JP6301203B2 - チップの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板等の板状物から所望形状のチップを生成するチップの製造方法に関する。

スマートフォン等の操作画面はガラス基板によって形成されていて、画面を見ながら各種のアプリを選択することができる。また、スマートフォン等携帯機器にはカメラ機能が装備されていて、カメラの対物レンズに傷がつかないように石英ガラスやサファイア基板等のカバーガラスが装着されている。

上述したカバーガラス等のチップは、エッチング処理加工によって製造されている(例えば特許文献１および特許文献２参照)。

特開２０１２−１４８９５５号公報特開２０１３−７１８５４号公報

而して、エッチング処理加工は、長時間を要し生産性が悪いという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、ガラス基板等の板状物から所望形状のチップを効率よく生成することができるチップの製造方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状物から所望形状のチップを生成するチップの製造方法であって、
レーザー光線を照射する集光器を備えたパルスレーザー光線照射手段によって板状物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を板状物の上面から所定位置に位置付けて生成すべきチップの輪郭に沿って照射することにより、板状物の内部に生成すべきチップの輪郭に沿って細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程と、
該シールドトンネル形成工程が実施された板状物に超音波を付与することにより、シールドトンネルが形成されたチップの輪郭を破壊して板状物からチップを生成するチップ生成工程と、を含む、
ことを特徴とするチップの製造方法が提供される。

上記集光器の集光レンズの開口数(NA)は、板状物の屈折率(N)で除した値が０．０５〜０．２となる範囲で設定されている。
上記板状物は石英ガラス基板であり、集光レンズの開口数(NA)は０．１〜０．２５となる範囲で設定されている。
上記板状物はサファイア基板であり、集光レンズの開口数(NA)は０．１〜０．３５となる範囲で設定されている。

本発明によるチップの製造方法は、レーザー光線を照射する集光器を備えたパルスレーザー光線照射手段によって板状物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を板状物の上面から所定位置に位置付けて生成すべきチップの輪郭に沿って照射することにより、板状物の内部に生成すべきチップの輪郭に沿って細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程と、該シールドトンネル形成工程が実施された板状物に超音波を付与することにより、シールドトンネルが形成されたチップの輪郭を破壊して板状物からチップを生成するチップ生成工程とからなっているので、上記従来のチップの製造方法と比較して短時間で所望の形状のチップを形成することができる。

本発明によるチップの製造方法によって加工される板状物を環状のフレームに装着したダイシングテープに貼着した状態を示す斜視図。本発明によるチップの製造方法におけるシールドトンネル形成工程を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。図２に示すレーザー加工装置によって実施するシールドトンネル形成工程の説明図。レンズの開口数(NA)と板状物の屈折率(N)と開口数(NA)を屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）との関係を示す図。本発明によるチップの製造方法におけるチップ生成工程の第１の実施形態を示す説明図。図５に示すチップ生成工程が実施された状態からチップをピックアップする工程を示す説明図。本発明によるチップの製造方法におけるチップ生成工程の第２の実施形態を実施するためのシールドトンネル破壊装置の斜視図。図７に示すシールドトンネル破壊装置の要部を分解して示す斜視図。図７に示すシールドトンネル破壊装置を構成する第２のテーブルとフレーム保持手段を示す断面図。図７に示すシールドトンネル破壊装置を用いて実施するシールドトンネル形成工程の説明図。

以下、本発明による板状物の加工方法の好適な実施形態について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明によるチップの製造方法によって加工される板状物の斜視図が示されている。図１に示す板状物１０は、石英ガラス基板やサファイア基板からなり例えば厚みが５００μmの円形状に形成されており、形成すべき複数のチップの輪郭１０１および加工開始位置１０１aが設定されている。なお、形成すべき複数のチップの輪郭１０１および加工開始位置１０１aは、後述するレーザー加工装置に装備される制御手段のメモリに格納されている。このように形成された石英ガラス基板やサファイア基板からなる板状物１０は、環状のフレームFに装着された保護テープTの表面に貼着される。

