JP2024019854A - 被加工物の分割方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を分割する際に、レーザ光線照射後の被加工物の反りを抑制する。【解決手段】被加工物（１０、５０）の第１の面（１１、５１）に支持部材（１５、５５、５６）を固定する支持部材形成ステップと、支持部材を加熱して収縮させ、被加工物が第１の面から第２の面（１２、５２）に向かう方向に凸形状に反る力（Ｆｂ、Ｆｅ）を加える熱収縮ステップと、被加工物にレーザ光線を照射して改質層と第１の面に向けて延びるクラックとを形成し、クラックによって被加工物が第２の面から第１の面に向かう方向に凸形状に反る力（Ｆｃ、Ｆｆ）を加えるレーザ光線照射ステップと、被加工物の第２の面から研削して複数のチップ（１４、５４）に分割する研削ステップと、を備え、熱収縮ステップで被加工物を反らせる力と、レーザ光線照射ステップで被加工物を反らせる力とが相殺され、レーザ光線照射ステップ後の被加工物の反りを抑制する。【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物の分割方法に関する。

ウェーハなどの被加工物を複数のチップに分割する分割方法として、レーザ加工と研削加工とを組み合わせたＳＤＢＧ（Stealth Dicing Before Grinding）プロセスが知られている。ＳＤＢＧプロセスでは、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を被加工物の分割予定ラインに沿って照射し、被加工物の所定深さの位置に周囲よりも強度が低下した改質層を形成する。続いて、被加工物の裏面を研削することで、被加工物が仕上げ厚みまで薄化されると共に、被加工物が個々のデバイスチップに分割される。比較的厚みの大きい被加工物で、切削ブレードによる切削加工で分割するとチッピングが発生しやすい場合などに、ＳＤＢＧプロセスの有用性が高い。

ＳＤＢＧプロセスでは、改質層から被加工物の表面側に向けて延びるクラック（ＢＨＣ：Backside Half Cut）をレーザ光線照射ステップで形成させるタイプの加工や、レーザ光線照射ステップでは被加工物にクラックを形成せずに、その後の研削ステップで研削圧力によって被加工物にクラックを形成して分割させるタイプの加工がある。

レーザ光線照射ステップで被加工物にクラックを形成すると、被加工物の表面側はクラックによって隙間が形成されるため裏面側よりも面積が増大（膨張）し、被加工物は、表面が凸形状で裏面が凹形状に反った状態になる。特に、被加工物上の個々のチップが小型になるほど、チップ間のクラックによって形成される隙間の累積量が増えるため、被加工物の反りが大きくなる。一例として、チップサイズ（チップの一辺の長さ）が０．２５ｍｍ以下になると、クラックの累積による被加工物の反りが問題になりやすい。被加工物の反りが大きいと、被加工物の搬送を行いにくい、研削装置のチャックテーブルに被加工物を保持させにくい、被加工物が反った状態のまま研削を行って被加工物が破損する、被加工物が均一な研削量で研削されなくなる、などの問題が生じる。

レーザ光線照射ステップにおいて被加工物にクラックを形成しないタイプの加工は、チップが小型の場合に、未分割箇所が発生したり、カットラインの蛇行が発生したりするおそれがある。そのため、小型のチップを高い精度で確実に分割させるために、レーザ光線照射ステップで被加工物にクラックを形成する場合も多く、レーザ光線照射ステップ後にクラックが原因で被加工物に反りが発生することへの対策が求められている。

被加工物の反りを抑制するために、一部又は全ての分割予定ラインにおいて、改質層から被加工物の表面側に向けてクラックを形成するだけでなく、改質層から被加工物の裏面側に向けてもクラックを形成する（フルカットラインを形成する）という方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１７－０８４９２３号公報

特許文献１の加工方法では、被加工物の厚み方向で複数の位置（表面寄りの位置と裏面寄りの位置）に改質層を形成して、表面寄りの改質層から被加工物の表面側にクラックを伸展させ、裏面寄りの改質層から被加工物の裏面側にクラックを伸展させている。被加工物の反りを確実に抑制するために、多くの分割予定ラインにおいて被加工物の表面と裏面の双方にクラックを形成すると、レーザ光線照射ステップでの動作や制御が複雑になり、多くの時間を要するという問題があった。

また、ＳＤＢＧプロセスでは、多くの場合、被加工物の表面側に保護用のテープを貼着した状態で、被加工物の裏面を研削する。レーザ光線照射ステップで、全ての分割予定ラインにおいて被加工物の表面と裏面の双方にクラックを形成すると、クラックによって被加工物がテープよりも膨張してしまい反りが大きく発生し、被加工物の搬送が難しくなるおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、レーザ光線照射後の被加工物の反りを効率的に抑制できる被加工物の分割方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、被加工物を分割予定ラインに沿って複数のチップに分割する被加工物の分割方法であって、被加工物の第１の面に支持部材を固定する支持部材形成ステップと、該支持部材を加熱して収縮させ、該被加工物が該第１の面から該第１の面の反対の第２の面に向かう方向に凸形状に反る力を加える熱収縮ステップと、該熱収縮ステップの実施後に、該被加工物の該第２の面からレーザ光線を照射し、該被加工物の内部に改質層と、該改質層から該第１の面に向けて延びるクラックと、を形成し、該クラックによって該被加工物の該第１の面側を膨張させ、該被加工物が該第２の面から該第１の面に向かう方向に凸形状に反る力を加えるレーザ光線照射ステップと、該レーザ光線照射ステップの後に、該被加工物の該第２の面から研削し、複数のチップに分割する研削ステップと、を備え、該熱収縮ステップで該被加工物に加えた該第１の面から該第２の面に向かう方向に凸形状に反る力と、該レーザ光線照射ステップで該被加工物に生じた該第２の面から該第1の面に向かう方向に凸形状に反る力と、が相殺され、該レーザ光線照射ステップ後の該被加工物の反りを抑制することを特徴とする。

該レーザ光線照射ステップにおいて、一部の分割予定ラインは、該改質層から該被加工物の該第１の面と該第２の面との両方にクラックを形成し、該被加工物が該第２の面から該第1の面に向かう方向に凸形状に反る力を弱めてもよい。

