JP2006173269A - 基板加工方法及びフィルム伸張装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 切断起点が二方向に形成された加工対象物を切断する際に切断面の損傷を低減できる基板加工方法及びフィルム伸張装置を提供する。
【解決手段】 フィルム伸張装置１は、伸張性フィルム４０が貼着されたウェハ５０を載置するための載置面２０ａを有するテーブル２と、Ｘ軸方向におけるテーブル２の両側にそれぞれ配置され、伸張性フィルム４０を保持する一対の第１の保持部１１と、Ｙ軸方向におけるテーブル２の両側にそれぞれ配置され、伸張性フィルム４０を保持する一対の第２の保持部１２と、テーブル２の載置面２０ａと第１の保持部１１との距離を拡大することにより、伸張性フィルム４０をＸ軸方向に伸張させるシリンダ２２と、テーブル２の載置面２０ａと第２の保持部１２との距離を拡大することにより、伸張性フィルム４０をＹ軸方向に伸張させるシリンダ２１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板加工方法及びフィルム伸張装置に関するものである。

各種半導体チップを製造する際には、チップ状に切断されたウェハから各半導体チップを容易に取り出す（ピックアップ）ために、各半導体チップ同士を離間する工程が必要となる。半導体チップ同士を離間するための装置としては、例えば特許文献１に開示されたテープ伸張装置がある。この装置では、ダイヤモンドカッターによりフルカットされた半導体チップ同士の間隔を、ウェハに予め貼着された伸張性テープを放射状に伸張させることによって拡げている。

また、ウェハを切断する方法としては、特許文献１に記載されたフルカットの他に、切断方向に沿った溝、亀裂、歪みなどの切断起点が形成されたウェハに外力を印加することにより、該切断起点を起点としてウェハを割断する方法がある。例えば特許文献１のテープ伸張装置を用いた場合、ダイヤモンドカッターを用いてウェハに溝を形成し、伸張性テープを伸張させることにより該溝を起点としてウェハを割断する方法が考えられる。

また、例えば特許文献２に記載された方法では、スクライブ溝が形成されたウェハを凹状曲面上に載置し、その上からウェハを押圧することによってウェハをチップ状に割断している。また、特許文献３に記載された方法では、ダイヤモンドソーなどを用いて溝を形成し、円弧状に突出した治具を溝が形成された面と反対の面側からウェハに押しあて、この治具を９０°回転させて再度ウェハに押しあてることにより、ウェハをチップ状に割断している。また、特許文献４に開示された方法では、ウェハにケガキ線を形成し、延伸シートを貼着した後、円弧状に突出した治具を溝が形成された面と反対の面側からウェハに押しあてることによりウェハをバー形状に割断している。そして、ウェハを割断した後に延伸シートを伸張状態で保持することにより、バー形状の切断片同士の接触を防止している。

特開平５−２１５９９ 特開平１１−１１１６４５ 特開平８−２１３３４８ 特開２００２−１８４７２３

しかしながら、溝等の切断起点が形成されたウェハを割断する際に特許文献１の装置を用いると、以下の問題点が生じる。すなわち、この装置は伸張性テープを放射状に伸張させるので、伸張性テープの面内の全方向へ向けて同時にウェハが引っ張られることとなる。このため、切断起点の延伸方向に対して垂直な力だけでなく、様々な向きの力が切断起点に加わってしまい、ウェハにチッピング・引きちぎれ・膜剥がれ等の損傷が生じ易くなる。また、切断起点として例えば亀裂を形成した場合には、伸張性テープを伸張させたときに切断方向から逸れて亀裂が進展するおそれがある。亀裂が切断方向から逸れて進展すると、意図しない方向に分断されてしまう。

また、特許文献２〜４に記載された方法では、以下の問題点がある。すなわち、ウェハに形成された切断起点に沿って該ウェハを切断する際には、切断後の半導体チップ同士が再び接触しないことが好ましい。切断後の半導体チップ同士が接触すると、切断面が損傷するおそれがあるからである。特許文献２及び３に開示された方法では、ウェハを格子状に切断するために、互いに交差する二方向をそれぞれ個別に切断する必要があるので、一方向を切断後に湾曲状態を元に戻す際に、バー形状の切断片同士が接触してしまい切断面が損傷するおそれがある。また、特許文献４に開示された方法でも、ウェハを格子状に切断するためには、治具を回転させる際に延伸シートを一度平坦な状態に戻さなくてはならず、このときに切断面が損傷するおそれがある。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、切断起点が二方向に形成された加工対象物を切断する際に切断面の損傷を低減できる基板加工方法及びフィルム伸張装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明による第１の基板加工方法は、基板を含む加工対象物を切断する基板加工方法であって、第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に沿って切断起点が形成された加工対象物の一方の面に貼着された伸張性フィルムを、第１の方向に対して略垂直な第３の方向へ伸張することにより、第１の方向に沿った切断起点において加工対象物を切断する第１の伸張工程と、第３の方向への伸張性フィルムの伸張状態を維持しながら、第２の方向に対して略垂直な第４の方向へ伸張性フィルムを伸張することにより、第２の方向に沿った切断起点において加工対象物を切断する第２の伸張工程とを備えることを特徴とする。

また、本発明による第２の基板加工方法は、基板を含む加工対象物を切断する基板加工方法であって、第１の方向及び第１の方向と交差する第２の方向に沿って切断起点が形成された加工対象物の一方の面に貼着された伸張性フィルムを、第１の方向に対して略垂直な第３の方向へ伸張する第１の伸張工程と、第２の方向に対して略垂直な第４の方向へ伸張性フィルムを伸張する第２の伸張工程とを備え、第１及び第２の伸張工程をそれぞれ複数段階に分けて交互に行うことにより、切断起点において加工対象物を切断することを特徴とする。

上記した第１及び第２の基板加工方法では、第１の方向に沿って形成された切断起点に対しては該第１の方向と略垂直な第３の方向に、第２の方向に沿って形成された切断起点に対しては該第２の方向と略垂直な第４の方向に、交互に伸張性フィルムを伸張することにより外力（引張応力）を印加している。これにより、切断起点に対して不要な方向に加わる力を低減し、チッピング・引きちぎれ・膜剥がれ等の損傷や切断直後の切断片同士の競り合いを防げる。また、伸張性フィルムを伸張させる際には、第３及び第４の方向のうち伸張方向とは異なる方向への伸張状態が維持されるので、切断片同士が再び接触することを防止できる。従って、上記第１または第２の基板加工方法によれば、切断起点が二方向（すなわち第１及び第２の方向）に形成された加工対象物を切断する際に切断面の損傷を防止できる。

なお、第１及び第２の基板加工方法において、第１及び第２の方向に沿って切断起点が形成されるとは、加工対象物の切断の起点となる要素が第１及び第２の方向に沿って連続して形成されている場合と、該要素が第１及び第２の方向に沿って断続的に形成されている場合とを含む意味である。また、第１及び第２の基板加工方法を行う際に、既に切断起点の一部において加工対象物が切断されていても構わない。このような場合でも、未切断の他の切断起点において加工対象物を完全に切断するために、上記第１及び第２の基板加工方法を適用することができる。

また、第１または第２の基板加工方法は、第１の伸張工程において、第３の方向へ伸張性フィルムを伸張させる際に、第３の方向への伸張速度よりも小さい伸張速度で第４の方向に伸張性フィルムを伸張させ、第２の伸張工程において、第４の方向へ伸張性フィルムを伸張させる際に、第４の方向への伸張速度よりも小さい伸張速度で第３の方向に伸張性フィルムを伸張させることを特徴としてもよい。

伸張性フィルムを伸張させる際には、伸張方向と交差する方向に伸張性フィルムの中央分が縮む傾向がある。伸張方向と交差する方向に伸張性フィルムが過度に縮むと、切断面を損傷するおそれがある。この基板加工方法によれば、伸張性フィルムを伸張させる際に伸張方向と交差する方向における伸張性フィルムの縮みを防いで伸張状態を好適に維持できるので、切断面の損傷をより効果的に防止できる。

また、第１または第２の基板加工方法は、切断起点のうち少なくとも一部が、基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより生じる多光子吸収によって基板の内部に形成された改質領域からなることを特徴としてもよい。或いは、第１または第２の基板加工方法は、切断起点のうち少なくとも一部が、基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより基板の内部に形成された溶融処理領域からなることを特徴としてもよい。

このように、多光子吸収という現象により形成される改質領域（または溶融処理領域）でもって加工対象物に切断起点を形成することにより、加工対象物を比較的小さな力で精度良く割って切断することができる。従って、この基板加工方法によれば、第３、第４の方向のそれぞれに伸張性フィルムを伸張させて、加工対象物を精度よく切断することができる。なお、ここでいう基板の内部とは、基板の表面をも含む意味である。さらに、集光点とは、レーザ光が集光した箇所のことである。そして、切断起点は、改質領域が連続的に形成されることで形成される場合もあるし、改質領域が断続的に形成されることで形成される場合もある。

また、第１または第２の基板加工方法は、切断起点のうち少なくとも一部が、基板に形成された溝からなることを特徴としてもよい。これにより、第３、第４の方向のそれぞれに伸張性フィルムを伸張させて、加工対象物を好適に切断することができる。

また、本発明による第１のフィルム伸張装置は、基板を含む加工対象物に貼着された伸張性フィルムを伸張させるフィルム伸張装置であって、伸張性フィルムが貼着された加工対象物を載置するための載置面を有するテーブルと、第３の方向におけるテーブルの両側にそれぞれ配置され、伸張性フィルムを保持する一対の第１の保持部と、第３の方向と交差する第４の方向におけるテーブルの両側にそれぞれ配置され、伸張性フィルムを保持する一対の第２の保持部と、テーブル及び第１の保持部のうち少なくとも一方を駆動することにより、テーブルの載置面と第１の保持部との距離を拡大して伸張性フィルムを第３の方向に伸張させる第１の駆動部と、テーブル及び第２の保持部のうち少なくとも一方を駆動することにより、テーブルの載置面と第２の保持部との距離を拡大して伸張性フィルムを第４の方向に伸張させる第２の駆動部とを備えることを特徴とする。

上記した第１のフィルム伸張装置では、先ず、第１の方向及び該第１の方向と交差する第２の方向に延びる切断起点が形成された加工対象物が、テーブルの載置面上に載置される。このとき、加工対象物は、第１の方向と第３の方向とが互いに略直交し、且つ第２の方向と第４の方向とが互いに略直交するように、載置面上に載置される。そして、第１の駆動部は、載置面と第１の保持部との距離を拡大することにより、伸張性フィルムを第３の方向に伸張させて外力（引張応力）を印加する。続いて、第２の駆動部は、載置面と第２の保持部との距離を拡大することにより、伸張性フィルムを第４の方向に伸張させて外力（引張応力）を印加する。このとき、第１の駆動部は、第３の方向への伸張性フィルムの伸張状態を維持する。第１及び第２の駆動部によるこれらの動作は、必要に応じて繰り返されることができる。

また、本発明による第２のフィルム伸張装置は、基板を含む加工対象物に貼着された伸張性フィルムを伸張させるフィルム伸張装置であって、第３の方向における加工対象物の両側にそれぞれ配置され、伸張性フィルムを保持する一対の第１の保持部と、第３の方向と交差する第４の方向における加工対象物の両側にそれぞれ配置され、伸張性フィルムを保持する一対の第２の保持部と、一対の第１の保持部同士の間隔を拡大することにより、伸張性フィルムを第３の方向に伸張させる第１の駆動部と、一対の第２の保持部同士の間隔を拡大することにより、伸張性フィルムを第４の方向に伸張させる第２の駆動部とを備えることを特徴とする。