図２には、本発明によるチップの製造方法におけるシールドトンネル形成工程を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図２に示すレーザー加工装置２は、静止基台２０と、該静止基台２０に矢印Ｘで示すＸ軸方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、基台２０上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２０上にＸ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にＸ軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にＸ軸方向と直交する矢印Yで示すY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、図示しない吸引手段を作動することにより吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である板状物１０を保護テープTを介して吸引保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、板状物１０等の被加工物を保護テープTを介して支持する環状のフレームFを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にY軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための第１の加工送り手段３７を具備している。第１の加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を図示しない制御手段に送る。そして図示しない制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出する。なお、上記第１の加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する図示しない制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出することもできる。また、上記第１の加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を図示しない制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出することもできる。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための第２の加工送り手段３８を具備している。第２の加工送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置２は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を図示しない制御手段に送る。そして図示しない制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出する。なお、上記第２の加工送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する図示しない制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出することもできる。また、上記第２の加工送り手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を図示しない制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出することもできる。

上記レーザー光線照射ユニット４は、上記静止基台２０上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、ケーシング４２の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６を具備している。

上記レーザー光線照射手段５は、ケーシング４２内に配設された図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段と、ケーシング４２の先端部に配設され図示しないパルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光するための集光レンズ５１１を備えた集光器５１を具備している。この集光器５１の集光レンズ５１１は、開口数(NA)が次のよう設定されている。即ち、集光レンズ５１１の開口数(NA)は、開口数(NA)を単結晶基板の屈折率(N)で除した値が０．０５〜０．２の範囲に設定される（開口数設定工程）。なお、レーザー光線照射手段５は、集光器５１の集光レンズ５１１によって集光されるパルスレーザー光線の集光点位置を調整するための集光点位置調整手段（図示せず）を備えている。

上記レーザー光線照射手段５が配設されたケーシング４２の先端部に装着された撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

図示のレーザー加工装置２は以上のように構成されており、このレーザー加工装置２を用いて上述したウエーハ支持工程が実施された板状物１０に設定された生成すべきチップの輪郭１０１に沿って板状物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射することにより、板状物の内部に生成すべきチップの輪郭１０１に沿って細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程について説明する。なお、レーザー加工装置２の図示しない制御手段を構成するメモリには、生成すべき複数のチップの輪郭１０１の座標および加工開始位置１０１aの座標が格納される。板状物１０に設定された生成すべきチップの輪郭１０１に沿ってシールドトンネルを形成するには、先ず、上述した図２に示すレーザー加工装置２のチャックテーブル３６上に板状物１０が貼着された保護テープT側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープTを介して板状物１０を吸着チャック３６１上に保持する（ウエーハ保持工程）。

上述したウエーハ保持工程を実施したならば、図示しない制御手段は、第１の加工送り手段３７および第２の加工送り手段３８を作動してチャックテーブル３６に保持された板状物１０に設定された所定のチップの輪郭１０１の加工開始位置１０１aを図３の（a）に示すようにレーザー光線照射手段５の集光器５１の直下に位置付ける。次に、集光器５１の集光レンズ５１１によって集光されるパルスレーザー光線LBの集光点が板状物１０の厚み方向の所望の位置に位置付けられるように図示しない集光点位置調整手段を作動して集光器５１を光軸方向に移動する（位置付け工程）。なお、図示の実施形態においては、パルスレーザー光線の集光点は、板状物１０におけるパルスレーザー光線が入射される上面（表面１０a側）から所望位置（例えば表面１０aから５〜１０μm裏面１０b側の位置）に設定されている。

上述したように位置付け工程を実施したならば、レーザー光線照射手段５を作動して集光器５１からパルスレーザー光線LBを照射しつつ第１の加工送り手段３７および第２の加工送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を板状物１０に設定された生成すべきチップの輪郭１０１に基づいて移動せしめる。そして、加工開始位置１０１aが集光器５１の直下に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともに第１の加工送り手段３７および第２の加工送り手段３８の作動を停止してチャックテーブル３６の移動を停止する（シールドトンネル形成工程）。このシールドトンネル形成工程を板状物１０に設定された全てのチップの輪郭１０１に基づいて実施する。