本発明の被加工物の分割方法によれば、支持部材の熱収縮を利用して、熱収縮ステップにおいて被加工物を反らせる力と、レーザ光線照射ステップにおいて被加工物を反らせる力とを相殺させ、レーザ光線照射後の被加工物の反りを効率的に抑制することができる。

被加工物を示す斜視図である。 第１実施形態の支持部材形成ステップを示す図である。 第１実施形態の熱収縮ステップを示す図である。 第１実施形態のレーザ光線照射ステップを示す図である。 第１実施形態の研削ステップを示す図である。 熱収縮ステップを行わずにレーザ光線照射ステップを行った比較例の被加工物を示す図である。 レーザ光線照射ステップの変形例を示す図である。 第２実施形態の支持部材形成ステップ（第１支持部材貼着ステップ）及び熱収縮ステップを示す図である。 第２実施形態の支持部材形成ステップ（樹脂被覆ステップ）を示す図である。 第２実施形態の支持部材形成ステップ（余剰領域除去ステップ）を示す図である。 第２実施形態のレーザ光線照射ステップを示す図である。 第２実施形態の研削ステップを示す図である。 レーザ加工装置の斜視図である。 研削装置の斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本実施形態に係る被加工物の分割方法について説明する。主に図１から図７を参照して第１実施形態とその変形例を説明し、主に図８から図１２を参照して第２実施形態を説明する。図１３は、各実施形態のレーザ光線照射ステップで用いるレーザ加工装置を示しており、図１４は、各実施形態の研削ステップで用いる研削装置を示している。

被加工物の分割方法の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態の分割方法によって分割される被加工物１０を示している。被加工物１０は、例えばシリコンなどからなる円板形状の半導体ウェーハであり、第１の面である表面１１と、第１の面とは反対側の第２の面である裏面１２を有する。被加工物１０の表面１１側には、格子状の複数の分割予定ライン１３で区画された複数の領域内に、電子デバイスであるチップ１４が形成されている。つまり、被加工物１０は、分割予定ライン１３で区画される複数のチップ１４を有している。

なお、本発明を適用する被加工物は半導体ウェーハには限定されず、レーザ光線照射後に研削して分割される被加工物であれば適用が可能である。例えば、被加工物は、セラミック、ガラス、サファイアなどの無機材料基板でもよいし、半導体製品のパッケージ基板などでもよい。

[支持部材形成ステップ]
図２に示す支持部材形成ステップでは、被加工物１０の表面１１を覆う支持部材１５を形成する。支持部材１５は、基材層１５１と粘着層１５２を有する。基材層１５１は、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの熱可塑性樹脂をシート状に形成したものであり、可撓性と非粘着性を有している。粘着層１５２は、基材層１５１に積層され、可撓性と粘着性を有している。粘着層１５２は所定の温度まで加熱すると軟化して、粘着性が高くなる。基材層１５１は、所定の温度まで加熱すると熱収縮を生じる。粘着層１５２の軟化が起こる温度よりも、基材層１５１の熱収縮が起こる温度の方が高い。

粘着層１５２を表面１１に貼着することによって、被加工物１０の表面１１に支持部材１５が固定される。貼着の際に粘着層１５２を軟化させて被加工物１０への密着度を向上させるために、支持部材１５を所定の温度域（例えば６０℃～８０℃程度）まで加熱してもよい。

[熱収縮ステップ]
図３に示す熱収縮ステップでは、支持部材１５を加熱して熱収縮させる。例えば、表面１１に支持部材１５を固定した状態の被加工物１０を加熱装置２０に搬送する。加熱装置２０は、筐体２１の内部に熱源であるヒーター２２を備えており、ヒーター２２によって筐体２１の上面である加熱面２３を加熱することができる。加熱装置２０まで搬送された被加工物１０は、支持部材１５を下向きにして加熱面２３に載せられる。これにより、支持部材１５の基材層１５１が加熱面２３に接した状態になる。そして、ヒーター２２によって加熱面２３を加熱すると、加熱面２３から支持部材１５に伝熱されて支持部材１５の温度が上昇する。

熱収縮ステップでは、支持部材１５のうち基材層１５１に熱収縮が生じる温度まで加熱を行う。基材層１５１に熱収縮が生じる温度は、先の支持部材形成ステップで密着度向上のために粘着層１５２を軟化させる温度よりも高い。一例として、熱収縮ステップでは、支持部材１５を１００℃以上で１０分間程度加熱する。

なお、図３に示す加熱装置２０では、加熱面２３上に載置した支持部材１５に対してヒーター２２によって下方から熱を加えているが、加熱方法はこれに限定されず、別の加熱方法を用いてもよい。例えば、赤外線照射や温風などによって支持部材１５を加熱してもよい。赤外線照射や温風を用いる場合、支持部材１５が上向きに露出するように支持して、上方から支持部材１５に向けて赤外線の照射や温風の送風を行うこともできる。

図３に示すように、加熱装置２０によって基材層１５１に熱収縮が生じる温度域まで加熱された支持部材１５には、収縮（縮径）方向の力Ｆａが生じる。支持部材１５に収縮方向の力Ｆａが生じると、被加工物１０は、表面１１から裏面１２に向かう方向に凸形状に反る力Ｆｂが加わる。つまり、力Ｆｂは、表面１１側から見た時に表面１１が凹形状になり、裏面１２側から見た時に裏面１２が凸形状になるように、被加工物１０を反らせる力として作用する。しかし、この時点では、被加工物１０には後述する改質層１０１やクラック１０２が形成されておらず強度が高く、且つ、被加工物１０は研削による薄化がされておらず所定の厚みがあるので、被加工物１０は力Ｆｂに抗して元の形状を維持しており、被加工物１０の反りは抑制されている。換言すれば、熱収縮ステップでは、被加工物１０の反りが生じないように、支持部材１５の熱収縮の程度などのパラメータが設定されている。

