特許 6925711 フレームユニット及び被加工物のレーザー加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6925711

(24)【登録日】2021年8月6日

(45)【発行日】2021年8月25日

(54)【発明の名称】フレームユニット及び被加工物のレーザー加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20210812BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20210812BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20210812BHJP

   B23K 26/10 20060101ALI20210812BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H01L21/78 M

   H01L21/78 Q

   H01L21/78 B

   B23K26/53

   B23K26/10

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-79063(P2017-79063)

(22)【出願日】2017年4月12日

(65)【公開番号】特開2018-182047(P2018-182047A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(72)【発明者】

【氏名】松崎 栄

【審査官】 湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２０５２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０５９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０４０８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２０７６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０１８６３０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１５７８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０５９００５１７（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５５３２９０３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１５４０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１８１１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４７０４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

Ｂ２３Ｋ ２６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持する際に用いられるフレームユニットであって、
該被加工物が収容される開口を備える環状のフレームと、
該フレームの該開口の一部を覆い、正負の電極を含む電極層を備える電極シートと、
該電極に給電する電池が装着され、該電池から該電極への給電を制御する給電ユニットと、を有し、
該電極シートから発生する電界に基づく静電気の力で該被加工物を吸着して保持することを特徴とするフレームユニット。

【請求項2】

該電極層は、正負の電極を互い違いに整列させてなる一対の櫛歯電極を備えることを特徴とする請求項１に記載のフレームユニット。

【請求項3】

該電極シートは、外周部が該フレームに固定される樹脂シートに設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフレームユニット。

【請求項4】

該電極シートは、該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを透過させるように構成され、
該電極シートを介して該被加工物に該レーザービームを照射する際に用いられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のフレームユニット。

【請求項5】

請求項４に記載のフレームユニットを用いる被加工物の加工方法であって、
該フレームユニットの該電極シートに該被加工物を載せ、該電極に給電して該被加工物を静電気の力で吸着する吸着ステップと、
第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有し該被加工物に対して透過性を有する波長の該レーザービームを透過させる板状の支持テーブルの該第１面側で、該被加工物を吸着した該フレームユニットの該電極シート側を支持するフレームユニット支持ステップと、
該支持テーブルの該第２面側から、該支持テーブル及び該電極シートを介して該被加工物に該レーザービームを照射し、該被加工物の内部を改質して改質層を形成するレーザー加工ステップと、
該レーザー加工ステップを実施した後に、該支持テーブルから該フレームユニットを取り外すフレームユニット取り外しステップと、
該フレームユニット取り外しステップの後に、該電極への給電を調整して、該被加工物を該フレームユニットの該電極シートから剥離する剥離ステップと、を備えることを特徴とする被加工物のレーザー加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物を保持するために用いられるフレームユニット、及びこのフレームユニットを用いる被加工物のレーザー加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハや光デバイスウェーハ、パッケージ基板等を複数のチップへと分割する際には、まず、これらの被加工物をチャックテーブル等で保持する。その後、被加工物に設定された分割予定ライン（ストリート）に沿ってレーザービームを照射したり、回転させた環状の切削ブレードを切り込ませたりすることで、被加工物を複数のチップへと分割できる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このような方法で被加工物を分割する前には、被加工物よりも径の大きい粘着テープ（ダイシングテープ）の中央部分を被加工物に貼り付け、また、この粘着テープの外周部分に被加工物を囲む環状のフレームを固定する。これにより、チャックテーブルに対して被加工物が直に触れて傷つくのを防止できる。更に、被加工物を分割して得られるチップの分散を防いで、容易に搬送できるようになる（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−８４７２０号公報

【特許文献2】特開平９−２７５４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、上述の方法では、使用後の粘着テープを再利用できないので、被加工物の加工に要する費用が高くなり易い。特に、粘着材が被加工物に残留し難い高性能な粘着テープは価格も高いので、そのような粘着テープを用いると、被加工物の加工に要する費用も高くなる。

【0006】

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、粘着テープの代わりに用いることで被加工物の加工に要する費用を低く抑えられるフレームユニット、及びこのフレームユニットを用いる被加工物のレーザー加工方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様によれば、被加工物を保持する際に用いられるフレームユニットであって、該被加工物が収容される開口を備える環状のフレームと、該フレームの該開口の一部を覆い、正負の電極を含む電極層を備える電極シートと、該電極に給電する電池が装着され、該電池から該電極への給電を制御する給電ユニットと、を有し、該電極シートから発生する電界に基づく静電気の力で該被加工物を吸着して保持するフレームユニットが提供される。