上記した第２のフィルム伸張装置では、先ず、第１の方向及び該第１の方向と交差する第２の方向に延びる切断起点が形成された加工対象物に貼着された伸張性フィルムが、第１の方向と第３の方向とが互いに直交し、且つ第２の方向と第４の方向とが互いに直交するように、第１及び第２の保持部によって保持される。そして、第１の駆動部は、一対の第１の保持部同士の間隔を拡大することにより、伸張性フィルムを第３の方向に伸張させて外力（引張応力）を印加する。続いて、第２の駆動部は、一対の第２の保持部同士の間隔を拡大することにより、伸張性フィルムを第４の方向に伸張させて外力（引張応力）を印加する。このとき、第１の駆動部は、第３の方向への伸張性フィルムの伸張状態を維持する。第１及び第２の駆動部によるこれらの動作は、必要に応じて繰り返されることができる。

上記した第１または第２のフィルム伸張装置によれば、切断起点に対して不要な方向に加わる力を低減し、チッピング・引きちぎれ・膜剥がれ等の損傷や切断直後の切断片同士の競り合いを防げる。また、第１及び第２の駆動部の一方が伸張性フィルムを伸張させる際には、伸張方向とは異なる方向への伸張状態を他方の駆動部によって維持することができるので、切断片同士が再び接触することを防止できる。以上のことから、上記第１または第２のフィルム伸張装置によれば、切断起点が二方向に形成された加工対象物を切断する際に切断面の損傷を防止できる。

なお、第１のフィルム伸張装置においては、テーブルの載置面が平坦であることが好ましい。

また、第１または第２のフィルム伸張装置は、第１及び第２の駆動部がエアシリンダ、油圧シリンダ、またはモータのうち少なくとも一種類からなることを特徴としてもよい。例えば第１及び第２の駆動部がエアシリンダ或いは油圧シリンダからなる場合、空気圧（油圧）または空気量（油量）を調整することによって伸張性フィルムの伸張速度を制御することが可能である。また、第１及び第２の駆動部がモータからなる場合、モータのギヤ比を切り替えること等によって伸張性フィルムの伸張速度を制御することが可能である。従って、この第１または第２のフィルム伸張装置によれば、伸張性フィルムの伸張速度を加工対象物の構成材料などに応じて好適に制御することができる。

また、第１または第２のフィルム伸張装置は、第１及び第２の駆動部の作動時間を制御する制御部を更に備えることを特徴としてもよい。第１及び第２の駆動部がエアシリンダ、油圧シリンダ、またはモータのうち少なくとも一種類からなる場合、上述したように伸張性フィルムの伸張速度を制御することができるので、制御部が第１及び第２の駆動部の作動時間を制御することにより、伸張性フィルムの伸張量を容易に制御できる。

また、第１または第２のフィルム伸張装置は、第１及び第２の保持部の変位を検出する変位センサを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、伸張性フィルムの伸張量を精度良く測定できる。

また、第１または第２のフィルム伸張装置は、第１及び第２の駆動部の作動量を、変位センサからの検出結果に基づいて制御する制御部を更に備えることを特徴としてもよい。これにより、伸張性フィルムの伸張量を容易に制御できる。

本発明による基板加工方法及びフィルム伸張装置によれば、切断起点が二方向に形成された加工対象物を切断する際に切断面の損傷を低減できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による基板加工方法及びフィルム伸張装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るフィルム伸張装置の第１実施形態として、加工対象物であるウェハをチップ状に切断するためのフィルム伸張装置１の構成を示す切り欠き斜視図である。なお、図１には、説明を容易にする為にＸＹＺ直交座標系も示されている。また、図２は、図１のＺ軸方向から見たフィルム伸張装置１の平面図である。また、図３及び図４は、それぞれ図２のI−I線及びII−II線に沿った側面断面図である。

図１〜図４を参照すると、本実施形態のフィルム伸張装置１は、テーブル２、ベース板７、移動板８、一対の第１の保持部１１、一対の第２の保持部１２、シリンダ２１及び２２を備える。このフィルム伸張装置１は、第１の保持部１１及び第２の保持部１２によって伸張性フィルム４０（図３及び図４参照）の端部を保持しつつ、第１の保持部１１、第２の保持部１２、及びテーブル２をＺ軸方向に互いに独立に移動させることによって、伸張性フィルム４０を伸張させる装置である。以下、フィルム伸張装置１の各構成について説明する。

テーブル２は、伸張性フィルム４０（図３及び図４参照）が貼着された図示しないウェハを載置するための構成要素である。テーブル２は、天板２０及びローラー２３ａ〜２３ｄを有する。天板２０は、板状部材であり、ウェハを載置するための略正方形の平坦な載置面２０ａを有する。天板２０は、載置面２０ａが図中のＺ軸方向と直交するように配置されている。また、天板２０は、載置面２０ａにおける対向する一対の辺がＸ軸方向と直交するように、且つ対向する他の一対の辺がＹ軸方向と直交するように配置されている。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、それぞれ本実施形態における第３及び第４の方向である。天板２０は、シリンダ２１の軸２１ａ（図３及び図４参照）によって支持されている。

ローラー２３ａ〜２３ｄは、伸張性フィルム４０が伸張する際に伸張性フィルム４０とテーブル２の四辺との間の摩擦を回避するための構成要素である。ローラー２３ａ〜２３ｄは、円柱状の部材であり、該円柱の中心軸を回転軸として回転可能なように載置面２０ａの四辺にそれぞれ配設されている。ローラー２３ａ及び２３ｂの回転軸は、載置面２０ａにおけるＸ軸方向と直交する一対の辺とそれぞれ平行となるように、天板２０の縁に固定されている。また、ローラー２３ｃ及び２３ｄの回転軸は、載置面２０ａにおけるＹ軸方向と直交する一対の辺とそれぞれ平行となるように、天板２０の縁に固定されている。

第１の保持部１１は、Ｘ軸方向におけるウェハ（不図示）の両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位（本実施形態では、Ｘ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部）を保持するための一対の構成要素である。一対の第１の保持部１１は、Ｘ軸方向においてテーブル２の両側に並んで配置されている。一対の第１の保持部１１のうち一方は、フィルム支持台３及びフィルム固定板１３を含んで構成されている。また、一対の第１の保持部１１のうち他方は、フィルム支持台４及びフィルム固定板１４を含んで構成されている。なお、伸張性フィルム４０は、Ｘ軸方向において一対の第１の保持部１１の間隔よりも長くてもよく、その場合には、Ｘ軸方向においてテーブル２の両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位を第１の保持部１１が保持するとよい。

フィルム支持台３及び４は、図中のＹＺ平面に沿って延びる矩形板状の構成要素である。フィルム支持台３及び４は、Ｚ軸方向と交差する一対の端面と、Ｙ軸方向と交差する一対の端面とを有する。フィルム支持台３及び４におけるＺ軸方向と交差する一対の端面のうちＺ軸上方の端面は、載置面２０ａにおけるＸ軸方向と直交する辺に沿って配置されている。すなわち、フィルム支持台３及び４におけるＺ軸上方の端面は、その長手方向がＸ軸方向と直交するように配置されている。

また、フィルム支持台３及び４は、天板２０における載置面２０ａとは反対側の面に対向して設けられた移動板８によって互いに固定されている。移動板８は、ＸＹ平面に沿って延びる板状の部材であり、そのＸ軸方向における一端がフィルム支持台３の下端に固定されるとともに、他端がフィルム支持台４の下端に固定されている。移動板８の略中央部分は、後述するシリンダ２２の軸２２ａ（図３及び図４参照）に固定されている。以上の構成により、フィルム支持台３及び４は、移動板８を介してシリンダ２２の軸２２ａによって支えられている。

フィルム固定板１３及び１４は、フィルム支持台３及び４のＺ軸上方の端面に沿って延びる略長方形の板状の構成要素である。フィルム固定板１３及び１４は、ボルト３１ｃによってそれぞれフィルム支持台３及び４に固定される。このとき、フィルム固定板１３及び１４は、図３に示すようにＸ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部をフィルム支持台３及び４との間に挟んで固定する。なお、フィルム支持台３及び４のＺ軸上方の端面は、伸張性フィルム４０をテーブル２の載置面２０ａに接触させるために載置面２０ａよりもＺ軸下方に配置される。

第２の保持部１２は、Ｙ軸方向におけるウェハの両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位（本実施形態では、Ｙ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部）を保持するための一対の構成要素である。一対の第２の保持部１２は、Ｙ軸方向においてテーブル２の両側に並んで配置されている。一対の第２の保持部１２のうち一方は、フィルム支持台５及びフィルム固定板１５を含んで構成されている。また、一対の第２の保持部１２のうち他方は、フィルム支持台６及びフィルム固定板１６を含んで構成されている。なお、伸張性フィルム４０は、Ｙ軸方向において一対の第２の保持部１２の間隔よりも長くてもよく、その場合には、Ｙ軸方向においてテーブル２の両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位を第２の保持部１２が保持するとよい。

フィルム支持台５及び６は、図中のＸＺ平面に沿って延びる矩形板状の構成要素である。フィルム支持台５及び６は、Ｚ軸方向と交差する一対の端面と、Ｘ軸方向と交差する一対の端面とを有する。フィルム支持台５及び６におけるＺ軸方向と交差する一対の端面のうちＺ軸上方の端面は、載置面２０ａにおけるＹ軸方向と直交する辺に沿って配置されている。すなわち、フィルム支持台５及び６におけるＺ軸上方の端面は、その長手方向がＹ軸方向と直交するように配置されている。

また、フィルム支持台５及び６は、天板２０と移動板８との間に配置されたベース板７に固定されており、このベース板７を支えている。ベース板７は、後述するシリンダ２１及び２２を支持するための板状の部材であり、ＸＹ平面に沿って延びている。そして、Ｘ軸方向におけるベース板７の一端がフィルム支持台５に固定されるとともに、他端がフィルム支持台６に固定されている。また、フィルム支持台５及び６におけるＺ軸下方の端面は、フィルム伸張装置１が設置される面に接している。以上の構成により、フィルム支持台５及び６は、シリンダ２１及び２２を支えるとともに、シリンダ２１の軸２１ａを介してテーブル２を、シリンダ２２の軸２２ａを介して第１の保持部１１を、それぞれ支えている。なお、フィルム支持台５及び６は、フィルム伸張装置１の機械的強度を確保するために、フィルム支持台５及び６の間にわたって設けられた梁部９ａ、９ｂ、１０ａ、及び１０ｂによって互いに固定されている。

フィルム固定板１５及び１６は、フィルム支持台５及び６のＺ軸上方の端面に沿って延びる略長方形の板状の構成要素である。フィルム固定板１５及び１６は、ボルト３１ｃによってそれぞれフィルム支持台５及び６に固定される。このとき、フィルム固定板１５及び１６は、図４に示すようにＹ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部をフィルム支持台５及び６との間に挟んで固定する。なお、フィルム支持台５及び６のＺ軸上方の端面は、伸張性フィルム４０をテーブル２の載置面２０ａに接触させるために載置面２０ａよりもＺ軸下方に配置される。

シリンダ２２は、本発明における第１の駆動部の一形態であり、第１の保持部１１を駆動することによってテーブル２の載置面２０ａと第１の保持部１１との距離を拡大し、伸張性フィルム４０をＸ軸方向に伸張させる構成要素である。また、シリンダ２１は、本発明における第２の駆動部の一形態であり、テーブル２を駆動することによってテーブル２の載置面２０ａと第２の保持部１２との距離を拡大し、伸張性フィルム４０をＹ軸方向に伸張させる構成要素である。シリンダ２１及び２２は、軸２１ａ及び２２ａがＺ軸方向に沿うように、ベース板７の両面にそれぞれ固定されている。シリンダ２１の軸２１ａの先端は、ボルト３１ａ（図１及び図２参照）によってテーブル２の天板２０の略中央部分に固定されている。シリンダ２２の軸２２ａの先端は、ボルト３１ｂ（図３及び図４参照）によって移動板８の略中央部分に固定されている。