上記の例では、支持部材形成ステップの後に熱収縮ステップを行っているが、熱収縮ステップは支持部材形成ステップと同時に行ってもよい。例えば、粘着層１５２が上方に向けて露出するようにして、加熱装置２０の加熱面２３上に支持部材１５をセッティングし、ヒーター２２によって支持部材１５を加熱しておく。続いて、上方から被加工物１０を支持部材１５に接近させて、表面１１を粘着層１５２に押し付ける。すると、被加工物１０の表面１１への支持部材１５の固定が行われ、これと同時に基材層１５１を熱収縮させることができる。また、予め加熱しておいた被加工物１０に支持部材１５を押し付けて、支持部材形成ステップと熱収縮ステップを同時に行ってもよい。

[レーザ光線照射ステップ]
熱収縮ステップが完了したら、被加工物１０をレーザ加工装置３０に搬送して、図４に示すレーザ光線照射ステップを行う。熱収縮ステップで被加工物１０に反りが生じていないので、レーザ加工装置３０までの被加工物１０の搬送を行いやすい。

図１３に示すように、レーザ加工装置３０は、被加工物１０を保持するチャックテーブル３１と、チャックテーブル３１上の被加工物１０に向けてレーザ光線Ｌ（図４）を照射するレーザ照射部３２と、チャックテーブル３１上の被加工物１０を撮像する撮像部３３と、を有している。レーザ加工装置３０における上下方向をＺ軸方向とする。レーザ加工装置３０におけるＸ軸方向とＹ軸方向はそれぞれＺ軸方向に対して垂直な方向（水平方向）であり、Ｘ軸方向とＹ軸方向が互いに垂直な関係にある。

チャックテーブル３１は、レーザ加工装置３０の基台３４に対して、水平方向の移動が可能に支持されている。具体的には、第１移動機構３５によってチャックテーブル３１がＸ軸方向に移動され、第２移動機構３６によってチャックテーブル３１がＹ軸方向に移動される。

第１移動機構３５は、基台３４上に設けられてＸ軸方向に延びる一対のガイドレール３５１と、モータ３５２からＸ軸方向に延びるボールネジ３５３と、一対のガイドレール３５１を介してＸ軸方向に移動可能に支持された第１移動台３５４と、を有している。ボールネジ３５３は、第１移動台３５４に設けた螺合部（図示略）に螺合しており、モータ３５２を駆動してボールネジ３５３が回転すると、ボールネジ３５３から第１移動台３５４に動力が伝わり、第１移動台３５４がＸ軸方向に移動する。

第２移動機構３６は、第１移動台３５４上に設けられてＹ軸方向に延びる一対のガイドレール３６１と、モータ３６２からＹ軸方向に延びるボールネジ３６３と、一対のガイドレール３６１を介してＹ軸方向に移動可能に支持された第２移動台３６４と、を有している。ボールネジ３６３は、第２移動台３６４に設けた螺合部（図示略）に螺合しており、モータ３６２を駆動してボールネジ３６３が回転すると、ボールネジ３６３から第２移動台３６４に動力が伝わり、第２移動台３６４がＹ軸方向に移動する。第２移動台３６４上にチャックテーブル３１が支持されている。

チャックテーブル３１は、被加工物１０を載置する上向きの保持面３１１を有している。保持面３１１は吸引源（図示略）に連通する多孔質部材によって形成されており、吸引源を作動させて保持面３１１に吸引力を作用させることができる。

図４に示すように、レーザ照射部３２は、レーザ光源３２１から発したレーザ光線Ｌを、集光器３２２で集光して、Ｚ軸方向の下方に向けて照射させる。レーザ光線Ｌは、例えば、被加工物１０の材質に対して透過性を有するパルスレーザビームである。

レーザ光線照射ステップは、レーザ加工装置３０の制御部３７が制御プログラムに従って各部を制御して実行される。被加工物１０は、支持部材１５（表面１１）側を下向きにして、チャックテーブル３１の保持面３１１に基材層１５１を載せて保持される。つまり、被加工物１０は裏面１２を上向きにして保持される。保持面３１１に被加工物１０が載置されたら、制御部３７は、保持面３１１に連通する吸引源を作動させ、被加工物１０を保持面３１１に吸引保持させる。

続いて、制御部３７は、撮像部３３を用いて被加工物１０の分割予定ライン１３を検出させ、分割予定ライン１３に沿ってレーザ光線Ｌを照射できるように、レーザ光線照射位置のアライメントを行わせる。具体的には、第１移動機構３５及び第２移動機構３６によってＸ軸方向及びＹ軸方向でのチャックテーブル３１の位置を調整させて、複数の分割予定ライン１３のうち所定の分割予定ライン１３の一端を、レーザ照射部３２の集光器３２２の直下に位置付ける。そして、レーザ照射部３２から照射されるレーザ光線Ｌの集光点を、被加工物１０の厚みの内部の所定位置に合わせる。

続いて、制御部３７は、レーザ照射部３２から被加工物１０内の集光点にレーザ光線Ｌを照射させながら、チャックテーブル３１を送り方向へ所定の送り速度で移動させる。レーザ光線Ｌは、裏面１２から照射されて被加工物１０に入射する。Ｘ軸方向へ延びる分割予定ライン１３に沿う加工を行う場合は、送り方向がＸ軸方向であり、第１移動機構３５によってＸ軸方向にチャックテーブル３１を移動させる。Ｙ軸方向へ延びる分割予定ライン１３に沿って加工を行う場合は、送り方向がＹ軸方向であり、第２移動機構３６によってＹ軸方向にチャックテーブル３１を移動させる。そして、レーザ照射部３２からのレーザ光線Ｌの照射位置が分割予定ライン１３の他端に達したら、制御部３７は、レーザ照射部３２からのレーザ光線Ｌの照射を停止させ、送り方向へのチャックテーブル３１の移動を停止させる。

これにより、被加工物１０の内部には、分割予定ライン１３に沿って被加工物１０が改質された改質層１０１が形成される。改質とは、レーザ光線Ｌの照射によって、被加工物１０の内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となることを意味しており、改質の結果、改質層１０１は周囲よりも強度が低下した領域になる。

１つの分割予定ライン１３に沿って改質層１０１を形成したら、制御部３７は、第１移動機構３５及び第２移動機構３６によってチャックテーブル３１とレーザ照射部３２の位置関係を変更させて、次に加工する分割予定ライン１３の一端を、レーザ照射部３２の集光器３２２の直下に位置付けさせる。そして、上記と同様に、被加工物１０内の集光点にレーザ光線Ｌを照射させながら、被加工物１０の加工送りを行わせて、次の分割予定ライン１３に沿って改質層１０１を形成する。このようにして、格子状の全ての分割予定ライン１３に沿って改質層１０１を形成する。