【0008】

本発明の一態様において、該電極層は、正負の電極を互い違いに整列させてなる一対の櫛歯電極を備えることがある。また、該電極シートは、外周部が該フレームに固定される樹脂シートに設けられていても良い。更に、該電極シートは、該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを透過させるように構成され、該電極シートを介して該被加工物に該レーザービームを照射する際にこのフレームユニットが用いられても良い。

【0009】

本発明の別の一態様によれば、上述したフレームユニットを用いる被加工物の加工方法であって、該フレームユニットの該電極シートに該被加工物を載せ、該電極に給電して該被加工物を静電気の力で吸着する吸着ステップと、第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有し該被加工物に対して透過性を有する波長の該レーザービームを透過させる板状の支持テーブルの該第１面側で、該被加工物を吸着した該フレームユニットの該電極シート側を支持するフレームユニット支持ステップと、該支持テーブルの該第２面側から、該支持テーブル及び該電極シートを介して該被加工物に該レーザービームを照射し、該被加工物の内部を改質して改質層を形成するレーザー加工ステップと、該レーザー加工ステップを実施した後に、該支持テーブルから該フレームユニットを取り外すフレームユニット取り外しステップと、該フレームユニット取り外しステップの後に、該電極への給電を調整して、該被加工物を該フレームユニットの該電極シートから剥離する剥離ステップと、を備える被加工物のレーザー加工方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様に係るフレームユニットは、環状のフレームと、正負の電極を含む電極層を備える電極シートと、電極に給電する電池が装着され、電池から電極への給電を制御する給電ユニットと、を有し、被加工物を静電気の力で吸着して保持するので、粘着材を使用する粘着テープとは異なり、繰り返し使用できる。よって、このフレームユニットを粘着テープの代わりに用いることで、被加工物の加工に要する費用を低く抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】フレームユニットの構成例を模式的に示す斜視図である。

【図2】フレームユニットの構成例を模式的に示す断面図である。

【図3】フレームユニットの一部を模式的に示す平面図である。

【図4】フレームユニットの一部を模式的に示す断面図である。

【図5】吸着ステップについて説明するための斜視図である。

【図6】レーザー加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。

【図7】フレームユニット支持ステップ及びレーザー加工ステップについて説明するための断面図である。

【図8】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、剥離ステップについて説明するための斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。図１は、本実施形態に係るフレームユニット２の構成例を模式的に示す斜視図であり、図２は、フレームユニット２の構成例を模式的に示す断面図である。

【0013】

図１及び図２に示すように、フレームユニット２は、アルミニウム等の材料でなる環状のフレーム４を備えている。フレーム４の中央部分には、このフレーム４を第１面４ａから第２面４ｂに貫通する開口４ｃが形成されている。開口４ｃの形状は、例えば、第１面４ａ側（又は第２面４ｂ側）から見て概ね円形である。なお、フレーム４の材質、形状、大きさ等に特段の制限はない。

【0014】

フレーム４の第２面４ｂには、ポリエチレン（ＰＥ）やポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の材料でなるフィルム状のベースシート（樹脂シート）６が、開口４ｃを覆うように固定されている。具体的には、円形のベースシート６の第１面６ａ側の外周部分が、フレーム４の第２面４ｂに貼付されている。

【0015】

ベースシート６は、被加工物１１（図５等参照）を保護できる程度の柔軟性と、後述する静電気の力を阻害しない程度の絶縁性とを有している。ただし、ベースシート６の材質、形状、厚さ、大きさ等に特段の制限はない。被加工物１１は、このベースシート６の第１面６ａ側で保持される。一方で、ベースシート６の第２面６ｂ側の中央部分には、電極シート８が設けられている。

【0016】

図３は、電極シート８の構成例を模式的に示す平面図であり、図４は、電極シート８の構成例を模式的に示す断面図である。電極シート８は、例えば、ベースシート６と同様の材料で概ね円形に形成された支持シート１０を含んでいる。支持シート１０の直径は、開口４ｃの直径よりも小さく、被加工物１１の直径よりも大きい。ただし、支持シート１０の材質、形状、厚さ、大きさ等に特段の制限はない。