本実施形態のシリンダ２１及び２２は、エアシリンダまたは油圧シリンダからなる。シリンダ２１及び２２のそれぞれには図示しない管が接続されており、この管を通して空気またはオイルが供給・排気されることにより、軸２１ａ及び２２ａがＺ軸方向に移動する。シリンダ２２の軸２２ａがＺ軸下方に突出すると、ベース板７に対して相対的に移動板８がＺ軸下方へ移動する。すなわち、一対の第１の保持部１１に対して相対的にテーブル２がＺ軸上方へ移動することとなり、テーブル２の載置面２０ａと第１の保持部１１との距離がＺ軸方向に拡大される。このとき、シリンダ２１の軸２１ａを静止させることにより、一対の第２の保持部１２とテーブル２との位置関係を保持することができる。

また、シリンダ２１の軸２１ａがＺ軸上方に突出すると、ベース板７に対して相対的にテーブル２がＺ軸上方へ移動する。すなわち、一対の第２の保持部１２に対して相対的にテーブル２がＺ軸上方へ移動することとなり、テーブル２の載置面２０ａと第２の保持部１２との距離がＺ軸方向に拡大される。このとき、シリンダ２２の軸２２ａを、シリンダ２１の軸２１ａと同じ向きに同じ距離を移動させることにより、一対の第１の保持部１１とテーブル２との位置関係を保持することができる。このように、本実施形態の構成によれば、テーブル２の載置面２０ａと第１の保持部１１との距離、及びテーブル２の載置面２０ａと第２の保持部１２との距離を、互いに独立して拡大することができる。

なお、本実施形態のシリンダ２２は第１の保持部１１を駆動しているが、テーブル２を駆動するか或いはテーブル２及び第１の駆動部１１の双方を駆動することによって載置面２０ａと第１の保持部１１との距離をＺ軸方向に拡大する構成としてもよい。また、本実施形態のシリンダ２１はテーブル２を駆動しているが、第２の保持部１２を駆動するか或いはテーブル２及び第２の駆動部１２の双方を駆動することによって載置面２０ａと第２の保持部１２との距離をＺ軸方向に拡大する構成としてもよい。

ここで、図５は、フィルム伸張装置１における、シリンダ２１及び２２を駆動するための構成を示すブロック図である。本実施形態のフィルム伸張装置１は、上記構成に加えて、更に制御部２４及び変位センサ２５、２６を備えることが好ましい。

変位センサ２５は、テーブル２の載置面２０ａに対する第１の保持部１１の変位を検出するための手段である。また、変位センサ２６は、テーブル２の載置面２０ａに対する第２の保持部１２の変位を検出するための手段である。変位センサ２５及び２６は、例えば光学的な測距センサや、或いはスライドボリュームなどによって実現される。なお、変位センサ２５及び２６は、載置面２０ａに対する第１の保持部１１の変位、及び載置面２０ａに対する第２の保持部１２の変位をそれぞれ直接的に検出してもよく、或いは、変位センサ２６が載置面２０ａに対する第２の保持部１２の変位を検出し、変位センサ２５が第２の保持部１２に対する第１の保持部１１の変位を検出するなどして、間接的に載置面２０ａに対する第１、第２の保持部１１、１２の変位を検出してもよい。

制御部２４は、シリンダ２１及び２２の作動量を、変位センサ２５及び２６からの検出結果に基づいて制御する手段である。制御部２４は、変位センサ２５及び２６によって検出される、載置面２０ａに対する第１、第２の保持部１１、１２の変位を参照する。そして、シリンダ２１及び２２に空気またはオイルを供給・排出するための弁を制御することによって、載置面２０ａに対する第１、第２の保持部１１、１２の位置が所定の位置となるように軸２１ａ及び２２ａを作動させる。制御部２４は、例えばプログラムを記憶した記憶装置と演算処理装置（ＣＰＵ）とを有するコンピュータによって実現される。

なお、フィルム伸張装置１は、変位センサ２５及び２６を備えない構成でもよい。その場合、制御部２４は、載置面２０ａに対する第１、第２の保持部１１、１２の位置が所定の位置となるように、シリンダ２１及び２２の作動時間を制御するとよい。シリンダ２１及び２２では、空気圧（油圧）または空気量（油量）によって軸２１ａ及び２２ａの作動速度が定まる。従って、制御部２４は、シリンダ２１及び２２の作動時間を制御することにより、軸２１ａ及び２２ａの作動量、すなわち載置面２０ａに対する第１、第２の保持部１１、１２の変位を制御できる。

続いて、本実施形態に係る基板加工方法について、フィルム伸張装置１の動作とともに図６〜図２０を参照しながら説明する。

図６は、本実施形態の加工対象物であるウェハ５０を示す斜視図である。ウェハ５０は、略円形で且つ平板状の加工対象物であり、主面５０ａ及び裏面５０ｂを有する。また、ウェハ５０の側面の一部は、平坦なオリエンテーションフラット（ＯＦ）面５０ｃとなっている。ウェハ５０は、例えばＳｉ系やＧａＡｓ系の半導体基板を含んでおり、主面５０ａ側の半導体基板の面上には、エピタキシャル層、絶縁層、及び導電層を含む積層部が形成されている。或いは、ウェハ５０は、例えばサファイア基板を含んでおり、主面５０ａ側のサファイア基板の面上に、エピタキシャル層、絶縁層、及び導電層を含む積層部が形成されていてもよい。

本実施形態による基板加工方法は、まず、図７に示すようにウェハ５０の主面５０ａにＢＧ（BackGrind）テープ６１を貼着する。このＢＧテープ６１は、ウェハ５０の裏面５０ｂを研削（バックグラインド）する際に、ウェハ５０の主面５０ａ側に形成された積層部を保護するためのテープである。そして、ウェハ５０の裏面５０ｂをグラインダーを用いて研削し、ウェハ５０を薄化する。

続いて、図８に示すように、ウェハ５０の主面５０ａ上（本実施形態ではＢＧテープ６１上）にダイシングテープ６２を貼着する。このダイシングテープ６２はウェハ５０よりも広く、その周囲が環状のダイシングリング６３によって保持されている。そして、レンズ１０５とウェハ５０の裏面５０ｂとの間隔を調節し、ウェハ５０の裏面５０ｂから半導体基板（またはサファイア基板）の内部に集光点を合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、該集光点において多光子吸収を生じさせ、基板の内部に改質領域を形成する。或いは、ウェハ５０の裏面５０ｂから半導体基板（またはサファイア基板）の内部に集光点を合わせてレーザ光Ｌを照射することにより、基板の内部に改質領域の一種である溶融処理領域を形成する。そして、この改質領域（溶融処理領域）を、ＯＦ５０ｃと直交する第１の方向、及び該第１の方向と交差する（好ましくは、略直交する）第２の方向に沿って連続して或いは断続的に形成することにより、切断起点５１を形成する。これにより、図９に示すように、切断起点５１は、ウェハ５０の裏面５０ｂ側または主面５０ａ側から見て第１の方向（図中の矢印Ａ）及び第２の方向（図中の矢印Ｂ）に沿って格子状に形成されることとなる。なお、多光子吸収による改質領域（溶融処理領域を含む）の形成過程については、後に詳しく説明する。

続いて、ウェハ５０の裏面５０ｂに伸張性フィルム４０を貼着する（伸張性フィルム貼着工程）。図１０（ａ）は、伸張性フィルム貼着工程を説明するための斜視図である。また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のIII−III線またはIV−IV線に沿った側面断面図である。前工程においてウェハ５０に格子状の切断起点５１を形成した後、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、ＢＧテープ６１及びダイシングテープ６２が貼着されたウェハ５０をフィルム貼着装置６５に取り付ける。フィルム貼着装置６５は、真空チャック６５ａ及び枠台６５ｂを備える。真空チャック６５ａは、ウェハ５０を吸引固定するための構成要素である。また、枠台６５ｂは、伸張性フィルム４０を保持する分離フレーム６７ａ〜６７ｄ及び一体フレーム６６を支持するための構成要素であり、真空チャック６５ａを取り囲むように配置されている。

伸張性フィルム貼着工程では、まず、矩形の枠である一体フレーム６６を枠台６５ｂ上に固定する。そして、棒状の分離フレーム６７ａ及び６７ｂを、一体フレーム６６における互いに対向する一対の辺に沿って一体フレーム６６上に固定する。更に、棒状の分離フレーム６７ｃ及び６７ｄを、一体フレーム６６における他の一対の辺に沿って一体フレーム６６上に固定する。続いて、ＢＧテープ６１及びダイシングテープ６２が貼着された主面５０ａが真空チャック６５ａと対向するように、ウェハ５０を真空チャック６５ａに吸引固定させる。このとき、ウェハ５０に形成された切断起点５１の形成方向のうち、ＯＦ５０ｃと直交する第１の方向が分離フレーム６７ａ及び６７ｂに沿うように、且つ第１の方向と直交する（ＯＦ５０ｃと平行な）第２の方向が分離フレーム６７ｃ及び６７ｄに沿うように、ウェハ５０を配置する。

続いて、ウェハ５０の周囲に沿ってダイシングテープ６２を切断し、ダイシングリング６３を取り外す。そして、ウェハ５０の裏面５０ｂに伸張性フィルム４０を貼着する。このとき、ウェハ５０の裏面５０ｂとともに分離フレーム６７ａ〜６７ｄも覆うように伸張性フィルム４０をフィルム貼着装置６５の上方から被せる。そして、ウェハ５０の裏面５０ｂ及び分離フレーム６７ａ〜６７ｄに伸張性フィルム４０を貼着する。

続いて、図１１に示すように、フィルム貼着装置６５上においてウェハ５０を反転させ、伸張性フィルム４０が貼着されたウェハ５０の裏面５０ｂを真空チャック６５ａに吸引固定させる。そして、ダイシングテープ６２及びＢＧテープ６１をウェハ５０の主面５０ａから剥離除去する。なお、このときウェハ５０を真空チャック６５ａに固定するのは、ダイシングテープ６２及びＢＧテープ６１を剥離する際にウェハ５０が割れることを防止するためである。

続いて、ウェハ５０に貼着された伸張性フィルム４０を、上述したフィルム伸張装置１に取り付ける。図１２（ａ）は、伸張性フィルム４０をフィルム伸張装置１に取り付ける際の一工程（図１０に示した一体フレーム６６を取り外した状態）を示す斜視図である。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のV−V線またはVI−VI線に沿った側面断面図である。まず、伸張性フィルム４０の端部に固定された一体フレーム６６及び分離フレーム６７ａ〜６７ｄを、分離フレーム６７ａ〜６７ｄがＺ軸下方に位置するようにフィルム伸張装置１のフィルム支持台３〜６に載せる。なお、本実施形態ではフィルム支持台３及び４のそれぞれに分離フレーム６７ａ及び６７ｂを載せており、フィルム支持台５及び６のそれぞれに分離フレーム６７ｃ及び６７ｄを載せている。このとき、伸張性フィルム４０が貼着されたウェハ５０は、主面５０ａをＺ軸上方に向けてテーブル２の載置面２０ａ上に載置される。また、ウェハ５０は、切断起点５１の形成方向のうちＯＦ５０ｃと直交する第１の方向ＡがＸ軸方向と略垂直となるように、且つ第１の方向Ａと直交する（ＯＦ５０ｃと平行な）第２の方向ＢがＹ軸方向と略垂直となるように、テーブル２の載置面２０ａ上に載置される。その後、一体フレーム６６を分離フレーム６７ａ〜６７ｄから取り外す。