なお、以上で説明したレーザ加工装置３０は一例であり、この構成に限定されるものではない。例えば、Ｚ軸方向の軸を中心としてチャックテーブル３１を回転可能にしてもよい。この構成では、全ての平行な分割予定ライン１３に沿って改質層１０１を形成したら、チャックテーブル３１を９０°回転させて、未加工である残りの全ての平行な分割予定ライン１３に沿って改質層１０１を形成することができる。

図４に示すように、レーザ光線照射ステップを行った被加工物１０は、それぞれの改質層１０１から表面１１に向けて亀裂であるクラック１０２が形成される。レーザ光線照射ステップにおいて、被加工物１０の厚み方向におけるレーザ光線Ｌの集光点位置を適宜設定することによって、クラックが形成される方向をコントロールすることができる。例えば、被加工物１０の厚みのうち表面１１寄りの位置に改質層１０１を形成した場合には、主に改質層１０１に近い表面１１に向けてクラック１０２が形成される。

表面１１側にクラック１０２が形成されると、クラック１０２によって生じた隙間分、裏面１２側に比して表面１１側の面積が大きくなり（表面１１側が膨張し）、被加工物１０は、裏面１２から表面１１に向かう方向に凸形状に反る力Ｆｃが作用する。つまり、力Ｆｃは、表面１１側から見た時に表面１１が凸形状になり、裏面１２側から見た時に裏面１２が凹形状になるように、被加工物１０を反らせる力として作用する。

図６は、上記の熱収縮ステップを行わずにレーザ光線照射ステップを行った比較例を示している。熱収縮ステップを行っていないため、支持部材１５には収縮方向の力Ｆａ（図３）が作用しておらず、被加工物１０に対して、裏面１２が凸形状に反る（表面１１が凹形状に反る）方向の力Ｆｂ（図３）が加わっていない。そのため、被加工物１０の表面１１側にのみクラック１０２を形成して、被加工物１０において表面１１が凸形状に反る（裏面１２が凹形状に反る）方向への力Ｆｃが作用すると、この力Ｆｃに応じて被加工物１０が湾曲してしまう。湾曲した被加工物１０は、表面１１側から見た時に外周よりも中央が突出した中凸形状になり、裏面１２側から見た時に外周よりも中央が凹んだ中凹形状になる。

これに対し、先の熱収縮ステップを行った場合、表面１１を覆う支持部材１５に収縮方向の力Ｆａ（図３）が作用し、これに伴って被加工物１０には表面１１から裏面１２に向かう方向に凸形状に反る力Ｆｂ（図３）が加わるので、表面１１側のクラック１０２の箇所で隙間が広がることを抑制する。その結果、被加工物１０は、図６のような反った形状にはならずに、図４に示す平坦な形状が維持される。

レーザ光線照射ステップで被加工物１０の全ての分割予定ライン１３に沿ってクラック１０２が形成された状態で、被加工物１０の反りを抑制できるように、力Ｆａ、Ｆｂの大きさが設定されている。力Ｆａ、Ｆｂの大きさは、熱収縮ステップでの加熱の程度、支持部材１５における基材層１５１の材質の選択（基材層１５１の熱収縮率の選択）、などによって設定が可能である。

[研削ステップ]
レーザ光線照射ステップが完了したら、支持部材１５をレーザ加工装置３０から研削装置４０に搬送して、図５に示す研削ステップを行う。

図１４に示すように、研削装置４０は、被加工物１０を保持するチャックテーブル４１と、チャックテーブル４１上の被加工物１０に対する研削加工を行う研削機構４２と、を有している。

チャックテーブル４１は、被加工物１０を載置する上向きの保持面４１１を有している。保持面４１１は吸引源（図示略）に連通する多孔質部材によって形成されており、吸引源を作動させて保持面４１１に吸引力を作用させることができる。チャックテーブル４１は、図示を省略するテーブル回転機構によって、保持面４１１の中心を軸に回転される。

研削機構４２は、スピンドルハウジング４３に対してスピンドル４４を回転可能に支持している。スピンドル４４は、スピンドルモータ４５の駆動力によって、上下方向に向く軸を中心として回転を行う。スピンドル４４の下端にはマウント４６が連結されており、マウント４６に研削ホイール４７が装着されている。研削ホイール４７の下面には複数の砥石４８が環状に設けられている。研削機構４２は、図示を省略する昇降機構によって上下方向に移動される。

研削ステップは、研削装置４０の制御部４９が制御プログラムに従って各部を制御して実行される。図５に示すように、被加工物１０は、支持部材１５（表面１１）側を下向きにして、チャックテーブル４１の保持面４１１に基材層１５１を載せて保持される。つまり、被加工物１０は裏面１２を上向きにして保持される。保持面４１１に被加工物１０が載置されたら、制御部４９は、保持面４１１に連通する吸引源を作動させ、被加工物１０を保持面４１１に吸引保持させる。

続いて、制御部３７は、チャックテーブル４１の保持面４１１に吸引保持された被加工物１０の裏面１２を、研削機構４２の砥石４８によって研削させる。研削加工の際には、昇降機構によって研削機構４２を下降させて砥石４８を被加工物１０の裏面１２に接触させ、スピンドル４４によって研削ホイール４７を回転（図１４の矢印Ｒａの回転）させると共に、テーブル回転機構によって保持面４１１の中心を軸にチャックテーブル４１を回転（図１４の矢印Ｒｂの回転）させて、砥石４８によって被加工物１０を押圧しながら裏面１２を研削する。被加工物１０の表面１１を支持部材１５で覆っているので、チップ１４を研削圧力から保護した状態で研削が行われる。

研削の際には、図示を省略する厚み測定器によって、被加工物１０の厚みを測定する。そして、被加工物１０が予め設定した仕上げ厚みまで研削されたことが検知されると、制御部４９は、研削ホイール４７の回転とチャックテーブル４１の回転を停止させ、昇降機構によって研削機構４２を上昇させてチャックテーブル４１上の被加工物１０から砥石４８を離間させ、研削加工を終了する。

