JP2019196285A - チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エキスパンドシートを用いることなく板状の被加工物を分割して複数のチップを製造できるチップの製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板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に沿ってチップ領域にのみ照射し、チップ領域の分割予定ラインに沿う第１改質層を形成する第１レーザ加工ステップと、ガラス基板に対して透過性を有する波長のレーザビームをチップ領域と外周余剰領域との境界に沿って照射し、この境界に沿う第２改質層を形成する第２レーザ加工ステップと、ガラス基板に力を付与してガラス基板を個々のチップへと分割する分割ステップと、を含み、分割ステップでは、一度の冷却または加熱により力を付与してガラス基板を個々のチップへと分割する。【選択図】図７

Description

本発明は、板状の被加工物を分割して複数のチップを製造するチップの製造方法に関する。

ウェーハに代表される板状の被加工物（ワーク）を複数のチップへと分割するために、透過性のあるレーザビームを被加工物の内部に集光させて、多光子吸収により改質された改質層（改質領域）を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。改質層は、他の領域に比べて脆いので、分割予定ライン（ストリート）に沿って改質層を形成してから被加工物に力を加えることで、この改質層を起点に被加工物を複数のチップへと分割できる。

改質層が形成された被加工物に力を加える際には、例えば、伸張性のあるエキスパンドシート（エキスパンドテープ）を被加工物に貼って拡張する方法が採用される（例えば、特許文献２参照）。この方法では、通常、レーザビームを照射して被加工物に改質層を形成する前に、エキスパンドシートを被加工物に貼り、その後、改質層を形成してからエキスパンドシートを拡張して被加工物を複数のチップへと分割する。

特開２００２−１９２３７０号公報 特開２０１０−２０６１３６号公報

ところが、上述のようなエキスパンドシートを拡張する方法では、使用後のエキスパンドシートを再び使用することができないので、チップの製造に要する費用も高くなり易い。特に、粘着材がチップに残留し難い高性能なエキスパンドシートは、価格も高いので、そのようなエキスパンドシートを用いると、チップの製造に要する費用も高くなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エキスパンドシートを用いることなく板状の被加工物を分割して複数のチップを製造できるチップの製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、交差する複数の分割予定ラインによってチップとなる複数の領域に区画されたチップ領域と、該チップ領域を囲む外周余剰領域と、を有するガラス基板から複数の該チップを製造するチップの製造方法であって、ガラス基板を保持テーブルで直に保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後に、ガラス基板に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持されたガラス基板の内部に位置づけるように該分割予定ラインに沿ってガラス基板の該チップ領域にのみ該レーザビームを照射し、該チップ領域の該分割予定ラインに沿って第１改質層を形成するとともに、該外周余剰領域を該第１改質層が形成されていない補強部とする第１レーザ加工ステップと、該保持ステップを実施した後に、ガラス基板に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持されたガラス基板の内部に位置づけるように該チップ領域と該外周余剰領域との境界に沿って該レーザビームを照射し、該境界に沿って第２改質層を形成する第２レーザ加工ステップと、該第１レーザ加工ステップ及び該第２レーザ加工ステップを実施した後に、該保持テーブルからガラス基板を搬出する搬出ステップと、該搬出ステップを実施した後に、ガラス基板に力を付与してガラス基板を個々の該チップへと分割する分割ステップと、を備え、該分割ステップでは、一度の冷却または加熱により該力を付与してガラス基板を個々の該チップへと分割するチップの製造方法が提供される。

本発明の一態様において、該第１レーザ加工ステップ及び該第２レーザ加工ステップを実施した後、該分割ステップを実施する前に、該補強部を除去する補強部除去ステップを更に備えても良い。また、本発明の一態様において、該保持テーブルの上面は、柔軟な材料によって構成されており、該保持ステップでは、該柔軟な材料でガラス基板の表面側を保持しても良い。

本発明の一態様に係るチップの製造方法では、ガラス基板を保持テーブルで直に保持した状態で、ガラス基板のチップ領域にのみレーザビームを照射して、分割予定ラインに沿う第１改質層を形成し、チップ領域と外周余剰領域との境界にレーザビームを照射して、境界に沿う第２改質層を形成した後、一度の冷却または加熱により力を付与してガラス基板を個々のチップへと分割するので、ガラス基板に力を加えて個々のチップへと分割するためにエキスパンドシートを用いる必要がない。このように、本発明の一態様に係るチップの製造方法によれば、エキスパンドシートを用いることなく板状の被加工物であるガラス基板を分割して複数のチップを製造できる。

また、本発明の一態様に係るチップの製造方法では、ガラス基板のチップ領域にのみレーザビームを照射して分割予定ラインに沿う第１改質層を形成するとともに、外周余剰領域を第１改質層が形成されていない補強部とするので、この補強部によってチップ領域は補強される。よって、搬送等の際に加わる力によってガラス基板が個々のチップへと分割されてしまい、ガラス基板を適切に搬送できなくなることもない。