図１３（ａ）は、伸張性フィルム４０をフィルム伸張装置１に取り付ける際の次の一工程を示す斜視図である。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のVII−VII線及びVIII−VIII線に沿った端面図である。一体フレーム６６を分離フレーム６７ａ〜６７ｄから取り外したのち、分離フレーム６７ａ〜６７ｄをフィルム固定板１３〜１６によってフィルム支持台３〜６に固定する。すなわち、分離フレーム６７ａ上にフィルム固定板１３を載せることによりフィルム固定板１３とフィルム支持台３との間に分離フレーム６７ａを挟み、図１に示したボルト３１ｃによってフィルム固定板１３をフィルム支持台３に固定する。分離フレーム６７ｂ〜６７ｄについても、分離フレーム６７ａと同様にしてフィルム固定板１４〜１６とフィルム支持台４〜６との間に挟み、固定する。これにより、Ｘ軸方向におけるウェハ５０の両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位（本実施形態では、Ｘ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部）が、一対の第１の保持部１１によって保持される。また、Ｙ軸方向におけるウェハ５０の両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位（Ｙ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部）が、一対の第２の保持部１２によって保持される。

続いて、伸張性フィルムを伸張させる工程（第１及び第２の伸張工程）について説明する。図１４（ａ）は、図１３（ａ）のVII−VII線に沿ったフィルム伸張装置１の端面図である。また、図１４（ｂ）は、図１３（ａ）のVIII−VIII線に沿ったフィルム伸張装置１の端面図である。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、ウェハ５０に貼着された伸張性フィルム４０をフィルム伸張装置１に取り付けた状態（初期状態）を示しており、テーブル２の載置面２０ａとフィルム支持台３〜６のＺ軸上方の端面とが同じＺ座標位置に維持されている。

まず、第１の伸張工程について説明する。この工程では、切断起点５１の一形成方向である第１の方向Ａ（図１３（ａ）参照）に対して略垂直なＸ軸方向（第３の方向）へ伸張性フィルム４０を伸張することにより、第１の方向Ａに沿った切断起点５１においてウェハ５０を切断する。具体的には、シリンダ２２の軸２２ａをＺ軸下方に突出させることにより、一対の第１の保持部１１をテーブル２の載置面２０ａに対して相対的にＺ軸下方に移動させて、第１の保持部１１と載置面２０ａとの距離をＺ軸方向に拡大する。これにより、伸張性フィルム４０のＸ軸方向における両端部が固定された第１の保持部１１に対して、テーブル２の載置面２０ａがＺ軸上方に突き出るかたちとなる。従って、載置面２０ａ上の伸張性フィルム４０がＸ軸方向に伸張され、ウェハ５０に対してＸ軸方向に引張応力が印加される。

ここで、図１５は、第１の伸張工程が完了した状態のフィルム伸張装置１を示す斜視図である。また、図１６（ａ）は、図１５のIX−IX線に沿ったフィルム伸張装置１の端面図である。また、図１６（ｂ）は、図１５のX−X線に沿ったフィルム伸張装置１の端面図である。図１５及び図１６（ａ）に示すように、第１の伸張工程において載置面２０ａ上の伸張性フィルム４０がＸ軸方向に伸張された結果、第１の方向Ａに沿って形成された切断起点５１（図９参照）においてウェハ５０が切断されて、バー状の複数の切断片５２が生成される。また、このとき、図１６（ｂ）に示すように、シリンダ２１の軸２１ａが静止しているのでテーブル２の載置面２０ａと第２の保持部１２との相対位置関係は変化しない。従って、伸張性フィルム４０はＹ軸方向には伸張されないので、ウェハ５０にＹ軸方向の引張応力は生じない。

続いて、第２の伸張工程について説明する。この工程では、切断起点５１の他の形成方向である第２の方向Ｂに対して略垂直なＹ軸方向（第４の方向）へ伸張性フィルム４０を伸張することにより、第２の方向Ｂに沿った切断起点５１においてウェハ５０を切断する。具体的には、シリンダ２１の軸２１ａをＺ軸上方に突出させることにより、テーブル２の載置面２０ａを一対の第２の保持部１２に対して相対的にＺ軸上方に移動させて、第１の保持部１２と載置面２０ａとの距離をＺ軸方向に拡大する。これにより、伸張性フィルム４０のＹ軸方向における両端部が固定された第２の保持部１２に対して、テーブル２の載置面２０ａがＺ軸上方に突き出るかたちとなる。従って、載置面２０ａ上の伸張性フィルム４０がＹ軸方向に伸張され、ウェハ５０（切断片５２）に対してＹ軸方向に引張応力が印加される。

ここで、図１７は、第２の伸張工程が完了した状態のフィルム伸張装置１を示す斜視図である。また、図１８（ａ）は、図１７のXI−XI線に沿ったフィルム伸張装置１の端面図である。また、図１８（ｂ）は、図１７のXII−XII線に沿ったフィルム伸張装置１の端面図である。図１７及び図１８（ｂ）に示すように、第２の伸張工程において載置面２０ａ上の伸張性フィルム４０がＹ軸方向に伸張された結果、第２の方向Ｂに沿って形成された切断起点５１（図９参照）においてウェハ５０（切断片５２）が切断されて、複数の半導体チップ５３が生成される。また、このとき、図１８（ａ）に示すように、シリンダ２２の軸２２ａをシリンダ２１の軸２１ａの突出量と同じ量だけＺ軸上方へ収縮させることにより、第１の保持部１１とテーブル２の載置面２０ａとの相対位置関係を略一定に維持する。これにより、伸張性フィルム４０のＸ軸方向における伸張状態を維持できる。

なお、上述した方法においては第１及び第２の伸張工程をそれぞれ１回ずつ行っているが、本基板加工方法においては第１及び第２の伸張工程を複数段階に分けて交互に行ってもよい。その場合、１回目の第１及び第２の伸張工程においてウェハ５０を完全に切断する必要はなく、複数段階の第１及び第２の伸張工程にわたって伸張性フィルム４０を少しずつ伸張させ、結果的にウェハ５０が完全に切断されていればよい。なお、２回目以降の第１の伸張工程においては、シリンダ２１の軸２１ａを静止状態で保持することにより、前回までの第２の伸張工程における伸張性フィルム４０のＹ軸方向の伸張状態を維持することができる。

第１及び第２の伸張工程においてウェハ５０を切断した後、図１９に示すように、伸張性フィルム４０が伸張された状態のまま、ウェハ５０を囲む環状のダイシングリング６８を伸張性フィルム４０の表面に貼着する。そして、テーブル２の四辺に沿って伸張性フィルム４０を切断し、ウェハ５０をフィルム伸張装置１から取り外す。このとき、ダイシングリング６８によって伸張性フィルム４０の伸張状態が維持されるので、切断された複数の半導体チップ５３の離間状態が保たれる。最後に、図２０に示すように、伸張性フィルム４０をダイシングリング６８の外縁に沿って切断する。こうして、ウェハ５０から形成されて互いに離間された状態の複数の半導体チップ５３が、後の工程に提供される。

以上に説明した本実施形態の基板加工方法及びフィルム伸張装置１の効果について説明する。本実施形態の基板加工方法及びフィルム伸張装置１では、第１の方向Ａに沿って形成された切断起点５１に対しては、該第１の方向Ａと略垂直なＸ軸方向に伸張性フィルム４０を伸張させることにより引張応力を印加している。また、第２の方向Ｂに沿って形成された切断起点５１に対しては、該第２の方向Ｂと略垂直なＹ軸方向に伸張性フィルム４０を伸張させることにより引張応力を印加している。そして、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へのこれらの伸張動作を交互に行うことにより、ウェハ５０を切断している。これにより、切断起点５１に対して不要な方向（切断起点５１の形成方向に対して斜めの方向）に加わる力を低減できるので、半導体チップ５３におけるチッピング・引きちぎれ・膜剥がれ等の損傷や、切断直後の切断片５２同士或いは半導体チップ５３同士の競り合いを防げる。

また、フィルム伸張装置１が２つのシリンダ２１及び２２を備えることによって、伸張性フィルム４０を伸張させる際に、互いに交差する二方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へそれぞれ独立して伸張させることができるとともに、伸張方向とは異なる方向への伸張状態を好適に維持できる。従って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への伸張動作を交互に行うことができるとともに、切断片５２同士或いは半導体チップ５３同士が切断後に再び接触することを防止できる。

以上、本実施形態の基板加工方法及びフィルム伸張装置１によれば、切断起点５１が二方向（第１及び第２の方向）に形成されたウェハ５０を切断する際に切断面の損傷を防止できる。

また、フィルム伸張装置１は、本実施形態のようにシリンダ２１及び２２としてエアシリンダまたは油圧シリンダを備えることが好ましい。これにより、空気圧（油圧）または空気量（油量）を調整することによって伸張性フィルム４０の伸張速度を制御することが可能となるので、伸張性フィルム４０の伸張速度をウェハ５０の構成材料などに応じて好適に制御することができる。なお、本発明のおける第１及び第２の駆動部としては、本実施形態のようなシリンダ２１及び２２以外にも、例えばモータ（電気モータ）を用いることができる。この場合、モータのギヤ比を切り替えること等によって伸張性フィルム４０の伸張速度を制御することができる。

また、フィルム伸張装置１は、シリンダ２１及び２２の作動時間を制御する制御部２４を備えてもよい。フィルム伸張装置１がシリンダ２１及び２２としてエアシリンダまたは油圧シリンダを備える場合、上述したように伸張性フィルム４０の伸張速度を制御することができるので、制御部２４がシリンダ２１及び２２の作動時間を制御することにより、伸張性フィルム４０の伸張量を容易に制御できる。また、フィルム伸張装置が第１及び第２の駆動部としてモータを備える場合であっても、該モータの作動時間を制御する制御部をフィルム伸張装置が備えることにより、伸張性フィルム４０の伸張量を容易に制御できる。

また、フィルム伸張装置１は、本実施形態のように、テーブル２の載置面２０ａに対する第１の保持部１１及び第２の保持部１２の変位を検出する変位センサ２５及び２６を備えることが好ましい。これにより、伸張性フィルム４０の伸張量を精度良く測定できる。また、この場合、フィルム伸張装置１は、シリンダ２１及び２２の作動量を、変位センサ２５及び２６からの検出結果に基づいて制御する制御部２４を備えることが好ましい。これにより、伸張性フィルム４０の伸張量を容易に制御できる。なお、フィルム伸張装置が第１及び第２の駆動部としてモータを備える場合であっても、本実施形態のような変位センサ、及び該変位センサからの変位検出結果に基づいてモータの作動量を制御する制御部を備えることにより、伸張性フィルム４０の伸張量を容易に制御できる。

なお、本実施形態の第１の伸張工程においては、シリンダ２２の軸２２ａを突出させることにより伸張性フィルム４０をＸ軸方向に伸張させる際に、シリンダ２１の軸２１ａを静止させている。本基板加工方法においては、第１の伸張工程の際に、シリンダ２１の軸２１ａをシリンダ２２の軸２２ａよりも小さい突出速度及び突出量で突出させてもよい。これにより、伸張性フィルム４０は、Ｘ軸方向に伸張すると同時に、Ｘ軸方向への伸張速度よりも小さな伸張速度及び伸張量でＹ軸方向に伸張することとなる。また、第２の伸張工程においても、シリンダ２１の軸２１ａを突出させ、且つシリンダ２２の軸２２ａを収縮させることにより伸張性フィルム４０をＹ軸方向に伸張させる際に、シリンダ２２の軸２２ａの収縮速度及び収縮量をシリンダ２１の軸２１ａの突出速度及び突出量よりも少なくしてもよい。これにより、伸張性フィルム４０は、Ｙ軸方向に伸張すると同時に、Ｙ軸方向への伸張速度及び伸張量よりも小さな伸張速度及び伸張量でＸ軸方向に伸張することとなる。