研削ステップで薄化された被加工物１０は、砥石４８を介して被加工物１０に作用する研削ホイール４７の研削圧力により、改質層１０１を分割起点として、クラック１０２に沿って個々のチップ１４に分割される。改質層１０１だけではなく、改質層１０１から表面１１に向けて延びるクラック１０２が形成されていることにより、被加工物１０における未分割箇所の発生やカットラインの蛇行の発生を抑制して、精度の高い分割を実現できる。

被加工物１０の表面１１に支持部材１５が貼着されているため、分割後には、個々のチップ１４が脱落せずに、元の被加工物１０に対応する位置関係を概ね維持している。分割後の被加工物１０を研削装置４０から搬出し、支持部材１５を取り外して複数のチップ１４に個片化して、一連の分割工程を完了する。

ところで、レーザ加工装置３０でレーザ光線照射ステップ（図４）を行った被加工物１０は、レーザ加工装置３０から研削装置４０に搬送され、研削装置４０においてチャックテーブル４１の保持面４１１に載せられて保持される。被加工物１０を搬送する際には、吸引力で被加工物１０を保持する搬送パッドなどが用いられる。その際に、被加工物１０が反った形状であると、搬送パッドでの保持が難しくなったり、反った形状の被加工物１０を保持できる特別な構造の搬送パッドが必要になったりする。

また、被加工物１０が反った形状であると、被加工物１０を研削装置４０のチャックテーブル４１の保持面４１１に載せた状態で、被加工物１０の一部が保持面４１１から浮き上がった状態になり、保持面４１１に吸引力を作用させても被加工物１０を適切に吸引保持できない場合がある。例えば、図６のように表面１１が凸形状で裏面１２が凹形状となる反りが被加工物１０に発生した場合は、保持面４１１に載せた被加工物１０の裏面１２の外周側が上方に反り上がった状態になる。このような状態で研削機構４２の砥石４８を用いて被加工物１０の研削を行うと、被加工物１０の外周側の浮き上がり部分が破損したり、被加工物１０の半径方向で研削量が不均一になったりして、良好な加工結果が得られなくなる。

従って、レーザ光線照射ステップ後の被加工物１０では、改質層１０１やクラック１０２に起因する反りの発生を抑制することが求められる。図６に示すように、レーザ光線照射ステップで被加工物１０に生じる反りは、裏面１２から表面１１に向かう方向に凸形状に反らせる力Ｆｃに起因するものである。そして、本実施形態では、レーザ光線照射ステップの前に熱収縮ステップを行って、被加工物１０に対して、表面１１から裏面１２に向かう方向に凸形状に反らせる力Ｆｂ（図３）を与えている。

つまり、熱収縮ステップを行って支持部材１５が収縮する方向の力Ｆａを与えることで、熱収縮ステップおいて被加工物１０に加わる力Ｆｂと、レーザ光線照射ステップにおいて被加工物１０に加わる力Ｆｃとが相殺されて、レーザ光線照射ステップ後の被加工物１０の反りを緩和している。

このように、支持部材１５の熱収縮を利用して被加工物１０の反りを抑制した状態でレーザ光線照射ステップから研削ステップに移行するので、被加工物１０を搬送しやすくなり、また、チャックテーブル４１の保持面４１１に対して被加工物１０の全体を浮き上がらずに密着保持させることができる。よって、レーザ光線照射ステップ後に被加工物１０を搬送するための搬送機構を、安価でシンプルなものにできる。また、研削装置４０による被加工物１０の研削加工の精度を高めて、優れた加工結果を得ることができる。

支持部材１５の収縮を利用した被加工物１０の反り抑制は、熱収縮ステップで支持部材１５を所定の温度まで加熱すれば効果を発揮するので、その後にレーザ光線照射ステップでのレーザ加工装置３０の複雑な制御などを要さずに、比較的低コストで効率的に実現できるという利点がある。特に、支持部材形成ステップにおいて被加工物１０に対する支持部材１５の密着度を高める目的で加熱を行う場合には、そのための加熱装置を熱収縮ステップにも利用できるので、装置の追加設置を要さず、より一層低コストに実現できる。

また、支持部材１５が表面１１を覆っている領域で反り抑制の効果が得られるので、被加工物１０の全体に亘って偏りなく反りを緩和することができる。

熱収縮ステップでは、粘着層１５２を軟化させる温度よりも高い温度で支持部材１５を加熱して、基材層１５１を熱収縮させて収縮方向の力Ｆａを発生させている。粘着層１５２に比して厚みが大きい基材層１５１の収縮を利用することによって、被加工物１０の反りと支持部材１５の反りを効率的に相殺させて、被加工物１０の反りを抑制する効果を高めることができる。

本実施形態では、レーザ光線照射ステップから研削ステップにかけて、被加工物１０と支持部材１５のみの状態で搬送を行っている。これに対して、被加工物を環状のフレームなどに支持させて搬送する場合もある。被加工物をフレームに支持させれば、フレームの剛性によって被加工物の反りを抑制して搬送を行うことができる。しかし、フレームの使用に対応していないタイプの加工装置（研削装置など）があり、このような加工装置で加工する場合はフレームを装着せずに被加工物を搬送するので、フレームを用いずに支持部材１５のみによって被加工物１０の反りを抑制できる本実施形態の方法が特に有用である。

但し、被加工物の搬送時にフレームを取り付ける場合にも、研削ステップではフレームから被加工物を取り外すので、研削ステップでの被加工物の反りを抑制するという観点では、搬送時のフレームの有無に関わらず、支持部材１５のみによって被加工物１０の反りを抑制する本実施形態の方法に有効性がある。

図７は、レーザ光線照射ステップの変形例を示している。この変形例では、被加工物１０の複数の分割予定ライン１３の一部で、改質層１０１から表面１１側に向かうクラック１０２に加えて、改質層１０３から裏面１２側に向かうクラック１０４を形成している。つまり、一部の分割予定ライン１３では、被加工物１０の表面１１と裏面１２の双方に延びるクラック１０２とクラック１０４によってフルカットされている。