被加工物の構成例を模式的に示す斜視図である。 レーザ加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図３（Ａ）は、保持ステップについて説明するための断面図であり、図３（Ｂ）は、第１レーザ加工ステップについて説明するための断面図である。 第２レーザ加工ステップについて説明するための断面図である。 図５（Ａ）は、改質層が形成された後の被加工物の状態を模式的に示す平面図であり、図５（Ｂ）は、改質層の状態を模式的に示す断面図である。 補強部除去ステップについて説明するための断面図である。 分割ステップについて説明するための断面図である。 変形例に係る保持ステップについて説明するための断面図である。 図９（Ａ）は、変形例に係る分割ステップについて説明するための断面図であり、図９（Ｂ）は、変形例に係る分割ステップでチップ領域を分割する前の被加工物の状態を模式的に示す平面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係るチップの製造方法は、保持ステップ（図３（Ａ）参照）、第１レーザ加工ステップ（図３（Ｂ）等参照）、第２レーザ加工ステップ（図４等参照）、搬出ステップ、補強部除去ステップ（図６参照）、及び分割ステップ（図７参照）を含む。

保持ステップでは、分割予定ラインによって複数の領域に区画されたチップ領域と、チップ領域を囲む外周余剰領域と、を有する被加工物（ワーク）をチャックテーブル（保持テーブル）で直に保持する。第１レーザ加工ステップでは、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、チップ領域の分割予定ラインに沿って改質層（第１改質層）を形成するとともに、外周余剰領域を改質層が形成されていない補強部とする。

第２レーザ加工ステップでは、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、チップ領域と外周余剰領域との境界に沿って改質層（第２改質層）を形成する。搬出ステップでは、チャックテーブルから被加工物を搬出する。補強部除去ステップでは、被加工物から補強部を除去する。分割ステップでは、一度の冷却または加熱により力を付与して被加工物を複数のチップへと分割する。以下、本実施形態に係るチップの製造方法について詳述する。

図１は、本実施形態で使用される被加工物（ワーク）１１の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の誘電体（絶縁体）、又は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ_３）等の強誘電体（強誘電体結晶）でなる円盤状のウェーハ（基板）である。

被加工物１１の表面１１ａ側は、交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１３でチップとなる複数の領域１５に区画されている。なお、以下では、チップとなる複数の領域１５の全てを含む概ね円形の領域をチップ領域１１ｃと呼び、チップ領域１１ｃを囲む環状の領域を外周余剰領域１１ｄと呼ぶ。

チップ領域１１ｃ内の各領域１５には、必要に応じて、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（Laser Diode）、フォトダイオード（Photodiode）、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタ、ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）フィルタ等のデバイスが形成されている。

この被加工物１１を分割予定ライン１３に沿って分割することで、複数のチップが得られる。具体的には、被加工物１１がシリコンウェーハの場合には、例えば、メモリやセンサ等として機能するチップが得られる。被加工物１１がヒ化ガリウム基板やリン化インジウム基板、窒化ガリウム基板の場合には、例えば、発光素子や受光素子等として機能するチップが得られる。

被加工物１１がシリコンカーバイド基板の場合には、例えば、パワーデバイス等として機能するチップが得られる。被加工物１１がサファイア基板の場合には、例えば、発光素子等として機能するチップが得られる。被加工物１１がソーダガラスやホウケイ酸ガラス、石英ガラス等でなるガラス基板の場合には、例えば、光学部品やカバー部材（カバーガラス）として機能するチップが得られる。

被加工物１１がタンタル酸リチウムや、ニオブ酸リチウム等の強誘電体でなる強誘電体基板（強誘電体結晶基板）の場合には、例えば、フィルタやアクチュエータ等として機能するチップが得られる。なお、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ、厚み等に制限はない。同様に、チップとなる領域１５に形成されるデバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。チップとなる領域１５には、デバイスが形成されていなくても良い。

本実施形態に係るチップの製造方法では、被加工物１１として円盤状のガラス基板を用い、複数のチップを製造する。具体的には、まず、この被加工物１１をチャックテーブルで直に保持する保持ステップを行う。図２は、本実施形態で使用されるレーザ加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。

図２に示すように、レーザ加工装置２は、各構成要素が搭載される基台４を備えている。基台４の上面には、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル（保持テーブル）６をＸ軸方向（加工送り方向）及びＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動させる水平移動機構８が設けられている。水平移動機構８は、基台４の上面に固定されＸ軸方向に概ね平行な一対のＸ軸ガイドレール１０を備えている。