伸張性フィルム４０を伸張させる際には、伸張方向と交差する方向に伸張性フィルム４０の中央部分が縮む傾向がある。伸張方向と交差する方向に伸張性フィルム４０が過度に縮むと、ウェハ５０の切断起点５１に意図しない方向の応力が働き、切断面を損傷するおそれがある。従って、伸張性フィルム４０をＸ軸方向に伸張させる際にＸ軸方向への伸張速度よりも小さな伸張速度でＹ軸方向に伸張させ、Ｙ軸方向に伸張させる際にＹ軸方向への伸張速度よりも小さな伸張速度でＸ軸方向に伸張させることにより、伸張性フィルム４０を伸張させる際に伸張方向と交差する方向における伸張性フィルム４０の縮みを防ぐことができるので、切断面の損傷をより効果的に防止できる。

ここで、本実施形態の切断起点５１（図８参照）の形成方法について、更に詳細に説明する。本実施形態の切断起点５１は、前述したように多光子吸収による改質領域、または改質領域の一種である溶融処理領域によって形成される。そこで、まず、多光子吸収について説明し、続いて、レーザ加工による改質領域（溶融処理領域）の形成方法について説明する。

材料の吸収のバンドギャップＥ_Gよりも光子のエネルギーｈνが小さいと光学的に透明となる。よって、材料に吸収が生じる条件はｈν＞Ｅ_Gである。しかし、光学的に透明でも、材料に照射されるレーザ光の強度を非常に大きくするとｎｈν＞Ｅ_Gの条件（ｎ＝２，３，４，・・・）で材料に吸収が生じる。この現象を多光子吸収という。パルス波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点のピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ²）で決まり、例えばピークパワー密度が１×１０⁸（Ｗ／ｃｍ²）以上の条件で多光子吸収が生じる。ピークパワー密度は、（集光点におけるレーザ光の１パルス当たりのエネルギー）÷（レーザ光のビームスポット断面積×パルス幅）により求められる。また、連続波の場合、レーザ光の強度はレーザ光の集光点の電界強度（Ｗ／ｃｍ²）で決まる。

このような多光子吸収を利用した改質領域形成の原理について、図２１〜図２６を参照して説明する。図２１は、改質領域形成中のウェハ５０の一部を拡大した平面図である。図２２は、図２１に示すウェハ５０のXIII−XIII線に沿った断面図である。図２３は、改質領域形成後のウェハ５０の平面図である。図２４は、図２３に示すウェハ５０のXIV−XIV線に沿った断面図である。図２５は、図２３に示すウェハ５０のXV−XV線に沿った断面図である。

図２１及び図２２に示すように、ウェハ５０の裏面５０ｂには、ウェハ５０を切断すべき所望の切断予定ライン５５がある。切断予定ライン５５は直線状に延びた仮想線であり、本実施形態ではＯＦ５０ｃ（図９参照）に垂直な第１の方向Ａと、第１の方向Ａに略直交する第２の方向Ｂとに沿って想定される。本実施形態において改質領域を形成する際には、多光子吸収が生じる条件でウェハ５０の基板内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌをウェハ５０に照射して改質領域５６を形成する。なお、集光点とはレーザ光Ｌが集光した箇所のことである。また、ウェハ５０の裏面５０ｂは、該裏面５０ｂにおいてレーザ光Ｌが散乱することを防ぐため、平坦かつ滑面であることが好ましい。

レーザ光Ｌを切断予定ライン５５に沿って（すなわち矢印Ｃ方向に沿って）相対的に移動させることにより、集光点Ｐを切断予定ライン５５に沿って移動させる。これにより、図２３〜図２５に示すように改質領域５６が切断予定ライン５５に沿ってウェハ５０の基板内部にのみ形成され、この改質領域５６でもって切断起点５１が形成される。このとき、ウェハ５０がレーザ光Ｌを吸収することによりウェハ５０を発熱させて改質領域５６を形成するのではない。ウェハ５０にレーザ光Ｌを透過させウェハ５０の内部に多光子吸収を発生させて改質領域５６を形成している。よって、ウェハ５０の裏面５０ｂではレーザ光Ｌがほとんど吸収されないので、ウェハ５０の裏面５０ｂが溶融することはない。

ここで、多光子吸収により形成される改質領域としては、例えば次の（１）〜（３）がある。

（１）改質領域が１つ又は複数のクラックを含むクラック領域の場合
基板（例えばサファイア、ガラス、またはＬｉＴａＯ₃からなる圧電材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０⁸（Ｗ／ｃｍ²）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。このパルス幅の大きさは、多光子吸収を生じさせつつ基板の表面に余計なダメージを与えずに、基板の内部にのみクラック領域を形成できる条件である。これにより、基板の内部には多光子吸収による光学的損傷という現象が発生する。この光学的損傷により基板の内部に熱ひずみが誘起され、これにより基板の内部にクラック領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０¹²（Ｗ／ｃｍ²）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。

ここで、実験により求められた電界強度とクラックの大きさとの関係について説明する。実験条件は次ぎの通りである。
（Ａ）基板：パイレックス（登録商標）ガラス（厚さ７００μｍ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０^-8ｃｍ²
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：出力＜１ｍＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ₀₀
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）基板が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒

なお、レーザ光品質がＴＥＭ₀₀とは、集光性が高くレーザ光の波長程度まで集光可能を意味する。

図２６は実験結果を示すグラフである。横軸はピークパワー密度であり、レーザ光がパルスレーザ光なので電界強度はピークパワー密度で表される。縦軸は１パルスのレーザ光により基板の内部に形成されたクラック部分（クラックスポット）の大きさを示している。クラックスポットが集まりクラック領域となる。クラックスポットの大きさは、クラックスポットの形状のうち最大の長さとなる部分の大きさである。グラフ中の黒丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が１００倍、開口数（ＮＡ）が０．８０の場合である。一方、グラフ中の白丸で示すデータは集光用レンズ（Ｃ）の倍率が５０倍、開口数（ＮＡ）が０．５５の場合である。ピークパワー密度が１０¹¹（Ｗ／ｃｍ²）程度から基板の内部にクラックスポットが発生し、ピークパワー密度が大きくなるに従いクラックスポットも大きくなることが分かる。

次に、クラック領域形成による基板（ウェハ）の切断のメカニズムについて図２７〜図３０を用いて説明する。図２７に示すように、多光子吸収が生じる条件でウェハ５０の基板内部に集光点Ｐを合わせてレーザ光Ｌをウェハ５０に照射して切断予定ラインに沿って内部にクラック領域５７を形成する。クラック領域５７は１つ又は複数のクラックを含む領域である。このクラック領域５７でもって切断起点が形成される。図２８に示すように、人為的な力（例えば引張応力）をウェハ５０に印加することにより、クラック領域５７を起点として（すなわち、切断起点を起点として）クラックがさらに成長し、図２９に示すようにクラックがウェハ５０の主面５０ａ及び裏面５０ｂに到達し、図３０に示すようにウェハ５０が割れることによりウェハ５０が切断される。

（２）改質領域が溶融処理領域の場合
基板（例えばシリコンのような半導体材料）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０⁸（Ｗ／ｃｍ²）以上で且つパルス幅が１μｓ以下の条件でレーザ光を照射する。これにより基板の内部は多光子吸収によって局所的に加熱される。この加熱により基板の内部に溶融処理領域が形成される。溶融処理領域とは一旦溶融後再固化した領域や、まさに溶融状態の領域や、溶融状態から再固化する状態の領域であり、相変化した領域や結晶構造が変化した領域ということもできる。また、溶融処理領域とは単結晶構造、非晶質構造、多結晶構造において、ある構造が別の構造に変化した領域ということもできる。つまり、例えば、単結晶構造から非晶質構造に変化した領域、単結晶構造から多結晶構造に変化した領域、単結晶構造から非晶質構造及び多結晶構造を含む構造に変化した領域を意味する。基板がシリコン単結晶構造の場合、溶融処理領域は例えば非晶質シリコン構造である。電界強度の上限値としては、例えば１×１０¹²（Ｗ／ｃｍ²）である。パルス幅は例えば１ｎｓ〜２００ｎｓが好ましい。

シリコンウェハの内部で溶融処理領域が形成されることが実験により確認されている。実験条件は次の通りである。
（Ａ）基板：シリコンウェハ（厚さ３５０μｍ、外径４インチ）
（Ｂ）レーザ
光源：半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
波長：１０６４ｎｍ
レーザ光スポット断面積：３．１４×１０^-8ｃｍ²
発振形態：Ｑスイッチパルス
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス幅：３０ｎｓ
出力：２０μＪ／パルス
レーザ光品質：ＴＥＭ₀₀
偏光特性：直線偏光
（Ｃ）集光用レンズ
倍率：５０倍
Ｎ．Ａ．：０．５５
レーザ光波長に対する透過率：６０パーセント
（Ｄ）基板が載置される載置台の移動速度：１００ｍｍ／秒

図３１は、上記条件でのレーザ加工により形成された溶融処理領域において切断されたシリコンウェハの切断面写真である。シリコンウェハ５８の内部に溶融処理領域５９が形成されている。なお、上記条件により形成された溶融処理領域５９の厚さ方向の大きさは１００μｍ程度である。

溶融処理領域５９が多光子吸収により形成されたことを説明する。図３２は、レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。ただし、シリコン基板の表面側と裏面側それぞれの反射成分を除去し、内部のみの透過率を示している。シリコン基板の厚さｔが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、５００μｍ、１０００μｍの各々について上記関係を示した。

例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの波長である１０６４ｎｍにおいて、シリコン基板の厚さが５００μｍ以下の場合、シリコン基板の内部ではレーザ光が８０％以上透過することが分かる。図３１に示すシリコンウェハ５８の厚さは３５０μｍなので、多光子吸収による溶融処理領域５９をシリコンウェハ５８の中心付近に形成すると、シリコンウェハ５８の表面から１７５μｍの部分に形成される。この場合の透過率は、厚さ２００μｍのシリコンウェハを参考にすると、９０％以上なので、レーザ光がシリコンウェハ５８の内部で吸収されるのは僅かであり、ほとんどが透過する。このことは、シリコンウェハ５８の内部でレーザ光が吸収されて、溶融処理領域５９がシリコンウェハ５８の内部に形成（つまりレーザ光による通常の加熱で溶融処理領域が形成）されたものではなく、溶融処理領域５９が多光子吸収により形成されたことを意味する。

なお、溶融処理領域が形成された基板は、引張応力などの人為的な力が印加されることにより、溶融処理領域でもって形成される切断起点を起点として断面方向に向かって割れを発生させ、その割れが基板の表面と裏面とに到達することにより、結果的に切断される。また、溶融処理領域は基板内部にのみ形成され、切断後の切断面には、図３１のように内部にのみ溶融処理領域が形成されている。基板の内部に溶融処理領域でもって切断起点を形成すると、切断時、切断ラインから外れた不必要な割れが生じにくいので、切断制御が容易となる。

（３）改質領域が屈折率変化領域の場合
基板（例えばガラス）の内部に集光点を合わせて、集光点における電界強度が１×１０⁸（Ｗ／ｃｍ²）以上で且つパルス幅が１ｎｓ以下の条件でレーザ光を照射する。パルス幅を極めて短くして、多光子吸収を基板の内部に起こさせると、多光子吸収によるエネルギーが熱エネルギーに転化せずに、基板の内部にはイオン価数変化、結晶化又は分極配向等の永続的な構造変化が誘起されて屈折率変化領域が形成される。電界強度の上限値としては、例えば１×１０¹²（Ｗ／ｃｍ²）である。パルス幅は例えば１ｎｓ以下が好ましく、１ｐｓ以下がさらに好ましい。