【0017】

支持シート１０の一方の面（例えば、ベースシート６側の面）には、電極層１２が配置されている。この電極層１２は、例えば、導電性の材料で支持シート１０の一方の面に形成された導電材層を、正の電極パターン（電極）１２ａと負の電極パターン（電極）１２ｂとに分離することで得られる。導電材層を形成する導電性の材料としては、例えば、酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）等の可視域で透明な材料を挙げることができる。

【0018】

この場合には、例えば、任意の分離予定ラインに沿ってレーザービームを照射し、アブレーションさせる方法で、導電材層を正の電極パターン１２ａと負の電極パターン１２ｂとに分離すると良い。つまり、導電材層に吸収され易い波長のレーザービームを分離予定ラインに沿って照射し、この導電材層が除去された絶縁領域１２ｃを形成する。

【0019】

これにより、絶縁領域１２ｃによって分離された正の電極パターン１２ａと負の電極パターン１２ｂとが得られる。この方法では、導電材層の分離予定ラインに沿ってレーザービームを照射するだけで良いので、マスクを用いるエッチング等の方法に比べて加工に要する時間を短縮し易い。

【0020】

もちろん、エッチング等の方法で導電材層を正の電極パターン１２ａと負の電極パターン１２ｂとに分離しても良い。また、スクリーン印刷やインクジェット等の方法で、正の電極パターン１２ａと負の電極パターン１２ｂとに分離された状態の電極層１２を形成することもできる。

【0021】

正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂの形状は、例えば、正の電極と負の電極とを互い違いに整列させてなる一対の櫛歯状にすると良い。このような櫛歯状の電極（櫛歯電極）では、正の電極と負の電極とが高い密度で配置されるので、例えば、電極と被加工物１１との間で作用するグラジエント力等と呼ばれる静電気の力も強くなる。つまり、被加工物１１を強い力で保持できるようになる。

【0022】

ただし、正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂの形状等に特段の制限はない。例えば、正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂを円等で構成しても良い。なお、図３に示すような絶縁領域１２ｃをレーザービームによるアブレーションで形成する際には、一筆書きの要領でレーザービームを照射すると、加工に要する時間を更に短縮できる。

【0023】

このように構成される電極シート８は、例えば、接着力のあるカバーシート１４によって、電極層１２側がベースシート６の第２面６ｂ側に密着するように配置される。これにより、支持シート１０側を第２面６ｂ側に密着させる場合に比べて、電極層１２から発生する電界を第１面６ａ側の被加工物１１に効率よく作用させることができる。

【0024】

カバーシート１４は、例えば、ベースシート６と同様の材料で形成される円形の基材シートと、基材シートの一方の面に設けられる糊層（接着材層）とを含む。ここで、カバーシート１４（基材シート）の直径は、電極シート８（支持シート１０）の直径よりも大きい。ただし、カバーシート１４の材質、形状、厚さ、大きさ、構造等に特段の制限はない。

【0025】

なお、本実施形態では、酸化インジウムスズ等の可視域で透明な材料を用いて電極層１２を形成するが、電極層１２の材質は、フレームユニット２の用途等に応じて変更される。例えば、電極層１２を介して被加工物１１にレーザービームを照射するのであれば、このレーザービームを透過させる材料で電極層１２を形成する必要がある。この場合には、ベースシート６や支持シート１０、カバーシート１４にも、レーザービームを透過させる材料が用いられる。

【0026】

一方で、電極層１２を介さず被加工物１１にレーザービームを照射する場合や、環状の切削ブレードを被加工物１１に切り込ませる場合等には、必ずしも透明な材料を用いて電極層１２を形成しなくて良い。この場合には、ベースシート６や支持シート１０、カバーシート１４にも、透明な材料を用いる必要はない。

【0027】

ベースシート６の第２面６ｂ側には、正の電極パターン１２ａに接続される第１配線１６ａと、負の電極パターン１２ｂに接続される第２配線１６ｂとが配置されている。図１に示すように、フレーム４の第１面４ａ側には、給電ユニット１８が設けられており、第１配線１６ａ及び第２配線１６ｂは、例えば、フレーム４を回り込むようにして給電ユニット１８に接続される。

【0028】

給電ユニット１８は、上述した正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂへの給電に使用される電池２０を収容するための電池ホルダ１８ａを備えている。また、電池ホルダ１８ａに隣接する位置には、正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂへの給電と非給電とを切り替えるためのスイッチ１８ｂが設けられている。