Ｘ軸ガイドレール１０には、Ｘ軸移動テーブル１２がスライド可能に取り付けられている。Ｘ軸移動テーブル１２の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１０に概ね平行なＸ軸ボールネジ１４が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ１４の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１６でＸ軸ボールネジ１４を回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１２はＸ軸ガイドレール１０に沿ってＸ軸方向に移動する。Ｘ軸ガイドレール１０に隣接する位置には、Ｘ軸方向においてＸ軸移動テーブル１２の位置を検出するためのＸ軸スケール１８が設置されている。

Ｘ軸移動テーブル１２の表面（上面）には、Ｙ軸方向に概ね平行な一対のＹ軸ガイドレール２０が固定されている。Ｙ軸ガイドレール２０には、Ｙ軸移動テーブル２２がスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸移動テーブル２２の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２０に概ね平行なＹ軸ボールネジ２４が螺合されている。

Ｙ軸ボールネジ２４の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２６が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２６でＹ軸ボールネジ２４を回転させることにより、Ｙ軸移動テーブル２２はＹ軸ガイドレール２０に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸ガイドレール２０に隣接する位置には、Ｙ軸方向においてＹ軸移動テーブル２２の位置を検出するためのＹ軸スケール２８が設置されている。

Ｙ軸移動テーブル２２の表面側（上面側）には、支持台３０が設けられており、この支持台３０の上部には、チャックテーブル６が配置されている。チャックテーブル６の表面（上面）は、上述した被加工物１１の裏面１１ｂ側（又は表面１１ａ側）を吸引、保持する保持面６ａになっている。保持面６ａは、例えば、酸化アルミニウム等の硬度が高い多孔質材で構成されている。ただし、保持面６ａは、ポリエチレンやエポキシ等の樹脂に代表される柔軟な材料で構成されていても良い。

この保持面６ａは、チャックテーブル６の内部に形成された吸引路６ｂ（図３（Ａ）等参照）やバルブ３２（図３（Ａ）等参照）等を介して吸引源３４（図３（Ａ）等参照）に接続されている。チャックテーブル６の下方には、回転駆動源（不図示）が設けられており、チャックテーブル６は、この回転駆動源によってＺ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。

水平移動機構８の後方には、柱状の支持構造３６が設けられている。支持構造３６の上部には、Ｙ軸方向に伸びる支持アーム３８が固定されており、この支持アーム３８の先端部には、被加工物１１に対して透過性を有する波長（吸収され難い波長）のレーザビーム１７（図３（Ｂ）参照）をパルス発振して、チャックテーブル６上の被加工物１１に照射するレーザ照射ユニット４０が設けられている。

レーザ照射ユニット４０に隣接する位置には、被加工物１１の表面１１ａ側又は裏面１１ｂ側を撮像するカメラ４２が設けられている。カメラ４２で被加工物１１等を撮像して形成された画像は、例えば、被加工物１１とレーザ照射ユニット４０との位置等を調整する際に使用される。

チャックテーブル６、水平移動機構８、レーザ照射ユニット４０、カメラ４２等の構成要素は、制御ユニット（不図示）に接続されている。制御ユニットは、被加工物１１が適切に加工されるように各構成要素を制御する。

図３（Ａ）は、保持ステップについて説明するための断面図である。なお、図３（Ａ）では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。保持ステップでは、図３（Ａ）に示すように、例えば、被加工物１１の裏面１１ｂをチャックテーブル６の保持面６ａに接触させる。そして、バルブ３２を開いて吸引源３４の負圧を保持面６ａに作用させる。

これにより、被加工物１１は、表面１１ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブル６に吸引、保持される。なお、本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、被加工物１１の裏面１１ｂ側をチャックテーブル６で直に保持する。つまり、本実施形態では、被加工物１１に対してエキスパンドシートを貼る必要がない。

保持ステップの後には、レーザビーム１７を分割予定ライン１３に沿って照射し、改質層（第１改質層）を形成する第１レーザ加工ステップ、及びレーザビーム１７をチップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界に沿って照射し、改質層（第２改質層）を形成する第２レーザ加工ステップを行う。なお、本実施形態では、第１レーザ加工ステップの後に第２レーザ加工ステップを行う場合について説明する。

図３（Ｂ）は、第１レーザ加工ステップについて説明するための断面図であり、図４は、第２レーザ加工ステップについて説明するための断面図であり、図５（Ａ）は、改質層１９が形成された後の被加工物１１の状態を模式的に示す平面図であり、図５（Ｂ）は、改質層１９を模式的に示す断面図である。なお、図３（Ｂ）及び図４では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。