以上、多光子吸収により形成される改質領域として（１）〜（３）の場合を説明したが、基板の結晶構造やその劈開性などを考慮して切断起点を次のように形成すれば、その切断起点を起点として、より一層小さな力で、しかも精度良く基板を切断することが可能になる。

すなわち、シリコンなどのダイヤモンド構造の単結晶半導体からなる基板の場合は、（１１１）面（第１劈開面）や（１１０）面（第２劈開面）に沿った方向に切断起点を形成するのが好ましい。また、ＧａＡｓなどの閃亜鉛鉱型構造のIII−V族化合物半導体からなる基板の場合は、（１１０）面に沿った方向に切断起点を形成するのが好ましい。さらに、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）などの六方晶系の結晶構造を有する基板の場合は、（０００１）面（Ｃ面）を主面として（１１２０）面（Ａ面）或いは（１１００）面（Ｍ面）に沿った方向に切断起点を形成するのが好ましい。

次に、上述した改質領域形成に使用されるレーザ加工装置について、図３３を参照して説明する。図３３はレーザ加工装置１００の概略構成図である。

レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、レーザ光Ｌの反射機能を有しかつレーザ光Ｌの光軸の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、ダイクロイックミラー１０３で反射されたレーザ光Ｌを集光する集光用レンズ１０５と、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射されるウェハ５０が載置される載置台１０７と、載置台１０７をＸ軸方向に移動させるためのＸ軸ステージ１０９と、載置台１０７をＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動させるためのＹ軸ステージ１１１と、載置台１０７をＸ軸及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向に移動させるためのＺ軸ステージ１１３と、これら３つのステージ１０９，１１１，１１３の移動を制御するステージ制御部１１５とを備える。

この集光点ＰのＸ（Ｙ）軸方向の移動は、ウェハ５０をＸ（Ｙ）軸ステージ１０９（１１１）によりＸ（Ｙ）軸方向に移動させることにより行う。Ｚ軸方向は、ウェハ５０の裏面５０ｂと直交する方向なので、ウェハ５０に入射するレーザ光Ｌの焦点深度の方向となる。よって、Ｚ軸ステージ１１３をＺ軸方向に移動させることにより、ウェハ５０の基板内部にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせることができる。これにより、例えば、ウェハ５０が基板及び該基板上に設けられた積層部を含むような場合でも、ウェハ５０の基板内部の所望の位置に集光点Ｐを合わせることができる。

レーザ光源１０１はパルスレーザ光を発生するＮｄ：ＹＡＧレーザである。レーザ光源１０１に用いることができるレーザとして、この他、Ｎｄ：ＹＶＯ₄レーザ、Ｎｄ：ＹＬＦレーザやチタンサファイアレーザがある。本実施形態では、ウェハ５０の加工にパルスレーザ光を用いているが、多光子吸収を起こさせることができるなら連続波レーザ光でもよい。

レーザ加工装置１００はさらに、載置台１０７に載置されたウェハ５０を可視光線により照明するために可視光線を発生する観察用光源１１７と、ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された可視光用のビームスプリッタ１１９とを備える。ビームスプリッタ１１９と集光用レンズ１０５との間にダイクロイックミラー１０３が配置されている。ビームスプリッタ１１９は、可視光線の約半分を反射し残りの半分を透過する機能を有しかつ可視光線の光軸の向きを９０°変えるように配置されている。観察用光源１１７から発生した可視光線はビームスプリッタ１１９で約半分が反射され、この反射された可視光線がダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５を透過し、ウェハ５０の切断予定ライン５５等を含む裏面５０ｂを照明する。

レーザ加工装置１００はさらに、ビームスプリッタ１１９、ダイクロイックミラー１０３及び集光用レンズ１０５と同じ光軸上に配置された撮像素子１２１及び結像レンズ１２３を備える。撮像素子１２１としては例えばＣＣＤカメラがある。切断予定ライン５５等を含む裏面５０ｂを照明した可視光線の反射光は、集光用レンズ１０５、ダイクロイックミラー１０３、ビームスプリッタ１１９を透過し、結像レンズ１２３で結像されて撮像素子１２１で撮像され、撮像データとなる。

レーザ加工装置１００はさらに、撮像素子１２１から出力された撮像データが入力される撮像データ処理部１２５と、レーザ加工装置１００全体を制御する全体制御部１２７と、モニタ１２９とを備える。撮像データ処理部１２５は、撮像データを基にして観察用光源１１７で発生した可視光の焦点をウェハ５０の裏面５０ｂ上に合わせるための焦点データを演算する。この焦点データを基にしてステージ制御部１１５がＺ軸ステージ１１３を移動制御することにより、可視光の焦点がウェハ５０の裏面５０ｂに合うようにする。よって、撮像データ処理部１２５はオートフォーカスユニットとして機能する。また、撮像データ処理部１２５は、撮像データを基にして裏面５０ｂの拡大画像等の画像データを演算する。この画像データは全体制御部１２７に送られ、全体制御部で各種処理がなされ、モニタ１２９に送られる。これにより、モニタ１２９に拡大画像等が表示される。

全体制御部１２７には、ステージ制御部１１５からのデータ、撮像データ処理部１２５からの画像データ等が入力し、これらのデータも基にしてレーザ光源制御部１０２、観察用光源１１７及びステージ制御部１１５を制御することにより、レーザ加工装置１００全体を制御する。よって、全体制御部１２７はコンピュータユニットとして機能する。

ここで、図３４は、図３３に示されたレーザ加工装置１００を用いてウェハ５０に切断起点を形成する方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態において、ウェハ５０は、レーザ加工装置１００の載置台１０７に、裏面５０ｂが集光用レンズ１０５と対向するように配置される。すなわち、レーザ光Ｌは、ウェハ５０の裏面５０ｂから入射される。

図３３及び図３４を参照すると、まず、ウェハ５０が有する基板の光吸収特性を図示しない分光光度計等により測定する。この測定結果に基づいて、ウェハ５０が有する基板に対して透明な波長又は吸収の少ない波長のレーザ光Ｌを発生するレーザ光源１０１を選定する（Ｓ１０１）。

続いて、ウェハ５０が有する基板の厚さ、材質、及び屈折率等を考慮して、ウェハ５０のＺ軸方向の移動量を決定する（Ｓ１０３）。これは、ウェハ５０の裏面５０ｂから所定距離内側の所望の位置にレーザ光Ｌの集光点Ｐを合わせるために、ウェハ５０の裏面５０ｂに位置するレーザ光Ｌの集光点Ｐを基準としたウェハ５０のＺ軸方向の移動量である。この移動量は全体制御部１２７に入力される。

続いて、ウェハ５０を、裏面５０ｂが集光用レンズ１０５側と対向するように、レーザ加工装置１００の載置台１０７に載置する。そして、観察用光源１１７から可視光を発生させて裏面５０ｂを照明する（Ｓ１０５）。照明されたウェハ５０の裏面５０ｂを撮像素子１２１により撮像する。撮像素子１２１により撮像された撮像データは撮像データ処理部１２５に送られる。この撮像データに基づいて撮像データ処理部１２５は、観察用光源１１７の可視光の焦点がウェハ５０の裏面５０ｂに位置するような焦点データを演算する（Ｓ１０７）。

この焦点データはステージ制御部１１５に送られる。ステージ制御部１１５は、この焦点データを基にして、観察用光源１１７の可視光の焦点がウェハ５０の裏面５０ｂに位置するように載置台１０７をＺ軸方向に移動させる（Ｓ１０９）。なお、撮像データ処理部１２５は撮像データに基づいて、切断予定ライン５５を含む裏面５０ｂの拡大画像データを演算する。この拡大画像データは全体制御部１２７を介してモニタ１２９に送られ、これによりモニタ１２９に切断予定ライン５５付近の拡大画像が表示される。

全体制御部１２７には予めステップＳ１０３で決定された移動量データが入力されており、この移動量データがステージ制御部１１５に送られる。ステージ制御部１１５はこの移動量データに基づいて、レーザ光Ｌの集光点Ｐの位置がウェハ５０の裏面５０ｂから所定距離内側となるように、Ｚ軸ステージ１１３によりウェハ５０をＺ軸方向に移動させる（Ｓ１１１）。

続いて、レーザ光源１０１からレーザ光Ｌを発生させて、レーザ光Ｌをウェハ５０の裏面５０ｂに照射する。レーザ光Ｌの集光点Ｐはウェハ５０の基板の内部に位置しているので、改質領域は基板の内部にのみ形成される。そして、切断予定ライン５５に沿うようにＸ軸ステージ１０９やＹ軸ステージ１１１を移動させて改質領域を複数形成するか、あるいは切断予定ライン５５に沿って連続して改質領域を形成することにより、切断予定ライン５５に沿う切断起点を基板の内部に形成する（Ｓ１１３）。こうして、図８及び図９に示した切断起点５１が形成される。

本実施形態のように、多光子吸収という現象により形成される改質領域（または溶融処理領域）でもってウェハ５０に切断起点５１を形成することにより、ウェハ５０を比較的小さな力で精度良く割って切断することができる。従って、本実施形態の基板加工方法によれば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに伸張性フィルム４０を伸張させて、ウェハ５０を精度よく切断することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明によるフィルム伸張装置の第２実施形態について説明する。図３５（ａ）及び図３５（ｂ）は、本実施形態によるフィルム伸張装置１ａの構成を示す端面図である。なお、図３５（ａ）はフィルム伸張装置１ａをＹ軸方向から見たときの端面図であり、図３５（ｂ）はフィルム伸張装置１ａをＸ軸方向から見たときの端面図である。

図３５（ａ）及び図３５（ｂ）を参照すると、本実施形態のフィルム伸張装置１ａにおいて上記第１実施形態のフィルム伸張装置１と異なる点は、ベース板１７の配置である。本実施形態のベース板１７は、シリンダ２２に対してＺ軸下方に配置されている。すなわち、シリンダ２２は、軸２２ａの突出方向がＺ軸下方となるように、ベース板１７上に固定されている。ベース板１７の略中央部分にはシリンダ２２の軸２２ａが挿通される貫通孔１７ａが設けられており、シリンダ２２の軸２２ａは貫通孔１７ａを貫通して移動板８に固定されている。また、シリンダ２１は、軸２１ａの突出方向がＺ軸上方となるようにシリンダ２２上に固定されている。

図３６（ａ）及び図３６（ｂ）は、本実施形態のフィルム伸張装置１ａを用いたときの第１の伸張工程を示す端面図である。また、図３７（ａ）及び図３７（ｂ）は、本実施形態のフィルム伸張装置１ａを用いたときの第２の伸張工程を示す端面図である。なお、図３６（ａ）及び図３７（ａ）はフィルム伸張装置１ａをＹ軸方向から見たときの端面図であり、図３６（ｂ）及び図３７（ｂ）はフィルム伸張装置１ａをＸ軸方向から見たときの端面図である。

本実施形態における第１の伸張工程では、図３６（ａ）に示すように、シリンダ２２の軸２２ａをＺ軸下方に突出させることにより、一対の第１の保持部１１をテーブル２の載置面２０ａに対して相対的にＺ軸下方に移動させて、第１の保持部１１と載置面２０ａとの距離をＺ軸方向に拡大する。これにより、載置面２０ａ上の伸張性フィルム４０がＸ軸方向に伸張され、ウェハ５０に対してＸ軸方向に引張応力が印加される。そして、この引張応力により、第１の方向に沿って形成された切断起点５１（図９参照）においてウェハ５０が切断されて、バー状の複数の切断片５２が生成される。また、このとき、図３６（ｂ）に示すように、シリンダ２１の軸２１ａが静止しているので載置面２０ａと第２の保持部１２との相対位置関係は変化しない。従って、伸張性フィルム４０はＹ軸方向には伸張されないので、ウェハ５０にＹ軸方向の引張応力は生じない。

