御ユニット４１は、撮像ユニット４０が撮像して得た画像から分割予定ライン３の位置を検出するとともに、分割予定ライン３のうち光量が予め設定された所定値よりも低い即ち暗く撮像された未分割の領域８を検出して、未分割の領域８の位置を記憶する。

未分割領域検出ステップＳＴ４では、分割装置３０の制御ユニット４１は、撮像ユニット４０が撮像して得た画像から未分割の領域８を検出する動作を完了すると、超音波振動付与ステップＳＴ５に進む。また、実施形態１に係る板状物の分割方法では、分割装置３０の制御ユニット４１は、未分割領域検出ステップＳＴ４において、未分割の領域８を検出しなかった場合、超音波振動付与ステップＳＴ５を実施することなく、板状物の分割方法を終了する。

(超音波振動付与ステップ)
図１０は、図２に示された板状物の分割方法の超音波振動付与ステップにおける分割装置の側断面図である。超音波振動付与ステップＳＴ５は、未分割領域検出ステップＳＴ４で未分割の領域８を検出した場合に、検出された未分割の領域８に対してエキスパンドシート１０を介して超音波振動を付与して分割するステップである。

超音波振動付与ステップＳＴ５では、分割装置３０の制御ユニット４１は、図１０に示すように、図示しない移動ユニットに未分割の領域８の直上に熱応力付与ユニット４８を位置付け、かつ位置づけユニット４７に超音波振動付与ユニット３４の振動伝達部材４３８を未分割の領域８の直下に位置づけるとともに、振動伝達部材４３８を未分割の領域８と平行に位置づける。超音波振動付与ステップＳＴ５では、分割装置３０の制御ユニット４１は、昇降用シリンダ４２のピストンロッド４２２を伸張させて、振動伝達部材４３８をエキスパンドシート１０を介して未分割の領域８に接触させる。超音波振動付与ステップＳＴ５では、分割装置３０の制御ユニット４１は、熱応力付与ユニット４８に未分割の領域８を加熱させて、板状物１に熱応力を付与しつつ実施する。

超音波振動付与ステップＳＴ５では、分割装置３０の制御ユニット４１は、超音波振動付与ユニット３４の他方の電極板４３５に交流電源４６からの交流電力を印加して、超音波振動子４３６を超音波振動させ、超音波振動子４３６の超音波振動を振動伝達部材４３８を介して未分割の領域８に付与する。未分割の領域８に超音波振動を付与すると、未分割の領域８が改質層７に沿って分割する。超音波振動付与ステップＳＴ５では、分割装置３０の制御ユニット４１は、前述した工程を繰り返して、未分割領域検出ステップＳＴ４において検出された未分割の領域８に順に超音波振動を付与する。超音波振動付与ステップＳＴ５では、分割装置３０の制御ユニット４１は、未分割領域検出ステップＳＴ４において検出された未分割の領域８の全てに超音波振動を付与すると、板状物の分割方法を終了する。なお、個々に分割されたデバイス４は、ピックアップ装置によりエキスパンドシート１０から取り外される。

以上説明したように、実施形態１に係る板状物の分割方法及び分割装置３０は、拡張ステップＳＴ３を実施した後に超音波振動付与ステップＳＴ５において、未分割の領域８に超音波振動を付与するので、板状物１を各分割予定ライン３に沿って分割することができる。その結果、板状物の分割方法及び分割装置３０は、板状物１の未分割の領域８を抑制することができる。

また、板状物の分割方法及び分割装置３０は、拡張ステップＳＴ３を実施した後に、未分割領域検出ステップＳＴ４で未分割の領域８を検出した場合に、超音波振動付与ステップＳＴ５において未分割の領域８に超音波振動を付与する。その結果、板状物の分割方法及び分割装置３０は、全ての分割予定ライン３に超音波振動を付与することのみによって分割予定ライン３に沿って分割する場合よりも超音波振動を付与する時間を抑制でき、効率的に板状物１を分割予定ライン３に沿って分割することができる。