第１レーザ加工ステップでは、まず、チャックテーブル６を回転させて、例えば、対象となる分割予定ライン１３の延びる方向をＸ軸方向に対して平行にする。次に、チャックテーブル６を移動させて、対象となる分割予定ライン１３の延長線上にレーザ照射ユニット４０の位置を合わせる。そして、図３（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向（すなわち、対象の分割予定ライン１３の延びる方向）にチャックテーブル６を移動させる。

その後、対象となる分割予定ライン１３上の２箇所に存在するチップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界の一方の直上にレーザ照射ユニット４０が到達したタイミングで、このレーザ照射ユニット４０から被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザビーム１７の照射を開始する。本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、被加工物１１の上方に配置されたレーザ照射ユニット４０から、被加工物１１の表面１１ａに向けてレーザビーム１７が照射される。

このレーザビーム１７の照射は、レーザ照射ユニット４０が、対象となる分割予定ライン１３上の２箇所に存在するチップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界の他方の直上に到達するまで続けられる。つまり、ここでは、対象の分割予定ライン１３に沿ってチップ領域１１ｃ内にのみレーザビーム１７を照射する。

また、このレーザビーム１７は、被加工物１１の内部の表面１１ａ（又は裏面１１ｂ）から所定の深さの位置に集光点を位置付けるように照射される。このように、被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザビーム１７を、被加工物１１の内部に集光させることで、集光点及びその近傍で被加工物１１の一部を多光子吸収により改質し、分割の起点となる改質層１９（改質層１９ａ等）を形成できる。

本実施形態の第１レーザ加工ステップでは、対象の分割予定ライン１３に沿ってチップ領域１１ｃ内にのみレーザビーム１７を照射するので、対象の分割予定ライン１３に沿ってチップ領域１１ｃ内にのみ改質層１９が形成される。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、第１レーザ加工ステップでは、外周余剰領域１１ｄに改質層１９が形成されない。

対象の分割予定ライン１３に沿って所定の深さの位置に改質層１９を形成した後には、同様の手順で、対象の分割予定ライン１３に沿って別の深さの位置に改質層１９を形成する。本実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、例えば、被加工物１１の表面１１ａ（又は裏面１１ｂ）からの深さが異なる３つの位置に改質層１９（改質層１９ａ、改質層１９ｂ、改質層１９ｃ）を形成する。

ただし、１つの分割予定ライン１３に沿って形成される改質層１９の数や位置に特段の制限はない。例えば、１つの分割予定ライン１３に沿って形成される改質層１９の数を１つにしても良い。また、この改質層１９は、表面１１ａ（又は裏面１１ｂ）にクラックが到達する条件で形成されることが望ましい。もちろん、表面１１ａ及び裏面１１ｂの両方にクラックが到達する条件で改質層１９を形成しても良い。これにより、被加工物１１をより適切に分割できるようになる。

対象の分割予定ライン１３に沿って必要な数の改質層１９を形成した後には、上述の手順を繰り返し、他の全ての分割予定ライン１３に沿って改質層１９を形成する。図５（Ａ）に示すように、全ての分割予定ライン１３に沿って必要な数の改質層１９が形成されると、第１レーザ加工ステップは終了する。

なお、この第１レーザ加工ステップでは、一つの分割予定ライン１３に沿って必要な数の改質層１９を形成した後に、他の分割予定ライン１３に沿って同様の改質層１９を形成しているが、改質層１９を形成する順序等に特段の制限はない。例えば、全ての分割予定ライン１３の同じ深さの位置に改質層１９を形成してから、別の深さの位置に改質層１９を形成しても良い。

被加工物１１がシリコンウェーハの場合には、例えば、次のような条件で改質層１９が形成される。
被加工物：シリコンウェーハ
レーザビームの波長：１３４０ｎｍ
レーザビームの繰り返し周波数：９０ｋＨｚ
レーザビームの出力：０．１Ｗ〜２Ｗ
チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）：１８０ｍｍ／ｓ〜１０００ｍｍ／ｓ、代表的には、５００ｍｍ／ｓ

被加工物１１がヒ化ガリウム基板やリン化インジウム基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層１９が形成される。
被加工物：ヒ化ガリウム基板、リン化インジウム基板
レーザビームの波長：１０６４ｎｍ
レーザビームの繰り返し周波数：２０ｋＨｚ
レーザビームの出力：０．１Ｗ〜２Ｗ
チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）：１００ｍｍ／ｓ〜４００ｍｍ／ｓ、代表的には、２００ｍｍ／ｓ

被加工物１１がサファイア基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層１９が形成される。
被加工物：サファイア基板
レーザビームの波長：１０４５ｎｍ
レーザビームの繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
レーザビームの出力：０．１Ｗ〜２Ｗ
チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）：４００ｍｍ／ｓ〜８００ｍｍ／ｓ、代表的には、５００ｍｍ／ｓ