上述したシールドトンネル形成加工を実施することにより、板状物１０の内部には、図３の（ｂ）に示すようにパルスレーザー光線LBの集光点Pが位置付けられた表面（上面）側から裏面（下面）に亘って細孔１１１と該細孔１１１の周囲に形成された非晶質１１２が成長し、板状物１０に形成すべきチップの輪郭１０１に沿って所定の間隔（図示の実施形態においては１０μｍの間隔（加工送り速度：５００ｍｍ／秒）／（繰り返し周波数：５０ｋＨｚ））で非晶質のシールドトンネル１１０が形成される。このシールドトンネル１１０は、図３の（c）および（d）に示すように中心に形成された直径がφ１μm程度の細孔１１１と該細孔１１１の周囲に形成された直径がφ１０μmの非晶質１１２とからなり、図示の実施形態においては互いに隣接する非晶質１１２同士がつながるように形成される形態となっている。なお、上述したシールドトンネル形成加工において形成される非晶質のシールドトンネル１１０は、板状物１０の表面（上面）側から裏面（下面）に亘って形成することができるため、ウエーハの厚みが厚くてもパルスレーザー光線を１回照射すればよいので、生産性が極めて良好となる。

上述したシールドトンネル形成加工において、良好なシールドトンネル１１０を形成するには、上述したように集光レンズ５１１の開口数(NA)は、開口数(NA)を石英ガラス基板やサファイア基板等の単結晶基板の屈折率(N)で除した値（S）が０．０５〜０．２の範囲に設定されていることが重要である。
ここで、開口数(NA)と屈折率(N)と開口数(NA)を屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）との関係について、図４を参照して説明する。図４において集光レンズ５１１に入光したパルスレーザー光線LBは光軸に対して角度(θ)をもって集光される。このとき、sinθが集光レンズ５１１の開口数(NA)である（NA＝sinθ）。集光レンズ５１１によって集光されたパルスレーザー光線LBが単結晶基板からなる板状物１０に照射されると、板状物１０を構成する単結晶基板は空気より密度が高いのでパルスレーザー光線LBは角度(θ)から角度(α)に屈折して集光点Pに集光される。このとき、光軸に対する角度(α)は、板状物１０を構成する単結晶基板の屈折率(N)によって異なる。屈折率(N)は（Ｎ＝sinθ／sinα）であるから、開口数(NA)を単結晶基板の屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）はsinαとなる。従って、sinαを０．０５〜０．２の範囲（０．０５≦sinα≦０．２）に設定することが重要である。
以下、集光レンズ５１１の開口数(NA)を単結晶基板の屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）が０．０５〜０．２の範囲に設定された理由について説明する。

［実験１−１］
板状物１０としての厚みが５００μmの石英ガラス基板（屈折率：１．４５）を次の加工条件でシールドトンネルを形成し、シールドトンネルの良不良を判定した。

加工条件
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
パルス幅 ：１０ps
平均出力 ：２Ｗ
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：５００ｍｍ／秒

集光レンズの開口数(NA)シールドトンネルの良不良S＝ＮＡ／Ｎ
０．０５ 不良：なし ０．０３５
０．１ 良好 ０．０６９
０．１５ 良好 ０．１０３
０．２ 良好 ０．１３８
０．２５ 良好 ０．１７２
０．３ やや良好 ０．２０７
０．３５ 不良：ボイドができる ０．２４１
０．４ 不良：ボイドができる ０．２７６

以上のように石英ガラス基板（屈折率：１．４５）においては、パルスレーザー光線を集光する集光レンズ５１１の開口数(NA)を単結晶基板の屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）が０．０５〜０．２の範囲に設定することにより、シールドトンネルが形成される。従って、石英ガラス基板（屈折率：１．４５）においては、パルスレーザー光線を集光する集光レンズ５１１の開口数(NA)は、０．１〜０．２５に設定することが重要である。