【0029】

例えば、スイッチ１８ｂを導通状態（オン状態）にすると、電池ホルダ１８ａに収容されている電池２０の電力が、第１配線１６ａ及び第２配線１６ｂを介して正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂへと供給される。一方で、スイッチ１８ｂを非導通状態（オフ状態）にすると、正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂへの給電は停止する。

【0030】

なお、本実施形態では、給電ユニット１８をフレーム４の第１面４ａ側に配置しているが、給電ユニット１８の配置等に特段の制限はない。少なくとも、この給電ユニット１８は、フレームユニット２を使用（例えば、支持）する際に邪魔にならない位置に配置されていれば良い。例えば、フレーム４の開口４ｃ内に給電ユニット１８を配置することもできる。また、電池２０は、ボタン型電池（コイン型電池）のような一次電池でも良いし、充電により繰り返し使用可能な２次電池でも良い。

【0031】

次に、上述のようなフレームユニット２を用いる被加工物のレーザー加工方法について説明する。本実施形態に係る被加工物のレーザー加工方法では、まず、被加工物１１をフレームユニット２で吸着する吸着ステップを行う。図５は、吸着ステップについて説明するための斜視図である。

【0032】

本実施形態で加工される被加工物１１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）等の材料でなる円盤状のウェーハである。この被加工物１１の表面１１ａ側は、格子状に設定された分割予定ライン（ストリート）１３で複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等のデバイス１５が形成されている。

【0033】

なお、本実施形態では、シリコン等の材料でなる円盤状のウェーハを被加工物１１としているが、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる被加工物１１を用いることもできる。同様に、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。

【0034】

吸着ステップでは、まず、被加工物１１の裏面１１ｂ側とベースシート６の第１面６ａ側とが接触するように、被加工物１１をベースシート６に載せる。より具体的には、被加工物１１をベースシート６の電極シート８に対応する領域（中央部分）に載せる。次に、給電ユニット１８のスイッチ１８ｂを導通状態にして、電池２０の電力を正の電極パターン１２ａと負の電極パターン１２ｂとに供給する。

【0035】

これにより、正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂの周りに電界が発生し、その効果として、被加工物１１と電極層１２との間に静電気の力が作用する。この静電気の力により、被加工物１１は、フレームユニット２に吸着、保持される。なお、被加工物１１と電極層１２との間に作用する静電気の力には、クーロン力、ジョンソン・ラーベック力、グラジエント力等がある。

【0036】

吸着ステップの後には、被加工物１１を吸着した状態のフレームユニット２を支持するフレームユニット支持ステップを行う。図６は、フレームユニット支持ステップ等で使用されるレーザー加工装置１０２の構成例を模式的に示す斜視図であり、図７は、フレームユニット支持ステップ等について説明するための断面図である。なお、図６及び図７では、レーザー加工装置１０２の一部の構成要素を機能ブロック等で示している。

【0037】

図６に示すように、レーザー加工装置１０２は、各構成要素を支持する基台１０４を備えている。基台１０４の後端部には、Ｚ軸方向（鉛直方向）に延びる支持構造１０６が設けられている。支持構造１０６から離れた基台４の前方の角部には、上方に突き出た突出部１０４ａが設けられている。

【0038】

突出部１０４ａの内部には空間が形成されており、この空間には、昇降機構（不図示）によって昇降するカセットエレベータ１０８が設けられている。カセットエレベータ１０８の上面には、複数の被加工物１１を収容するためのカセット１１０が載せられる。なお、被加工物１１は、上述した吸着ステップの後に、フレームユニット２に吸着、保持された状態でカセット１１０に収容される。

【0039】

突出部１０４ａに隣接する位置には、被加工物１１を保持するフレームユニット２の大まかな位置を調整するための位置調整ユニット１１２が配置されている。位置調整ユニット１１２は、例えば、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）に平行な状態を維持しながら接近、離隔される一対のガイドレールを含む。各ガイドレールは、フレーム２３を支持する支持面と、支持面に垂直な側面とを有している。