被加工物１１がタンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の強誘電体でなる強誘電体基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層１９が形成される。
被加工物：タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板
レーザビームの波長：５３２ｎｍ
レーザビームの繰り返し周波数：１５ｋＨｚ
レーザビームの出力：０．０２Ｗ〜０．２Ｗ
チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）：２７０ｍｍ／ｓ〜４２０ｍｍ／ｓ、代表的には、３００ｍｍ／ｓ

被加工物１１がソーダガラスやホウケイ酸ガラス、石英ガラス等でなるガラス基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層１９が形成される。
被加工物：ソーダガラス基板、ホウケイ酸ガラス基板、石英ガラス基板
レーザビームの波長：５３２ｎｍ
レーザビームの繰り返し周波数：５０ｋＨｚ
レーザビームの出力：０．１Ｗ〜２Ｗ
チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）：３００ｍｍ／ｓ〜６００ｍｍ／ｓ、代表的には、４００ｍｍ／ｓ

被加工物１１が窒化ガリウム基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層１９が形成される。
被加工物：窒化ガリウム基板
レーザビームの波長：５３２ｎｍ
レーザビームの繰り返し周波数：２５ｋＨｚ
レーザビームの出力：０．０２Ｗ〜０．２Ｗ
チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）：９０ｍｍ／ｓ〜６００ｍｍ／ｓ、代表的には、１５０ｍｍ／ｓ

被加工物１１がシリコンカーバイド基板の場合には、例えば、次のような条件で改質層１９が形成される。
被加工物：シリコンカーバイド基板
レーザビームの波長：５３２ｎｍ
レーザビームの繰り返し周波数：２５ｋＨｚ
レーザビームの出力：０．０２Ｗ〜０．２Ｗ、代表的には、０．１Ｗ
チャックテーブルの移動速度（加工送り速度）：９０ｍｍ／ｓ〜６００ｍｍ／ｓ、代表的には、シリコンカーバイド基板の劈開方向で９０ｍｍ／ｓ、非劈開方向で４００ｍｍ／ｓ

本実施形態の第１レーザ加工ステップでは、分割予定ライン１３に沿ってチップ領域１１ｃ内にのみ改質層１９（改質層１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）を形成し、外周余剰領域１１ｄには改質層１９を形成しないので、この外周余剰領域１１ｄによって被加工物１１の強度が保たれる。これにより、搬送等の際に加わる力によって被加工物１１が個々のチップへと分割されてしまうことはない。このように、第１レーザ加工ステップの後の外周余剰領域１１ｄは、チップ領域１１を補強するための補強部として機能する。

また、本実施形態の第１レーザ加工ステップでは、外周余剰領域１１ｄに改質層１９を形成しないので、例えば、改質層１９から伸長するクラックが表面１１ａ及び裏面１１ｂの両方に到達し、被加工物１１が完全に分割された状況でも、各チップが脱落、離散することはない。一般に、被加工物１１に改質層１９が形成されると、この改質層１９の近傍で被加工物１１は膨張する。本実施形態では、改質層１９の形成によって発生する膨張の力を、補強部として機能するリング状の外周余剰領域１１ｄで内向きに作用させることで、各チップを押さえつけ、その脱落、離散を防止している。

上述した第１レーザ加工ステップの後には、第２レーザ加工ステップを行う。この第２レーザ加工ステップでは、まず、チャックテーブル６を移動させて、チップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界線上にレーザ照射ユニット４０の位置を合わせる。そして、図４に示すように、レーザ照射ユニット４０から被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザビーム１７を照射しながら、チャックテーブル６を回転させる。すなわち、本実施形態では、被加工物１１の上方に配置されたレーザ照射ユニット４０から、被加工物１１の表面１１ａに向けてレーザビーム１７が照射される。

このレーザビーム１７は、被加工物１１の内部の表面１１ａ（又は裏面１１ｂ）から所定の深さの位置に集光点を位置付けるように照射される。このように、被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザビーム１７を、被加工物１１の内部に集光させることで、集光点及びその近傍で被加工物１１の一部を多光子吸収により改質し、分割の起点となる改質層１９（改質層１９ｄ）を形成できる。

本実施形態の第２レーザ加工ステップでは、チップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界に沿ってレーザビーム１７を照射するので、この境界に沿って改質層１９が形成される。なお、チップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界に沿って形成される改質層１９の数や位置に特段の制限はない。例えば、境界に沿って形成される改質層１９の数を２以上にしても良い。

また、この境界に沿う改質層１９は、表面１１ａ（又は裏面１１ｂ）にクラックが到達する条件で形成されることが望ましい。もちろん、表面１１ａ及び裏面１１ｂの両方にクラックが到達する条件で境界に沿う改質層１９を形成しても良い。これにより、被加工物１１をより適切に分割して、チップ領域１１ｃから外周余剰領域１１ｄを分離できるようになる。