上述のように、レーザ光線照射ステップにおいて、被加工物１０の厚み方向におけるレーザ光線Ｌの集光点位置を適宜設定することによって、クラックが形成される方向をコントロールすることができる。図７に示すように、被加工物１０の厚みのうち表面１１寄りの位置に改質層１０１を形成することによって、改質層１０１から表面１１に向けてクラック１０２が形成され、被加工物１０の厚みのうち裏面１２寄りの位置に改質層１０３を形成することによって、改質層１０３から裏面１２に向けてクラック１０４が形成される。

クラック１０４によって隙間が生じると、裏面１２側の面積が大きくなり（裏面１２側が膨張し）、被加工物１０において、表面１１から裏面１２に向かう方向に凸形状に反る力が作用する。この力は、図３に示す力Ｆｂと同様の力であるため、クラック１０２が原因で被加工物１０が反ろうとする力Ｆｃ（図４）を弱める効果が得られる。従って、図７に示す変形例では、上述した支持部材１５の熱収縮による反り抑制効果と、クラック１０４の形成による反り抑制効果とが相乗的に働いて、クラック１０２の形成を起因とする被加工物１０の反りを抑制する効果が高くなる。

また、図７に示す変形例では、全ての分割予定ライン１３に沿ってクラック１０４を形成するのとは異なり、支持部材１５を用いた反り抑制効果を補助するように一部の分割予定ライン１３に限定してクラック１０４を形成しているので、レーザ光線照射ステップにおける処理時間や手間の増加を最小限に抑えることができる。クラック１０４を形成する分割予定ライン１３の数（クラック１０４の形成頻度）は任意に選択可能であり、クラック１０４を形成する分割予定ライン１３を適宜織り交ぜることによって、被加工物１０の反り抑制効果をコントロールできる。

上記実施形態では基材層１５１と粘着層１５２を積層した支持部材１５に適用しているが、これとは異なる支持部材に適用することも可能である。例えば、支持部材は、粘着層を有さない熱可塑性の樹脂で構成されたシートであってもよい。この場合、支持部材の材質は、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンが好ましく、支持部材形成ステップでは、被加工物に対して支持部材が熱圧着で貼着される。熱収縮ステップでは、被加工物に熱圧着させる際の温度よりも高い温度で支持部材を加熱し、支持部材に熱収縮を生じさせる。従って、支持部材形成ステップでの貼着用の温度よりも、熱収縮ステップで熱収縮させるための温度の方が高く、熱収縮させるための特定の加熱状態を設定するという技術的な特徴において、粘着層１５２付きの支持部材１５を用いる上記実施形態との共通性がある。なお、この変形例において、予め加熱しておいた支持部材に被加工物を押し付けて、支持部材形成ステップと熱収縮ステップを同時に行ってもよい。また、予め加熱しておいた被加工物に支持部材を押し付けて、支持部材形成ステップと熱収縮ステップを同時に行ってもよい。

また、支持部材は最初からシート形状でなくてもよく、粉体や液体を被加工物の第１の面に供給して、熱圧着、押圧、スピンコートなどの手段によって、被加工物の第１の面を覆うシート状に成形することも可能である。

続いて、被加工物の分割方法の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と共通する構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する場合がある。

図８に示すように、第２実施形態の被加工物５０は、第１の面である一方の面５１と、第１の面とは反対側の第２の面である他方の面５２を有する。詳細な図示を省略しているが、被加工物５０には、上記の被加工物１０と同様に、格子状の複数の分割予定ラインで区画された複数の領域内にチップ５４（図１２）が形成されている。また、被加工物５０の一方の面５１には、金属製の突起部である複数のバンプ５３が形成されている。

[支持部材形成ステップ・熱収縮ステップ]
支持部材形成ステップでは、被加工物５０の一方の面５１を覆う複数の層構造の支持部材を形成する。支持部材形成ステップは、図８に示す第１支持部材貼着ステップと、図９に示す樹脂被覆ステップと、図１０に示す余剰領域除去ステップと、を含んでいる。また、第１支持部材貼着ステップと共に熱収縮ステップが行われる。

図８に示す第１支持部材貼着ステップでは、ポリオレフィンやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなるシートを被加工物５０の一方の面５１に密着させて、バンプ５３を覆うように第１支持部材５５を形成する。被加工物５０に対して第１支持部材５５を取り付ける際に、支持部材形成装置６０が備える真空チャンバー内の減圧された空間で、ヒーター６１で第１支持部材５５を加熱して熱圧着させる。

ヒーター６１で第１支持部材５５を加熱する際に、第１支持部材５５を被加工物５０に熱圧着させるための温度よりも高い温度まで第１支持部材５５を加熱し、第１支持部材５５に熱収縮を生じさせる。つまり、第１支持部材貼着ステップから継続して、第１支持部材５５に対する熱収縮ステップを行う。

図８に示すように、熱収縮が生じる温度域まで加熱された第１支持部材５５には、収縮（縮径）方向の力Ｆｄが生じる。第１支持部材５５に収縮方向の力Ｆｄが生じると、被加工物５０に対して、一方の面５１から他方の面５２に向かう方向に凸形状に反る力Ｆｅが加わる。つまり、力Ｆｅは、一方の面５１側から見た時に一方の面５１が凹形状になり、他方の面５２側から見た時に他方の面５２が凸形状になるように、被加工物５０を反らせる力として作用する。しかし、この時点では、被加工物５０には後述する改質層５０１やクラック５０２が形成されておらず強度が高く、且つ、被加工物５０は研削による薄化がされておらず所定の厚みがあるので、被加工物５０は力Ｆｅに抗して元の形状を維持しており、被加工物５０の反りは抑制されている。

続いて、図９に示す樹脂被覆ステップを行う。樹脂被覆ステップは、支持部材形成装置６０の支持部材形成ステージ６２で行われる。支持部材形成ステージ６２は、ガラスなどの透光性材料で形成されており、上向きの保持面６２１を有する。支持部材形成ステージ６２の下方には紫外線照射部６３が設けられており、紫外線照射部６３から保持面６２１に向けて紫外線ＵＶを照射可能である。