上述した実験１−１から、パルスレーザー光線を集光する集光レンズ５１１の開口数(NA)を単結晶基板の屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）が０．０５〜０．２の範囲に設定することにより、シールドトンネルが形成されることが確認できた。

［実験１−２］
板状物１０としての厚みが５００μmのサファイア(Al₂O₃)基板（屈折率：１．７６）を次の加工条件でシールドトンネルを形成し、シールドトンネルの良不良を判定した。

加工条件
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
パルス幅 ：１０ps
平均出力 ：２Ｗ
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：５００ｍｍ／秒

集光レンズの開口数(NA)シールドトンネルの良不良S＝ＮＡ／Ｎ
０．０５ 不良：なし
０．１ やや良好 ０．０５７
０．１５ 良好 ０．０８５
０．２ 良好 ０．１１４
０．２５ 良好 ０．１４２
０．３ 良好 ０．１７０
０．３５ 良好 ０．１９８
０．４ 不良 ０．２２７
０．４５ 不良：ボイドができる
０．５ 不良：ボイドができる
０．５５ 不良：ボイドができる
０．６ 不良：ボイドができる

以上のようにサファイア基板（屈折率：１．７６）においては、パルスレーザー光線を集光する集光レンズ５１１の開口数(NA)が、開口数(NA)を単結晶基板の屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）が０．０５〜０．２の範囲に設定することにより、シールドトンネルが形成される。従って、サファイア基板（屈折率：１．７６）においては、パルスレーザー光線を集光する集光レンズ５１１の開口数(NA)は、０．１〜０．３５に設定することが重要である。

上述した実験１−１、実験１−２から、パルスレーザー光線を集光する集光レンズ５１１の開口数(NA)を単結晶基板の屈折率(N)で除した値（S＝ＮＡ／Ｎ）が０．０５〜０．２の範囲に設定することにより、シールドトンネルが形成されることが確認できた。

上述したシールドトンネル形成工程を実施したならば、板状物１０に超音波を付与することにより、シールドトンネル１１０が形成されたチップの輪郭１０１を破壊して板状物１０からチップを生成するチップ生成工程を実施する。
チップ生成工程の第１の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５に示すチップ生成工程の第１の実施形態は、先ず図５の(a)に示すようにシリコンラバーテーブル７上に上述したシールドトンネル形成工程が実施された板状物１０の保護テープT側を載置する。従って、シリコンラバーテーブル７上に保護テープTを介して載置された板状物１０は、表面が上側となる。次に、図５の(b)に示すように超音波付与パッド７０の下面をシリコンラバーテーブル７上に保護テープTを介して載置された板状物１０の表面に載置する。そして、超音波付与パッド７０に配設された図示しない超音波発生手段を作動して板状物１０に超音波を付与せしめる。この結果、板状物１０は図５の(ｃ)に示すようにシールドトンネル１１０が形成されたチップの輪郭１０１が破壊されチップ１００が生成される。このようにしてシールドトンネル１１０が形成されたチップの輪郭１０１が破壊されたチップ１００は、図６に示すように保護テープTから剥離してピックアップすることができる。

次に、チップ生成工程の第２の実施形態について、図７乃至図１０を参照して説明する。
このチップ生成工程の第２の実施形態は、図７乃至図９に示すシールドトンネル破壊装置８を用いて実施する。
図７にはシールドトンネル破壊装置８の斜視図が示されており、図８には図７に示すシールドトンネル破壊装置８の要部を分解して示す斜視図が示されている。図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は、基台８１と、該基台８１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第１のテーブル８２と、該第１のテーブル８２上に矢印Ｙと直交する矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第２のテーブル８３を具備している。基台８１は矩形状に形成され、その両側部上面には矢印Ｙで示す方向に２本の案内レール８１１、８１２が互いに平行に配設されている。なお、２本の案内レールのうち一方の案内レール８１１には、その上面に断面がＶ字状の案内溝８１１aが形成されている。