第２レーザ加工ステップで改質層１９を形成するための具体的な条件等に特段の制限はない。例えば、第１レーザ加工ステップで改質層１９を形成するための条件と同じ条件で境界に沿う改質層１９を形成することができる。もちろん、第１レーザ加工ステップで改質層１９を形成するための条件とは異なる条件で境界に沿う改質層１９を形成しても良い。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、チップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界に沿う環状の改質層１９（改質層１９ｄ）が形成されると、第２レーザ加工ステップは終了する。なお、本実施形態では、第１レーザ加工ステップで形成された改質層１９（改質層１９ｂ）と同程度の深さの位置に改質層１９（改質層１９ｄ）を形成しており、この改質層１９（改質層１９ｄ）から表面１１ａ及び裏面１１ｂにクラックを到達させている。

第１レーザ加工ステップ及び第２レーザ加工ステップの後には、チャックテーブル６から被加工物１１を搬出する搬出ステップを行う。具体的には、例えば、被加工物１１の表面１１ａ（又は、裏面１１ｂ）の全体を吸着、保持できる搬送ユニット（不図示）で被加工物１１の表面１１ａの全体を吸着してから、バルブ３２を閉じて吸引源３４の負圧を遮断し、被加工物１１を搬出する。なお、本実施形態では、上述のように、外周余剰領域１１ｄが補強部として機能するので、搬送等の際に加わる力によって被加工物１１が個々のチップへと分割されてしまい、被加工物１１を適切に搬送できなくなることはない。

搬出ステップの後には、被加工物１１から補強部を除去する補強部除去ステップを行う。図６は、補強部除去ステップについて説明するための断面図である。なお、図６では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。補強部除去ステップは、例えば、図６に示す分割装置５２を用いて行われる。

分割装置５２は、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル（保持テーブル）５４を備えている。このチャックテーブル５４の上面の一部は、被加工物１１のチップ領域１１ｃを吸引、保持する保持面５４ａになっている。保持面５４ａは、チャックテーブル５４の内部に形成された吸引路５４ｂやバルブ５６等を介して吸引源５８に接続されている。

このチャックテーブル５４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル５４は、移動機構（不図示）によって支持されており、上述した保持面５４ａに対して概ね平行な方向に移動する。

補強部除去ステップでは、まず、被加工物１１の裏面１１ｂをチャックテーブル５４の保持面５４ａに接触させる。そして、バルブ５６を開き、吸引源５８の負圧を保持面５４ａに作用させる。これにより、被加工物１１は、表面１１ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブル５４に吸引、保持される。なお、本実施形態では、図６に示すように、被加工物１１の裏面１１ｂ側をチャックテーブル５４で直に保持する。つまり、ここでも、被加工物１１に対してエキスパンドシートを貼る必要がない。

次に、外周余剰領域１１ｄに対して上向きの力（保持面５４ａから離れる向きの力）を作用させる。上述のように、チップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界には、分割の起点となる改質層１９（改質層１９ｄ）が形成されている。そのため、外周余剰領域１１ｄに対して上向きの力を作用させることで、図６に示すように、チャックテーブル５４から外周余剰領域１１ｄを持ち上げて除去できる。これにより、チャックテーブル５４上には、被加工物１１のチップ領域１１ｃのみが残る。

補強部除去ステップの後には、被加工物１１を個々のチップへと分割する分割ステップを行う。具体的には、例えば、被加工物１１の内部（表面１１ａと裏面１１ｂとの間）に大きな温度差を形成し、熱衝撃（サーマルショック）によって力を付与して被加工物１１を分割する。図７は、分割ステップについて説明するための断面図である。なお、図７では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。

分割ステップは、引き続き分割装置５２を用いて行われる。図７に示すように、分割装置５２は、チャックテーブル５４の上方に配置された噴射ノズル（温度差形成ユニット）６０を更に備えている。本実施形態の分割ステップでは、この噴射ノズル６０から被加工物１１の表面１１ａに冷却用の流体２１を吹き付けることで、熱衝撃の発生に必要な温度差を形成する。ただし、加熱用の流体２１を吹き付けることで、熱衝撃の発生に必要な温度差を形成しても良い。

冷却用の流体２１としては、例えば、気化することによって更に熱を奪うことのできる液体窒素等の低温の液体を用いると良い。これにより、被加工物１１の表面１１ａ側を素早く冷却して、必要な温度差を形成し易くなる。ここで、必要な温度差とは、被加工物１１を改質層１９（改質層１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）に沿って破断するために必要な応力を超える熱衝撃が得られる温度差を言う。この温度差は、例えば、被加工物１１の材質や厚み、改質層１９（改質層１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）の状態等に応じて決まる。