支持部材形成装置６０の制御部６４は、図示を省略するシート供給機構を動作させて、支持部材形成ステージ６２の保持面６２１上に第２支持部材５６を載せる。第２支持部材５６は、図示を省略する吸引機構で保持面６２１上に吸引保持されて平面性を維持する。

第２支持部材５６は、ポリオレフィンやポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂からなるシートである。保持面６２１上に載せた段階での第２支持部材５６の面積は、被加工物５０の面積よりも大きい。第２支持部材５６の外周部分には、環状のリングフレーム５８が取り付けられてもよい。

続いて制御部６４は、支持部材形成ステージ６２の上方に位置づけた樹脂供給ノズル（図示略）から、第２支持部材５６に向けて液状樹脂５７を滴下させる。樹脂供給ノズルからの液状樹脂５７の供給量は、ディスペンサ（図示略）によって調整可能である。

支持部材形成装置６０は、被加工物５０を保持する保持部６５と、保持部６５を上下に昇降移動させる昇降機構６６と、を有している。保持部６５は、第１支持部材５５を下方に向けた状態の被加工物５０の他方の面５２を上方から吸引保持する。保持部６５で保持した被加工物５０を支持部材形成ステージ６２の上方に位置づけた状態から、制御部６４は、昇降機構６６によって保持部６５を下降させる。すると、第２支持部材５６上に供給された液状樹脂５７に第１支持部材５５が接触して、被加工物５０が下降する力によって液状樹脂５７が押し広げられる。

液状樹脂５７が十分に押し広げられたと判断される状態になったら、制御部６４が昇降機構６６を制御して被加工物５０の下降を停止させる。この段階で、被加工物５０の一方の面５１から突出する複数のバンプ５３が液状樹脂５７に埋め込まれた状態になり、バンプ５３による凹凸の無い平坦な状態で一方の面５１が支持される。一方の面５１を予め第１支持部材５５で覆ってから液状樹脂５７の層を形成することによって、液状樹脂５７が複数のバンプ５３の間に入り込んで後の工程で除去しにくくなることを防止できる。

続いて、制御部６４は紫外線照射部６３を制御して、液状樹脂５７を硬化させる強度の紫外線ＵＶを、紫外線照射部６３から保持面６２１に向けて照射させる。紫外線照射部６３から発した紫外線ＵＶは、透光性を有する支持部材形成ステージ６２及び第２支持部材５６を透過して液状樹脂５７に達し、紫外線硬化型樹脂である液状樹脂５７を硬化させる。液状樹脂５７が十分に硬化したと判断される状態になったら、制御部６４は、紫外線照射部６３からの紫外線ＵＶの照射を終了させる。

以上の樹脂被覆ステップによって、被加工物５０の一方の面５１から突出する複数のバンプ５３が第１支持部材５５及び硬化した液状樹脂５７によって覆われ、さらに液状樹脂５７が第２支持部材５６により支持され、バンプ５３による凹凸が露出しない平坦な形状の支持部材が形成される。

続いて、図１０に示す余剰領域除去ステップを行う。余剰領域除去ステップでは、支持部材形成ステージ６２からシートカットテーブル６７に被加工物５０を搬送する。シートカットテーブル６７へ被加工物５０を搬送する搬送機構（図示略）は、リングフレーム５８（図９）を保持して搬送する。被加工物５０をシートカットテーブル６７に載せ、シートカッター６８を用いて、被加工物５０の外形に沿って、第１支持部材５５と第２支持部材５６と液状樹脂５７の余剰領域（被加工物５０の外形よりも外側にはみ出す領域）をカットする。

以上の第１支持部材貼着ステップと、樹脂被覆ステップと、余剰領域除去ステップとを経て、支持部材形成ステップが完了する。第１支持部材貼着ステップと共に、第１支持部材５５を熱収縮させる熱収縮ステップが行われているので、被加工物５０には、一方の面５１から他方の面５２に向かう方向に凸形状に反る力Ｆｅ（図８）が加わっている。

なお、第１支持部材５５を熱収縮させる熱収縮ステップは、第１支持部材貼着ステップとは分けて行うことも可能である。例えば、図８に示すヒーター６１とは別に、加熱面を有する加熱装置を設け、被加工物５０に取り付けた状態の第１支持部材５５を加熱装置の加熱面に載せて加熱してもよい。第１支持部材５５を熱収縮させる場合、ヒーター６１を用いる以外に、赤外線照射や温風などによって第１支持部材５５を加熱してもよい。

また、第１支持部材５５に加えて、第２支持部材５６についても熱収縮ステップを行って熱収縮させてもよい。第２支持部材５６の熱収縮は、例えば、図３に示す加熱装置２０を用いて行うことができる。被加工物５０を加熱装置２０まで搬送し、第２支持部材５６を下向きにして加熱面２３に載せて、ヒーター２２によって加熱することによって、第２支持部材５６が熱収縮する。第２支持部材５６が熱収縮すると、第１支持部材５５が熱収縮した場合と同じ方向の力Ｆｅ（図８）を、液状樹脂５７を介して被加工物５０に及ぼすことができる。

第２支持部材５６を熱収縮させる場合、加熱装置２０を用いる以外に、赤外線照射や温風などによって第２支持部材５６を加熱してもよい。

紫外線硬化型樹脂である液状樹脂５７に代えて、熱硬化型樹脂である液状樹脂を用いることもできる。この場合、液状樹脂に熱を加えて硬化させるのと同時に、第２支持部材５６を熱収縮させる熱収縮ステップを行うことが可能である。

[レーザ光線照射ステップ]
支持部材形成ステップと熱収縮ステップが完了したら、被加工物５０をレーザ加工装置３０に搬送して、図１１に示すレーザ光線照射ステップを行う。レーザ加工装置３０で行うレーザ光線照射ステップについては、先に説明した第１実際形態と同様であるため、簡単に説明する。

レーザ加工装置３０のチャックテーブル３１の保持面３１１に第２支持部材５６を載せ、保持面３１１に吸引力を作用させて被加工物５０を保持した状態で、被加工物５０の全ての分割予定ラインに沿ってレーザ光線Ｌの照射を行って、改質層５０１を形成する。被加工物５０には、それぞれの改質層５０１から一方の面５１に向けてクラック５０２が形成される。クラック５０２が形成されると、他方の面５２側に比して一方の面５１側の面積が大きくなって膨張し、被加工物５０において、他方の面５２から一方の面５１に向かう方向に凸形状に反る力Ｆｆが作用する。つまり、力Ｆｆは、一方の面５１側から見た時に一方の面５１が凸形状になり、他方の面５２側から見た時に他方の面５２が凹形状になるように、被加工物５０を反らせる力として作用する。