上記第１のテーブル８２は、図８に示すように中央部に矩形状の開口８２１を備えた窓枠状に形成されている。この第１のテーブル８２の一方の側部下面には、上記基台８１に設けられた一方の案内レール８１１に形成されている案内溝８１１aに摺動可能に嵌合する被案内レール８２２が設けられている。また第１のテーブル８２の両側部上面には上記被案内レール８２２と直交する方向に２本の案内レール８２３、８２４が互いに平行に配設されている。なお、２本の案内レールのうち一方の案内レール８２３には、その上面に断面がＶ字状の案内溝８２３aが形成されている。このように構成された第１のテーブル８２は、図７に示すように被案内レール８２２を基台８１に設けられた一方の案内レール８１１に形成された案内溝８１１aに嵌合するとともに、他方の側部下面を基台８１に設けられた他方の案内レール８１２上に載置される。図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は、第１のテーブル８２を基台８１に設けられた案内レール８１１、８１２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動する第１の移動手段８４を具備している。この第１の移動手段８４は、図８に示すように基台８１に設けられた他方の案内レール８１２に平行に配設された雄ネジロッド８４１と、基台８１に配設され雄ネジロッド８４１の一端部を回転可能に支持する軸受８４２と、雄ネジロッド８４１の他端に連結され雄ネジロッド８４１を回転駆動するためのパルスモータ８４３と、上記第１のテーブル８２の下面に設けられ雄ネジロッド８４１に螺合する雌ネジブロック８３４とからなっている。このように構成された第１の移動手段８４は、パルスモータ８４３を駆動して雄ネジロッド８４１を回動することにより、第１のテーブル８２を図７において矢印Ｙで示す方向に移動せしめる。

上記第２のテーブル８３は、図８に示すように矩形状に形成され、中央部に円形の穴８３１を備えている。この第２のテーブル８３の一方の側部下面には、上記第１のテーブル８２に設けられた一方の案内レール８２３に形成されている案内溝８２３aに摺動可能に嵌合する被案内レール８３２が設けられている。このように構成された第２のテーブル８３は、図７に示すように被案内レール８３２を第１のテーブル８２に設けられた一方の案内レール８２３に形成されている案内溝８２３aに嵌合するとともに、他方の側部下面を第１のテーブル８２に設けられた他方の案内レール８２４上に載置される。図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は、第２のテーブル８３を第１のテーブル８２に設けられた案内レール８２３、８２４に沿って矢印Ｘで示す方向に移動する第２の移動手段８５を具備している。この第２の移動手段８５は、図８に示すように第１のテーブル８２に設けられた他方の案内レール８２４に平行に配設された雄ネジロッド８５１と、第１のテーブル８２に配設され雄ネジロッド８５１の一端部を回転可能に支持する軸受８５２と、雄ネジロッド８５１の他端に連結され雄ネジロッド８５１を回転駆動するためのパルスモータ８５３と、上記第２のテーブル８３の下面に設けられ雄ネジロッド８５１に螺合する雌ネジブロック８５４とからなっている。このように構成された第２の移動手段８５は、パルスモータ８５３を駆動して雄ネジロッド８５１を回動することにより、第２のテーブル８３を図７において矢印Ｘで示す方向に移動せしめる。