ただし、流体２１の種類や流量等に特段の制限はない。例えば、十分に冷却されたエア等の気体や、水等の液体を用いることもできる。なお、流体２１として液体を用いる場合には、この液体を凍結しない程度に低い温度（例えば、凝固点より０．１℃〜１０℃ほど高い温度）まで冷却しておくと良い。

十分な温度差が形成されるように被加工物１１を冷却すると、熱衝撃によって改質層１９（改質層１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）からクラック２３が伸長し、被加工物１１は分割予定ライン１３に沿って複数のチップ２５へと分割される。このように、本実施形態では、一度の冷却によって必要な力を付与し、被加工物１１を個々のチップ２５へと分割できる。なお、本実施形態では、被加工物１１を急速に冷却することによって熱衝撃を発生させているが、被加工物１１を急速に加熱することによって熱衝撃を発生させても良い。

以上のように、本実施形態に係るチップの製造方法では、被加工物（ワーク）１１をチャックテーブル（保持テーブル）６で直に保持した状態で、被加工物１１のチップ領域１１ｃにのみレーザビーム１７を照射して、分割予定ライン１３に沿う改質層１９（改質層１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）を形成し、チップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとの境界にレーザビーム１７を照射して、境界に沿う改質層１９（改質層１９ｄ）を形成した後、一度の冷却により力を付与して被加工物１１を個々のチップ２５へと分割するので、被加工物１１に力を加えて個々のチップ２５へと分割するためにエキスパンドシートを用いる必要がない。このように、本実施形態に係るチップの製造方法によれば、エキスパンドシートを用いることなく板状の被加工物１１であるガラス基板を分割して複数のチップ２５を製造できる。

また、本実施形態に係るチップの製造方法では、被加工物１１のチップ領域１１ｃにのみレーザビーム１７を照射して分割予定ライン１３に沿う改質層１９（改質層１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）を形成するとともに、外周余剰領域１１ｄを改質層１９（改質層１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が形成されていない補強部とするので、この補強部によってチップ領域１１ｃは補強される。よって、搬送等の際に加わる力によって被加工物１１が個々のチップ２５へと分割されてしまい、被加工物１１を適切に搬送できなくなることもない。

なお、本発明は、上記実施形態等の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、第１レーザ加工ステップの後に第２レーザ加工ステップを行っているが、第２レーザ加工ステップの後に第１レーザ加工ステップを行っても良い。また、第１レーザ加工ステップの途中で第２レーザ加工ステップを行うこともできる。

また、上記実施形態では、被加工物１１の裏面１１ｂ側をチャックテーブル６で直に保持して、表面１１ａ側からレーザビーム１７を照射しているが、被加工物１１の表面１１ａ側をチャックテーブル６で直に保持して、裏面１１ｂ側からレーザビーム１７を照射しても良い。

図８は、変形例に係る保持ステップについて説明するための断面図である。この変形例に係る保持ステップでは、図８に示すように、例えば、ポリエチレンやエポキシ等の樹脂に代表される柔軟な材料でなる多孔質状のシート（ポーラスシート）４４によって上面が構成されたチャックテーブル（保持テーブル）６を用いると良い。

このチャックテーブル６では、シート４４の上面４４ａで被加工物１１の表面１１ａ側を吸引、保持することになる。これにより、表面１１ａ側に形成されているデバイス等の破損を防止できる。このシート４４はチャックテーブル６の一部であり、チャックテーブル６の本体等とともに繰り返し使用される。

ただし、チャックテーブル６の上面は、上述した多孔質状のシート４４によって構成されている必要はなく、少なくとも、被加工物１１の表面１１ａ側に形成されているデバイス等を傷つけない程度に柔軟な材料で構成されていれば良い。また、シート４４は、チャックテーブル６の本体に対して着脱できるように構成され、破損した場合等に交換できることが望ましい。

また、上記実施形態では、搬出ステップの後、分割ステップの前に、補強部除去ステップを行っているが、例えば、第１レーザ加工ステップ及び第２レーザ加工ステップの後、搬出ステップの前に、補強部除去ステップを行っても良い。なお、搬出ステップの後、分割ステップの前に、補強部除去ステップを行う場合には、補強部除去ステップの後に被加工物１１を搬送する必要がないので、被加工物１１を適切に搬送できなくなる等の不具合を回避し易い。

同様に、分割ステップの後に、補強部除去ステップを行うこともできる。この場合、分割ステップで付与される熱衝撃によって、チップ領域１１ｃと外周余剰領域１１ｄとがより確実に分割されるので、その後の補強部除去ステップにおいて補強部をより容易に除去できるようになる。