先の熱収縮ステップによって、第１支持部材５５や第２支持部材５６に収縮方向の力Ｆｄ（図８）が作用し、これに伴って被加工物５０には一方の面５１から他方の面５２に向かう方向に凸形状に反る力Ｆｅ（図８）が加わっている。そのため、熱収縮ステップにおいて被加工物５０に加わる力Ｆｅと、レーザ光線照射ステップにおいて被加工物５０に加わる力Ｆｆとが相殺されて、レーザ光線照射ステップ後の被加工物５０の反りを緩和している。

レーザ光線照射ステップの変形例として、被加工物５０の複数の分割予定ラインの一部で、一方の面５１に向かうクラック５０２に加えて、他方の面５２に向かうクラックを形成して、一方の面５１と他方の面５２の双方に延びるフルカット構造にしてもよい。これにより、先に説明した図７の変形例と同様の効果が得られる。

[研削ステップ]
レーザ光線照射ステップが完了したら、被加工物５０を研削装置４０に搬送して、図１２に示す研削ステップを行う。研削装置４０で行う研削ステップについては、先に説明した第１実際形態と同様であるため、簡単に説明する。

研削装置４０のチャックテーブル４１の保持面４１１に第２支持部材５６を載せ、保持面４１１に吸引力を作用させて被加工物５０を保持した状態で、被加工物５０の他方の面５２を研削機構４２の砥石４８によって研削する。被加工物５０が予め設定した仕上げ厚みまで薄化されたら、砥石４８による研削を完了する。

研削ステップで薄化された被加工物５０は、改質層５０１を分割起点として、クラック５０２に沿って個々のチップ５４に分割される。改質層５０１だけではなく、改質層５０１から一方の面５１に向けて延びるクラック５０２が形成されていることにより、被加工物５０における未分割箇所の発生やカットラインの蛇行の発生を抑制して、精度の高い分割を実現できる。

分割後の被加工物５０を研削装置４０から搬出し、第１支持部材５５と第２支持部材５６と硬化した液状樹脂５７を取り外して複数のチップ５４に個片化して、一連の分割工程を完了する。

以上のように、第２実施形態では、一方の面５１にバンプ５３を有する被加工物５０を分割する際に、バンプ５３による凹凸を埋めるように被加工物５０に固定された支持部材（第１支持部材５５、第２支持部材５６）を熱収縮させて、レーザ光線照射ステップ後の被加工物５０の反りを抑制している。

以上に説明した第１実施形態、第２実施形態、各変形例によれば、レーザ加工と研削加工とを組み合わせて被加工物を分割するＳＤＢＧプロセスにおいて、支持部材の熱収縮を利用して、レーザ光線照射後の被加工物の反りを効率的に抑制することができる。

なお、本発明の実施の形態は上記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

以上説明したように、本発明の被加工物の分割方法は、レーザ光線照射後の被加工物の反りを効率的に抑制することができ、特に、レーザ光線照射後にフレームによる支持を用いずに被加工物の搬送を行うような加工装置における有用性が高い。

１０ ：被加工物
１１ ：表面（第１の面）
１２ ：裏面（第２の面）
１３ ：分割予定ライン
１４ ：チップ
１５ ：支持部材
２０ ：加熱装置
３０ ：レーザ加工装置
３１ ：チャックテーブル
３２ ：レーザ照射部
３５ ：第１移動機構
３６ ：第２移動機構
４０ ：研削装置
４１ ：チャックテーブル
４２ ：研削機構
４７ ：研削ホイール
４８ ：砥石
５０ ：被加工物
５１ ：一方の面（第１の面）
５２ ：他方の面（第２の面）
５３ ：バンプ
５４ ：チップ
５５ ：第１支持部材
５６ ：第２支持部材
５７ ：液状樹脂
６０ ：支持部材形成装置
６１ ：ヒーター
６２ ：支持部材形成ステージ
６３ ：紫外線照射部
６８ ：シートカッター
１０１ ：改質層
１０２ ：クラック
１０３ ：改質層
１０４ ：クラック
１５１ ：基材層
１５２ ：粘着層
５０１ ：改質層
５０２ ：クラック
Ｌ ：レーザ光線
ＵＶ ：紫外線

Claims (2)

1. 被加工物を分割予定ラインに沿って複数のチップに分割する被加工物の分割方法であって、
   被加工物の第１の面に支持部材を固定する支持部材形成ステップと、
   該支持部材を加熱して収縮させ、該被加工物が該第１の面から該第１の面の反対の第２の面に向かう方向に凸形状に反る力を加える熱収縮ステップと、
   該熱収縮ステップの実施後に、
   該被加工物の該第２の面からレーザ光線を照射し、該被加工物の内部に改質層と、該改質層から該第１の面に向けて延びるクラックと、を形成し、該クラックによって該被加工物の該第１の面側を膨張させ、該被加工物が該第２の面から該第１の面に向かう方向に凸形状に反る力を加えるレーザ光線照射ステップと、
   該レーザ光線照射ステップの後に、
   該被加工物の該第２の面から研削し、複数のチップに分割する研削ステップと、を備え、
   該熱収縮ステップで該被加工物に加えた該第１の面から該第２の面に向かう方向に凸形状に反る力と、該レーザ光線照射ステップで該被加工物に生じた該第２の面から該第１の面に向かう方向に凸形状に反る力と、が相殺され、該レーザ光線照射ステップ後の該被加工物の反りを抑制することを特徴とする被加工物の分割方法。
2. 該レーザ光線照射ステップにおいて、
   一部の分割予定ラインは、該改質層から該被加工物の該第１の面と該第２の面との両方にクラックを形成し、
   該被加工物が該第２の面から該第１の面に向かう方向に凸形状に反る力を弱めることを特徴とする請求項１に記載の被加工物の分割方法。

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