図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は、上記環状のフレームFを保持するフレーム保持手段８６を具備している。フレーム保持手段８６は、図７および図９に示すように筒状部８６１と、該筒状部８６１の上端に形成された環状のフレーム保持部８６２と、筒状部８６１の下端部に設けられた装着部８６３と、該装着部８６３の上側に設けられた環状の支持フランジ部８６４とからなっている。筒状部８６１は、環状のフレームFの内径より小さく環状のフレームFに装着された保護テープTに貼着されている板状物１０の外径より大きい内径を有している。上記環状のフレーム保持部８６２は、筒状部８６１の上端に径方向外方に突出して形成されており、上面が環状のフレームFが載置される載置面８６２aを形成している。このように形成された環状のフレーム保持部８６２には、載置面８６２aに載置された環状のフレームFを固定するための複数のクランプ８６５が装着されている。上記装着部８６３は、外周が上記第２のテーブル８３に設けられた穴８３１の内周面に回動可能に嵌合するように構成されている。上記環状の支持フランジ部８６４は、装着部８６３の上側に径方向外方に突出して形成されており、装着部８６３が第２のテーブル８３に設けられた穴８３１に嵌合した状態で第２のテーブル８３上に載置される。

図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は、上記環状のフレーム保持部材８６に保持された環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている板状物１０に超音波を付与する超音波付与手段８７を具備している。超音波付与手段８７は、図７および図８に示すように上記基台８１上に配設されフレーム保持手段８６内に配置されている。この超音波付与手段８７は、図８に示すように基台８１上に配設されたエアシリンダ８７１と、該エアシリンダ８７１のピストンロッド８７２の先端に配設された超音波振動子８７３とからなっている。超音波振動子８７３は、図示しない高周波電圧印加手段によって所定周波数の高周波電圧が印加されるようになっている。なお、超音波振動子８７３は、図７および図８に示す実施形態においては球形に形成されているが、円形或いは蒲鉾状に形成してもよい。

図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は、フレーム保持手段８６に支持された環状のフレームFに保護テープTを介して支持された板状物１０に冷気を吹き付ける冷気吹付手段８８を具備している。冷気吹付手段８８は、基台８１に配設された旋回アーム８８１と、該先端に装着された冷気吹き付けノズル８８２とを具備しており、該冷気吹き付けノズル８８２が図示したい冷気供給手段に接続されている。また、旋回アーム８８１が図示しない駆動手段によって旋回せしめられる。なお、旋回アーム８８１は上下動可能に構成されている。

図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は、上記フレーム保持手段８６に支持された環状のフレームFに保護テープTを介して支持された板状物１０を撮像する撮像手段８９を具備している。この撮像手段８９は、光学系および撮像素子等で構成されており、基台８１に配設されたエアシリンダ８９１によって図において上下方向に作動せしめられるＬ字状の支持部材８９２に取り付けられ、上記フレーム保持手段８６を構成する環状のフレーム保持部８６２の上方位置に配置されている。このように構成された撮像手段８９は、上記環状のフレーム保持部８６２に保持された環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている板状物１０を撮像し、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。

図示の実施形態におけるシールドトンネル破壊装置８は以上のように構成されており、以下その作動について主に図１０を参照して説明する。
上述したシールドトンネル形成工程が実施された板状物１０を保護テープTを介して支持した環状のフレームFを、図１０の（ａ）に示すようにフレーム保持手段８６を構成する環状のフレーム保持部８６２の載置面８６２a上に載置し、クランプ８６５によって環状のフレーム保持部８６２に固定する。

次に、撮像手段８９および図示しない制御手段を作動して、上述したシールドトンネル形成工程が実施された板状物１０におけるシールドトンネル１１０が形成された各チップの輪郭１０１の中心位置を求め、図示しない制御手段のメモリに格納する。なお、各チップの輪郭１０１の中心位置を求める方法としては、第１の移動手段８４および第２の移動手段８５を作動して板状物１０におけるシールドトンネル１１０が形成された各チップの輪郭１０１の中心が撮像手段８９の中心に位置付けられたときの第１の移動手段８４のパルスモータ８４３および第２の移動手段８５のパルスモータ８５３に印加したパルス数によってXY座標を求めることができる(アライメント工程)。