また、補強部除去ステップを省略することもできる。この場合には、例えば、補強部の幅が被加工物１１の外周縁から２ｍｍ〜３ｍｍ程度になるように、第１レーザ加工ステップ及び第２レーザ加工ステップで改質層１９を形成する範囲を調整すると良い。また、例えば、分割ステップでチップ領域１１ｃを分割する前に、補強部に分割の起点となる溝を形成しても良い。

図９（Ａ）は、変形例に係る分割ステップについて説明するための断面図であり、図９（Ｂ）は、変形例に係る分割ステップでチップ領域１１ｃを分割する前の被加工物の状態を模式的に示す平面図である。変形例に係る分割ステップでは、分割装置５２で被加工物１１を個々のチップへと分割する前に、例えば、分割装置５２に設けられている切削ユニット６２を用いて補強部に分割の起点となる溝を形成する。

切削ユニット６２は、保持面５４ａに対して概ね平行な回転軸となるスピンドル（不図示）を備えている。スピンドルの一端側には、結合材に砥粒が分散されてなる環状の切削ブレード６４が装着されている。スピンドルの他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドルの一端側に装着された切削ブレード６４は、この回転駆動源から伝わる力によって回転する。切削ユニット６２は、例えば、昇降機構（不図示）に支持されており、切削ブレード６４は、この昇降機構によって鉛直方向に移動する。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、分割の起点となる溝を形成する際には、例えば、上述した切削ブレード６４を回転させて外周余剰領域１１ｄ（すなわち、補強部）に切り込ませる。これにより、補強部に分割の起点となる溝１１ｅを形成できる。なお、この溝１１ｅは、例えば、分割予定ライン１３に沿って形成されることが望ましい。このような溝１１ｅを形成することで、被加工物１１のチップ領域１１ｃを外周余剰領域１１ｄごと分割できるようになる。

その他、上記実施形態及び変形例に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ 被加工物（ワーク）
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ チップ領域
１１ｄ 外周余剰領域
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ 領域
１７ レーザビーム
１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ 改質層
２１ 流体
２３ クラック
２５ チップ
２ レーザ加工装置
４ 基台
６ チャックテーブル（保持テーブル）
６ａ 保持面
６ｂ 吸引路
８ 水平移動機構
１０ Ｘ軸ガイドレール
１２ Ｘ軸移動テーブル
１４ Ｘ軸ボールネジ
１６ Ｘ軸パルスモータ
１８ Ｘ軸スケール
２０ Ｙ軸ガイドレール
２２ Ｙ軸移動テーブル
２４ Ｙ軸ボールネジ
２６ Ｙ軸パルスモータ
２８ Ｙ軸スケール
３０ 支持台
３２ バルブ
３４ 吸引源
３６ 支持構造
３８ 支持アーム
４０ レーザ照射ユニット
４２ カメラ
４４ シート（ポーラスシート）
４４ａ 上面
５２ 分割装置
５４ チャックテーブル（保持テーブル）
５４ａ 保持面
５４ｂ 吸引路
５６ バルブ
５８ 吸引源
６０ 噴射ノズル（温度差形成ユニット）
６２ 切削ユニット
６４ 切削ブレード

Claims (3)

1. 交差する複数の分割予定ラインによってチップとなる複数の領域に区画されたチップ領域と、該チップ領域を囲む外周余剰領域と、を有するガラス基板から複数の該チップを製造するチップの製造方法であって、
   ガラス基板を保持テーブルで直に保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後に、ガラス基板に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持されたガラス基板の内部に位置づけるように該分割予定ラインに沿ってガラス基板の該チップ領域にのみ該レーザビームを照射し、該チップ領域の該分割予定ラインに沿って第１改質層を形成するとともに、該外周余剰領域を該第１改質層が形成されていない補強部とする第１レーザ加工ステップと、
   該保持ステップを実施した後に、ガラス基板に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該保持テーブルに保持されたガラス基板の内部に位置づけるように該チップ領域と該外周余剰領域との境界に沿って該レーザビームを照射し、該境界に沿って第２改質層を形成する第２レーザ加工ステップと、
   該第１レーザ加工ステップ及び該第２レーザ加工ステップを実施した後に、該保持テーブルからガラス基板を搬出する搬出ステップと、
   該搬出ステップを実施した後に、ガラス基板に力を付与してガラス基板を個々の該チップへと分割する分割ステップと、を備え、
   該分割ステップでは、一度の冷却または加熱により該力を付与してガラス基板を個々の該チップへと分割することを特徴とするチップの製造方法。
2. 該第１レーザ加工ステップ及び該第２レーザ加工ステップを実施した後、該分割ステップを実施する前に、該補強部を除去する補強部除去ステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のチップの製造方法。
3. 該保持テーブルの上面は、柔軟な材料によって構成されており、
   該保持ステップでは、該柔軟な材料でガラス基板の表面側を保持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチップの製造方法。