また、板状物の分割方法及び分割装置３０は、超音波振動付与ユニット３４の振動伝達部材４３８が分割予定ライン３の伸張方向に沿って伸張したライン状に形成されている。また、板状物の分割方法及び分割装置３０は、超音波振動付与ステップＳＴ５において、振動伝達部材４３８を未分割の領域８の直下に位置づけるとともに、振動伝達部材４３８を未分割の領域８と平行に位置づけて、振動伝達部材４３８をエキスパンドシート１０を介して未分割の領域８に接触させる。このために、板状物の分割方法及び分割装置３０は、円形の部材の表面を板状物１の裏面６等に接触させて超音波振動を付与する場合よりも、未分割の領域８に直接、効率的に超音波振動を付与することができ、未分割の領域８をより確実に分割することができる。その結果、板状物の分割方法及び分割装置３０は、板状物１が例えばサファイア又はＳｉＣ等の硬質な材料で構成されていても、板状物１を分割予定ライン３に沿って分割することができるとともに、例えば１ｍｍ角以下のデバイス４に分割する場合等の板状物１を例えば、１ｍｍ以下毎に分割する場合にも、板状物１を分割予定ライン３に沿って分割することができる。

また、分割装置３０は、板状物１の未分割の領域８を加熱する熱応力付与ユニット４８を備えて、板状物の分割方法は、超音波振動付与ステップＳＴ５において、超音波振動を付与することに加え、板状物１の内部に熱応力を付与しつつ実施するので、未分割の領域８を確実に分割することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、実施形態１では、エキスパンドシート貼着ステップＳＴ１は、分割起点形成ステップＳＴ２を実施する前に実施されるが、本発明では、分割起点形成ステップＳＴ２を実施した後に実施されても良い。

また、実施形態１では、分割起点形成ステップＳＴ２において、分割起点である改質層７を板状物１の内部に形成したが、本発明では、板状物１の表面５側に切削加工を施して、表面５から凹の切削溝を分割起点として分割予定ライン３に沿って形成しても良い。また、本発明では、板状物１の表面５側にレーザーアブレーション加工を施して、表面５から凹のレーザー加工溝を分割起点として分割予定ライン３に沿って形成しても良い。

また、本発明では、エキスパンドシート１０越しではなく板状物１の表面５側にレーザー光線を照射して、分割起点である改質層７を分割予定ライン３に沿って板状物１の内部に形成しても良い。また、本発明では、超音波振動付与ステップＳＴ５を実施した後、再度、未分割領域検出ステップＳＴ４を実施し、未分割領域検出ステップＳＴ４において未分割の領域８を検出しなくなるまで、未分割領域検出ステップＳＴ４と超音波振動付与ステップＳＴ５とを繰り返し実施しても良い。

１板状物
３分割予定ライン
７改質層（分割起点）
８未分割の領域
１０エキスパンドシート
３０分割装置
３２拡張ユニット（拡張手段）
３３未分割領域検出ユニット（未分割領域手段）
３４超音波振動付与ユニット（超音波振動付与手段）
４７位置づけユニット（位置づけ手段）
４８熱応力付与ユニット（熱応力付与手段）
４３８振動伝達部材
ＳＴ１エキスパンドシート貼着ステップ
ＳＴ２分割起点形成ステップ
ＳＴ３拡張ステップ
ＳＴ４未分割領域検出ステップ
ＳＴ５超音波振動付与ステップ

Claims

複数の分割予定ラインが設定された板状物の分割方法であって、
複数の該分割予定ラインに沿った分割起点を板状物に形成する分割起点形成ステップと、
該分割起点形成ステップを実施する前または後にエキスパンドシートに板状物を貼着するエキスパンドシート貼着ステップと、
該エキスパンドシートが貼着されて分割起点が形成された板状物の該エキスパンドシートを拡張し、該分割起点に沿って板状物を分割する拡張ステップと、
該拡張ステップを実施した後、板状物の未分割の領域を検出する未分割領域検出ステップと、
該未分割領域検出ステップで検出された未分割の領域に対して該エキスパンドシートを介して超音波振動を付与して分割する超音波振動付与ステップと、を備えた板状物の分割方法。
該超音波振動付与ステップは、板状物に熱応力を付与しつつ実施される、請求項１に記載の分割方法。
複数の分割予定ラインに沿って分割起点が形成されるとともにエキスパンドシート上に貼着された板状物を分割する分割装置であって、
板状物が貼着されたエキスパンドシートを拡張する拡張手段と、
板状物の未分割の領域を検出する未分割領域検出手段と、
該エキスパンドシートを介して板状物に超音波振動を付与する超音波振動付与手段と、
該超音波振動付与手段を該未分割の領域に位置づける位置づけ手段と、を備え、
該超音波振動付与手段は、該分割予定ラインの伸長方向に伸長したライン状の振動伝達部材を有する、分割装置。
板状物に熱応力を付与する熱応力付与手段を更に備えた、請求項３に記載の分割装置。