また、本実施形態における第２の伸張工程では、図３７（ｂ）に示すように、シリンダ２１の軸２１ａをＺ軸上方に突出させることにより、テーブル２の載置面２０ａを一対の第２の保持部１２に対して相対的にＺ軸上方に移動させて、第２の保持部１２と載置面２０ａとの距離をＺ軸方向に拡大する。これにより、載置面２０ａ上の伸張性フィルム４０がＹ軸方向に伸張され、ウェハ５０（切断片５２）に対してＹ軸方向に引張応力が印加される。そして、この引張応力により、第２の方向に沿って形成された切断起点５１（図９参照）においてウェハ５０（切断片５２）が切断されて、複数の半導体チップ５３が生成される。また、このとき、図３７（ａ）に示すように、シリンダ２２の軸２２ａをシリンダ２１の軸２１ａの突出量と同じ量だけＺ軸上方へ収縮させることにより、第１の保持部１１とテーブル２の載置面２０ａとの相対位置関係を略一定に維持する。これにより、伸張性フィルム４０のＸ軸方向における伸張状態を維持できる。

本発明によるフィルム伸張装置は、本実施形態のフィルム伸張装置１ａのような構成を備えることによっても、上記第１実施形態のフィルム伸張装置１について述べた効果と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
次に、上記した実施形態によるフィルム伸張装置１の第３実施形態について説明する。図３８は、本実施形態によるフィルム伸張装置１ｂの構成を示す斜視図である。また、図３９（ａ）は、図３８に示したフィルム伸張装置１ｂの平面図である。また、図３９（ｂ）及び図３９（ｃ）は、それぞれ図３９（ａ）のXVI−XVI線及びXVII−XVII線に沿った端面図である。なお、図３８及び図３９（ａ）〜図３９（ｃ）には、説明を容易にする為にＸＹＺ直交座標系も示されている。

図３８及び図３９（ａ）〜図３９（ｃ）を参照すると、本実施形態のフィルム伸張装置１ｂは、一対の第１の保持部９１、一対の第２の保持部９２、第１の駆動部８１、及び第２の駆動部８２を備える。このフィルム伸張装置１ｂは、第１の保持部９１及び第２の保持部９２によって伸張性フィルム４０の端部を保持しつつ、一対の第１の保持部９１同士の間隔、及び一対の第２の保持部９２同士の間隔を互いに独立に拡大することによって、伸張性フィルム４０を伸張させる装置である。以下、フィルム伸張装置１ｂの各構成について説明する。

第１の保持部９１は、Ｘ軸方向（第３の方向）におけるウェハ５０の両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位（本実施形態では、Ｘ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部）を保持するための一対の構成要素である。一対の第１の保持部９１は、Ｘ軸方向においてウェハ５０の両側に並んで配置されている。一対の第１の保持部９１のうち一方は、フィルム支持台８３及びフィルム固定板９３を含んで構成されている。また、一対の第１の保持部９１のうち他方は、フィルム支持台８４及びフィルム固定板９４を含んで構成されている。

フィルム支持台８３及び８４は、図中のＹＺ平面に沿って延びる矩形板状の構成要素である。フィルム支持台８４は、フィルム支持台８３に対してＸ軸の正方向に配置されている。フィルム支持台８３及び８４は、Ｚ軸方向と交差する一対の端面と、Ｙ軸方向と交差する一対の端面とを有する。Ｚ軸方向と交差する一対の端面のうちＺ軸上方の端面は、フィルム支持台８３及び８４のそれぞれにおいて同じ高さ（Ｚ軸方向位置）に配置されている。

フィルム固定板９３及び９４は、フィルム支持台８３及び８４のＺ軸上方の端面に沿って延びる略長方形の板状の構成要素である。フィルム固定板９３及び９４は、図示しないボルトによってそれぞれフィルム支持台８３及び８４に固定される。このとき、フィルム固定板９３及び９４は、図３９（ｂ）に示すようにＸ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部をフィルム支持台８３及び８４との間に挟んで固定する。

第２の保持部９２は、Ｙ軸方向（第４の方向）におけるウェハ５０の両側に位置する伸張性フィルム４０の一対の部位（本実施形態では、Ｙ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部）を保持するための一対の構成要素である。一対の第２の保持部９２は、Ｙ軸方向においてウェハ５０の両側に並んで配置されている。一対の第２の保持部９２のうち一方は、フィルム支持台８５及びフィルム固定板９５を含んで構成されている。また、一対の第２の保持部９２のうち他方は、フィルム支持台８６及びフィルム固定板９６を含んで構成されている。

フィルム支持台８５及び８６は、図中のＸＺ平面に沿って延びる矩形板状の構成要素である。フィルム支持台８６は、フィルム支持台８５に対してＹ軸の正方向に配置されている。フィルム支持台８５及び８６は、Ｚ軸方向と交差する一対の端面と、Ｘ軸方向と交差する一対の端面とを有する。Ｚ軸方向と交差する一対の端面のうちＺ軸上方の端面は、フィルム支持台８５及び８６のそれぞれにおいて同じ高さ（Ｚ軸方向位置）に配置されている。

フィルム固定板９５及び９６は、フィルム支持台８５及び８６のＺ軸上方の端面に沿って延びる略長方形の板状の構成要素である。フィルム固定板９５及び９６は、図示しないボルトによってそれぞれフィルム支持台８５及び８６に固定される。このとき、フィルム固定板９５及び９６は、図３９（ｃ）に示すようにＹ軸方向における伸張性フィルム４０の両端部をフィルム支持台８５及び８６との間に挟んで固定する。

第１の駆動部８１は、一対の第１の保持部９１同士の間隔を拡大することによって、伸張性フィルム４０をＸ軸方向に伸張させる構成要素である。第１の駆動部８１は、２つのシリンダ８１ａ及び８１ｂによって構成されている。シリンダ８１ａは、その軸がＸ軸の負方向に突出するように配置されており、該軸の先端がフィルム支持台８３に固定されている。また、シリンダ８１ｂは、その軸がＸ軸の正方向に突出するように配置されており、該軸の先端がフィルム支持台８４に固定されている。

第２の駆動部８２は、一対の第２の保持部９２同士の間隔を拡大することによって、伸張性フィルム４０をＹ軸方向に伸張させる構成要素である。第２の駆動部８２は、２つのシリンダ８２ａ及び８２ｂによって構成されている。シリンダ８２ａは、その軸がＹ軸の負方向に突出するように配置されており、該軸の先端がフィルム支持台８５に固定されている。また、シリンダ８２ｂは、その軸がＹ軸の正方向に突出するように配置されており、該軸の先端がフィルム支持台８６に固定されている。

本実施形態のシリンダ８１ａ、８１ｂ、８２ａ、及び８２ｂは、エアシリンダまたは油圧シリンダからなる。シリンダ８１ａ及び８１ｂの軸がそれぞれＸ軸負方向及び正方向に突出すると、フィルム支持台８３及び８４が外側へ移動して一対の第１の保持部９１同士の間隔が拡大される。これにより、伸張性フィルム４０がＸ軸方向に伸張される。このとき、シリンダ８２ａ及び８２ｂの軸を静止させることにより、一対の第２の保持部９２同士の間隔を維持することができる。また、シリンダ８２ａ及び８２ｂの軸がそれぞれＹ軸負方向及び正方向に突出すると、フィルム支持台８５及び８６が外側へ移動して一対の第２の保持部９２同士の間隔が拡大される。これにより、伸張性フィルム４０がＹ軸方向に伸張される。このとき、シリンダ８１ａ及び８１ｂの軸を突出状態で静止させることにより、一対の第１の保持部９１同士の間隔を維持し、伸張性フィルム４０のＸ軸方向の伸張状態を維持できる。

なお、図示していないが、本実施形態のフィルム伸張装置１ｂは、第１実施形態と同様に、第１の保持部９１及び第２の保持部９２の変位を検出する変位センサと、第１の駆動部８１及び第２の駆動部８２の作動量を変位センサからの検出結果に基づいて制御する制御部とを備えることが好ましい。或いは、フィルム伸張装置１ｂは、第１の駆動部８１及び第２の駆動部８２の作動時間を制御する制御部を備えてもよい。

続いて、本実施形態に係る基板加工方法について、フィルム伸張装置１ｂの動作とともに説明する。なお、本実施形態における加工対象物であるウェハ５０への切断起点の形成方法、ウェハ５０への伸張性フィルム４０の貼着方法、及びフィルム伸張装置１ｂへの伸張性フィルム４０の取り付け方法については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

まず、第１の伸張工程では、切断起点の一形成方向である第１の方向Ａに対して略垂直なＸ軸方向（第３の方向）へ伸張性フィルム４０を伸張させることにより、第１の方向Ａに沿った切断起点においてウェハ５０を切断する。具体的には、シリンダ８１ａ及び８１ｂの軸をそれぞれＸ軸の負方向及び正方向に突出させることにより、一対の第１の保持部９１同士の間隔を拡大する。これにより、伸張性フィルム４０がＸ軸方向に伸張され、ウェハ５０に対してＸ軸方向に引張応力が印加される。その結果、第１の方向Ａに沿って形成された切断起点においてウェハ５０が切断されて、バー状の複数の切断片が生成される。また、このとき、シリンダ８２ａ及び８２ｂの軸が静止しているので一対の第２の保持部９２同士の間隔は変化しない。従って、伸張性フィルム４０はＹ軸方向には伸張されないので、ウェハ５０にＹ軸方向の引張応力は生じない。

続いて、第２の伸張工程では、切断起点の他の形成方向である第２の方向Ｂに対して略垂直なＹ軸方向（第４の方向）へ伸張性フィルム４０を伸張させることにより、第２の方向Ｂに沿った切断起点においてウェハ５０を切断する。具体的には、シリンダ８２ａ及び８２ｂの軸をそれぞれＹ軸の負方向及び正方向に突出させることにより、一対の第２の保持部９２同士の間隔を拡大する。これにより、伸張性フィルム４０がＹ軸方向に伸張され、ウェハ５０に対してＹ軸方向に引張応力が印加される。その結果、第２の方向Ｂに沿って形成された切断起点においてウェハ５０が切断されて、複数の半導体チップが生成される。また、このとき、シリンダ８１ａ及び８１ｂの軸を第１の伸張工程における突出状態のまま静止させることによって、一対の第１の保持部９１同士の間隔が維持される。従って、伸張性フィルム４０のＸ軸方向への伸張状態が維持される。

なお、上述した方法においては第１及び第２の伸張工程をそれぞれ１回ずつ行っているが、本基板加工方法においても、第１実施形態と同様に第１及び第２の伸張工程を複数段階に分けて交互に行ってもよい。なお、この場合、２回目以降の第１の伸張工程においては、シリンダ８２ａ及び８２ｂの軸を突出状態で保持することにより、前回までの第２の伸張工程における伸張性フィルム４０のＹ軸方向の伸張状態を維持することができる。

本実施形態による基板加工方法及びフィルム伸張装置１ｂによれば、第１実施形態と同様に、切断起点に対して不要な方向に加わる力を低減できるので、半導体チップにおけるチッピング・引きちぎれ・膜剥がれ等の損傷や、切断直後の切断片同士或いは半導体チップ同士の競り合いを防げる。また、フィルム伸張装置１ｂが２つの駆動部８１及び８２を備えることによって、伸張性フィルム４０を伸張させる際に、互いに交差する二方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へそれぞれ独立して伸張させることができるとともに、伸張方向とは異なる方向への伸張状態を好適に維持できる。従って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への伸張動作を交互に行うことができるとともに、切断片同士或いは半導体チップ同士が切断後に再び接触することを防止できる。