上述したアライメント工程を実施したならば、図示しない制御手段は冷気吹付手段８８の冷気吹き付けノズル８８２を超音波付与手段８７を構成する超音波振動子８７３の直上に位置付けるとともに、下方に移動して図１０の（ａ）に示すように板状物１０の上面と所定の隙間を設けて上方位置に位置付ける。次に、図示しない制御手段のメモリに格納されたデータに基づいて、第１の移動手段８４および第２の移動手段８５を作動し、図１０の（ａ）に示すように板状物１０におけるシールドトンネル１１０が形成された所定のチップの輪郭１０１の中心位置を超音波付与手段８７を構成する超音波振動子８７３の直上に位置付けるとともに、エアシリンダ８７１を作動して超音波振動子８７３の上端を板状物１０が貼着されている保護テープTに当接する。そして、図１０の（b）に示すように冷気吹付手段８８の冷気吹き付けノズル８８２から冷気を噴出するとともに、超音波振動子８７３に所定周波数の高周波電圧を印加して超音波振動子８７３に超音波振動を発生させる。この結果、図１０の（b）に示すように板状物１０に設定されたチップの輪郭１０１に形成されたシールドトンネル１１０が超音波振動によって破壊されチップ１００が生成される。このとき、チップの輪郭１０１内の領域は冷気吹き付けノズル８８２から噴出された冷気によって冷却され収縮するため、シールドトンネル１１０の破壊を促進することができる。このようにして板状物１０に設定されたチップの輪郭１０１に形成されたシールドトンネル１１０が超音波振動によって破壊されチップ１００が生成されたならば、チップ１００は図１０の（c）に示すように保護テープTから剥離してピックアップすることができる。

以上のように、上述した図示の実施形態におけるチップの製造方法は、レーザー光線を照射する集光器５１を備えたパルスレーザー光線照射手段５によって板状物１０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を板状物１０の上面から所定位置に位置付けて生成すべきチップの輪郭１０１に沿って照射することにより、板状物１０の内部に生成すべきチップの輪郭１０１に沿って細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネル１１０を形成するシールドトンネル形成工程と、該シールドトンネル形成工程が実施された板状物１０に超音波を付与することにより、シールドトンネル１１０が形成されたチップの輪郭１０１を破壊して板状物からチップ１００を生成するチップ生成工程とからなっているので、上記従来のチップの製造方法と比較して短時間で所望の形状のチップを形成することができる。

２：レーザー加工装置
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：第１の加工送り手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
３８：第２の加工送り手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：集光器
６：撮像手段
７：シリコンラバーテーブル
７０：超音波付与パッド
８：シールドトンネル破壊装置
８１：基台
８２：第１のテーブル
８３：第２のテーブル
８４：第１の移動手段
８５：第２の移動手段
８６：フレーム保持手段
８７：超音波付与手段
８８：冷気吹付手段
９８：撮像手段.0
１０：板状物
F：環状のフレーム
T：保護テープ

Claims (4)

1. 板状物から所望形状のチップを生成するチップの製造方法であって、
   レーザー光線を照射する集光器を備えたパルスレーザー光線照射手段によって板状物に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線の集光点を板状物の上面から所定位置に位置付けて生成すべきチップの輪郭に沿って照射することにより、板状物の内部に生成すべきチップの輪郭に沿って細孔と該細孔をシールドする非晶質とを成長させてシールドトンネルを形成するシールドトンネル形成工程と、
   該シールドトンネル形成工程が実施された板状物に超音波を付与することにより、シールドトンネルが形成されたチップの輪郭を破壊して板状物からチップを生成するチップ生成工程と、を含む、
   ことを特徴とするチップの製造方法。
2. 該集光器の集光レンズの開口数(NA)は、板状物の屈折率(N)で除した値が０．０５〜０．２となる範囲で設定されている、請求項１記載のチップの製造方法。
3. 板状物は石英ガラス基板であり、該集光器の集光レンズの開口数(NA)は０．１〜０．２５となる範囲で設定される、請求項２記載のチップの製造方法。
4. 板状物はサファイア基板であり、該集光器の集光レンズの開口数(NA)は０．１〜０．３５となる範囲で設定される、請求項２記載のチップの製造方法。