（変形例）
次に、上記した各実施形態による基板加工方法の変形例として、加工対象物における様々な切断起点の態様について説明する。図４０（ａ）は、本変形例における加工対象物であるウェハ５０の構成を示す平面図である。また、図４０（ｂ）及び図４０（ｃ）は、共に図４０（ａ）のXVIII−XVIII線に沿った側面断面図であり、それぞれ異なる態様の切断起点５１ａ及び５１ｂを表している。

図４０（ｂ）を参照すると、ウェハ５０に形成された切断起点５１ａは、第１及び第２の方向に延びる矩形状断面の溝によって構成されている。このような溝は、例えばダイシングブレードを用いてウェハ５０の表面を切削することにより形成される。或いは、ウェハ５０の表面にレーザ光を照射し、ウェハ５０の表面を溶融することによって形成されてもよい。また、図４０（ｃ）を参照すると、ウェハ５０に形成された切断起点５１ｂは、三角形断面の溝によって構成されている。このような溝は、例えばダイヤモンド針を用いてウェハ５０の表面をけがくことにより形成される。

図４１は、本変形例における別の態様の切断起点５１ｃを示す拡大斜視図である。図４１を参照すると、ウェハ５０に形成された切断起点５１ｃは、第１及び第２の方向に並ぶ複数の孔によって構成されている。このような複数の孔は、例えばウェハ５０を第１または第２の方向に平行移動させながら、パルス状のレーザ光をウェハ５０に周期的に照射し、ウェハ５０を表面から裏面にかけて溶融することによって形成される。

切断起点は、前述した改質領域に限られず、本変形例のように溝や複数の孔によって構成されてもよい。これにより、第３、第４の方向のそれぞれに伸張性フィルム４０を伸張させて、溝や複数の孔を起点としてウェハ５０を好適に切断することができる。なお、これらの溝や複数の孔が切断起点の少なくとも一部を構成し、他の切断起点が改質領域等の別の形状によって構成されてもよい。

本発明による基板加工方法及びフィルム伸張装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では切断起点の形成方向である第１及び第２の方向が互いに略直交している例を示したが、第１及び第２の方向は、直交以外の様々な角度で交差していてもよい。このような場合でも、本発明による基板加工方法及びフィルム伸張装置によれば、第１及び第２の方向のそれぞれと略直交する第３及び第４の方向に交互に引張応力を印加し、切断面の損傷を低減できる。

本発明に係るフィルム伸張装置の第１実施形態として、加工対象物であるウェハをチップ状に切断するためのフィルム伸張装置の構成を示す切り欠き斜視図である。 図１のＺ軸方向から見たフィルム伸張装置の平面図である。 図２のI−I線に沿ったフィルム伸張装置の側面断面図である。 図２のII−II線に沿ったフィルム伸張装置の側面断面図である。 フィルム伸張装置におけるシリンダを駆動するための構成を示すブロック図である。 加工対象物であるウェハを示す斜視図である。 ウェハを薄化する工程を示す図である。 ウェハに切断起点を形成する工程を説明する図である。 ウェハに形成された切断起点を示す平面図である。 （ａ）伸張性フィルム貼着工程を説明するための斜視図である。（ｂ）図１０（ａ）のIII−III線またはIV−IV線に沿った側面断面図である。 ダイシングテープ及びＢＧテープをウェハの主面から剥離除去する工程を示す図である。 （ａ）伸張性フィルムをフィルム伸張装置に取り付ける際の一工程を示す斜視図である。（ｂ）図１２（ａ）のV−V線またはVI−VI線に沿った側面断面図である。 （ａ）伸張性フィルムをフィルム伸張装置に取り付ける際の次の一工程を示す斜視図である。（ｂ）図１３（ａ）のVII−VII線及びVIII−VIII線に沿った端面図である。 （ａ）図１３（ａ）のVII−VII線に沿ったフィルム伸張装置の端面図である。（ｂ）図１３（ａ）のVIII−VIII線に沿ったフィルム伸張装置の端面図である。 第１の伸張工程が完了した状態のフィルム伸張装置を示す斜視図である。 （ａ）図１５のIX−IX線に沿ったフィルム伸張装置の端面図である。（ｂ）図１５のX−X線に沿ったフィルム伸張装置の端面図である。 第２の伸張工程が完了した状態のフィルム伸張装置を示す斜視図である。 （ａ）図１７のXI−XI線に沿ったフィルム伸張装置の端面図である。（ｂ）図１７のXII−XII線に沿ったフィルム伸張装置の端面図である。 ダイシングリングを伸張性フィルムに貼着し、ウェハをフィルム伸張装置から取り外す工程を示す斜視図である。 伸張性フィルムをダイシングリングの外縁に沿って切断した状態を示す斜視図である。 改質領域形成中のウェハの一部を拡大した平面図である。 図２１に示すウェハのXIII−XIII線に沿った断面図である。 改質領域形成後のウェハの平面図である。 図２３に示すウェハのXIV−XIV線に沿った断面図である。 図２３に示すウェハのXV−XV線に沿った断面図である。 電界強度とクラックスポットの大きさとの関係を示すグラフである。 クラック領域が形成されたウェハの一部を拡大した断面図である。 クラック領域を起点としてウェハが切断される様子を示す断面図である。 クラック領域を起点としてウェハが切断される様子を示す断面図である。 クラック領域を起点としてウェハが切断される様子を示す断面図である。 レーザ加工により形成された溶融処理領域において切断されたシリコンウェハの切断面写真である。 レーザ光の波長とシリコン基板の内部の透過率との関係を示すグラフである。 レーザ加工装置の概略構成図である。 図３３に示されたレーザ加工装置を用いてウェハに切断起点を形成する方法を示すフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）第２実施形態によるフィルム伸張装置の構成を示す端面図である。 （ａ）、（ｂ）第２実施形態のフィルム伸張装置を用いたときの第１の伸張工程を示す端面図である。 （ａ）、（ｂ）第２実施形態のフィルム伸張装置を用いたときの第２の伸張工程を示す端面図である。 第３実施形態によるフィルム伸張装置の構成を示す斜視図である。 （ａ）図３８に示したフィルム伸張装置の平面図である。（ｂ）図３９（ａ）のXVI−XVI線に沿った端面図である。（ｃ）図３９（ａ）のXVII−XVII線に沿った端面図である。 （ａ）変形例におけるウェハの構成を示す平面図である。（ｂ）、（ｃ）図４０（ａ）のXVIII−XVIII線に沿った側面断面図である。 変形例における別の態様の切断起点を示す拡大斜視図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ…フィルム伸張装置、２…テーブル、３〜６…フィルム支持台、７…ベース板、８…移動板、１１…第１の保持部、１２…第２の保持部、１３〜１６…フィルム固定板、２０…天板、２０ａ…載置面、２１，２２…シリンダ、２３ａ〜２３ｄ…ローラー、２４…制御部、２５，２６…変位センサ、４０…伸張性フィルム、５０…ウェハ、５１…切断起点、６１…ＢＧテープ、６２…ダイシングテープ、６３，６８…ダイシングリング、６５…フィルム貼着装置、６６…一体フレーム、６７ａ〜６７ｄ…分離フレーム。

Claims (13)

1. 基板を含む加工対象物を切断する基板加工方法であって、
   第１の方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って切断起点が形成された前記加工対象物の一方の面に貼着された伸張性フィルムを、前記第１の方向に対して略垂直な第３の方向へ伸張することにより、前記第１の方向に沿った前記切断起点において前記加工対象物を切断する第１の伸張工程と、
   前記第３の方向への前記伸張性フィルムの伸張状態を維持しながら、前記第２の方向に対して略垂直な第４の方向へ前記伸張性フィルムを伸張することにより、前記第２の方向に沿った前記切断起点において前記加工対象物を切断する第２の伸張工程と
   を備えることを特徴とする、基板加工方法。
2. 基板を含む加工対象物を切断する基板加工方法であって、
   第１の方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って切断起点が形成された前記加工対象物の一方の面に貼着された伸張性フィルムを、前記第１の方向に対して略垂直な第３の方向へ伸張する第１の伸張工程と、
   前記第２の方向に対して略垂直な第４の方向へ前記伸張性フィルムを伸張する第２の伸張工程と
   を備え、
   前記第１及び第２の伸張工程をそれぞれ複数段階に分けて交互に行うことにより、前記切断起点において前記加工対象物を切断することを特徴とする、基板加工方法。
3. 前記第１の伸張工程において、前記第３の方向へ前記伸張性フィルムを伸張させる際に、前記第３の方向への伸張速度よりも小さい伸張速度で前記第４の方向に前記伸張性フィルムを伸張させ、
   前記第２の伸張工程において、前記第４の方向へ前記伸張性フィルムを伸張させる際に、前記第４の方向への伸張速度よりも小さい伸張速度で前記第３の方向に前記伸張性フィルムを伸張させることを特徴とする、請求項１または２に記載の基板加工方法。
4. 前記切断起点のうち少なくとも一部は、前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより生じる多光子吸収によって前記基板の内部に形成された改質領域からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板加工方法。
5. 前記切断起点のうち少なくとも一部は、前記基板の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより前記基板の内部に形成された溶融処理領域からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板加工方法。
6. 前記切断起点のうち少なくとも一部は、前記基板に形成された溝からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板加工方法。
7. 基板を含む加工対象物に貼着された伸張性フィルムを伸張させるフィルム伸張装置であって、
   前記伸張性フィルムが貼着された前記加工対象物を載置するための載置面を有するテーブルと、
   第３の方向における前記テーブルの両側にそれぞれ配置され、前記伸張性フィルムを保持する一対の第１の保持部と、
   前記第３の方向と交差する第４の方向における前記テーブルの両側にそれぞれ配置され、前記伸張性フィルムを保持する一対の第２の保持部と、
   前記テーブル及び前記第１の保持部のうち少なくとも一方を駆動することにより、前記テーブルの前記載置面と前記第１の保持部との距離を拡大して前記伸張性フィルムを前記第３の方向に伸張させる第１の駆動部と、
   前記テーブル及び前記第２の保持部のうち少なくとも一方を駆動することにより、前記テーブルの前記載置面と前記第２の保持部との距離を拡大して前記伸張性フィルムを前記第４の方向に伸張させる第２の駆動部と
   を備えることを特徴とする、フィルム伸張装置。
8. 前記テーブルの前記載置面が平坦であることを特徴とする、請求項７に記載のフィルム伸張装置。
9. 基板を含む加工対象物に貼着された伸張性フィルムを伸張させるフィルム伸張装置であって、
   第３の方向における前記加工対象物の両側にそれぞれ配置され、前記伸張性フィルムを保持する一対の第１の保持部と、
   前記第３の方向と交差する第４の方向における前記加工対象物の両側にそれぞれ配置され、前記伸張性フィルムを保持する一対の第２の保持部と、
   前記一対の第１の保持部同士の間隔を拡大することにより、前記伸張性フィルムを前記第３の方向に伸張させる第１の駆動部と、
   前記一対の第２の保持部同士の間隔を拡大することにより、前記伸張性フィルムを前記第４の方向に伸張させる第２の駆動部と
   を備えることを特徴とする、フィルム伸張装置。
10. 前記第１及び第２の駆動部がエアシリンダ、油圧シリンダ、またはモータのうち少なくとも一種類からなることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載のフィルム伸張装置。
11. 前記第１及び第２の駆動部の作動時間を制御する制御部を更に備えることを特徴とする、請求項１０に記載のフィルム伸張装置。
12. 前記第１及び第２の保持部の変位を検出する変位センサを更に備えることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のフィルム伸張装置。
13. 前記第１及び第２の駆動部の作動量を、前記変位センサからの検出結果に基づいて制御する制御部を更に備えることを特徴とする、請求項１２に記載のフィルム伸張装置。

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