【0040】

例えば、カセット１１０から搬出されたフレームユニット２を位置調整ユニット１１２のガイドレールに乗せ、このガイドレールによってフレームユニット２をＸ軸方向（加工送り方向）に挟み込むことで、フレームユニット２を所定の位置に合わせることができる。位置調整ユニット１１２の近傍には、フレームユニット２（被加工物１１）を搬送するための搬送ユニット１１４が配置されている。搬送ユニット１１４は、フレームユニット２中のフレーム４を吸着する吸着パッド１１６を備えている。

【0041】

基台４の中央には、移動機構（加工送り機構、割り出し送り機構）１１８が設けられている。移動機構１１８は、基台４の上面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１２０を備えている。Ｙ軸ガイドレール１２０には、Ｙ軸移動テーブル１２２がスライド可能に取り付けられている。

【0042】

Ｙ軸移動テーブル１２２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１２０に平行なＹ軸ボールネジ１２４が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ１２４の一端部には、Ｙ軸パルスモータ１２６が連結されている。Ｙ軸パルスモータ１２６でＹ軸ボールネジ１２４を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル１２２は、Ｙ軸ガイドレール１２０に沿ってＹ軸方向に移動する。

【0043】

Ｙ軸移動テーブル１２２の表面（上面）には、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１２８が設けられている。Ｘ軸ガイドレール１２８には、Ｘ軸移動テーブル１３０がスライド可能に取り付けられている。

【0044】

Ｘ軸移動テーブル１３０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１２８に平行なＸ軸ボールネジ１３２が螺合されている。Ｘ軸ボールネジ１３２の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１３４が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１３４でＸ軸ボールネジ１３２を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル１３０は、Ｘ軸ガイドレール１２８に沿ってＸ軸方向に移動する。

【0045】

Ｘ軸移動テーブル１３０の表面側（上面側）には、テーブルベース１３６が設けられている。テーブルベース１３６の上部には、フレームユニット２を支持するためのテーブルユニット１３８が配置されている。このテーブルユニット１３８は、テーブルベース１３６を介してモータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。

【0046】

また、テーブルユニット１３８及びテーブルベース１３６は、上述した移動機構１１８によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する（加工送り、割り出し送り）。テーブルユニット１３８の詳細については、後述する。

【0047】

支持構造１０６には、前方（テーブルユニット１３８側）に突出する支持アーム１０６ａが設けられており、この支持アーム１０６ａの先端部には、下方に向けてレーザービームを照射するためのレーザー照射ユニット１４０が配置されている。また、レーザー照射ユニット１４０に隣接する位置には、被加工物１１等を撮像するための撮像ユニット（カメラ）１４２が設けられている。

【0048】

レーザー照射ユニット１４０は、被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザービームをパルス発振するレーザー発振器（不図示）を備えている。例えば、被加工物１１がシリコン等の半導体材料でなるウェーハの場合には、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザー媒質を用いて波長が１０００ｎｍ以上（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザービームをパルス発振するレーザー発振器等を用いると良い。

【0049】

また、レーザー照射ユニット１４０は、レーザー発振器からパルス発振されたレーザービームを集光する集光器を備えており、フレームユニット２を介してテーブルユニット１３８に支持される被加工物１１の内部にこのレーザービームを照射、集光する。例えば、レーザー照射ユニット１４０でレーザービームを照射しながら、テーブルユニット１３８をＸ軸方向に移動させることで、被加工物１１の内部をＸ軸方向に沿って改質できる。

【0050】

被加工物１１を加工した後には、例えば、搬送ユニット１１４によってフレームユニット２をカセット１１０に再び収容する。カセットエレベータ１０８、位置調整ユニット１１２、搬送ユニット１１４、移動機構１１８、テーブルユニット１３８、レーザー照射ユニット１４０、撮像ユニット１４２等の構成要素は、それぞれ、制御ユニット１４４に接続されている。

【0051】

この制御ユニット１４４は、被加工物１１の加工に必要な一連の工程に合わせて、上述した各構成要素を制御する。また、制御ユニット１４４には、ユーザインタフェースとなるタッチパネル式のモニタ１４６が接続されている。

【0052】

図７に示すように、テーブルユニット１３８は、例えば、底壁１３８ａと、底壁１３８ａの外周部分に設けられた側壁１３８ｂと、側壁１３８ｂの上端に接続された天井壁１３８ｃと、を有する箱状に形成されている。側壁１３８ｂの一部には、開口が形成されており、被加工物１１を吸着した状態のフレームユニット２は、この開口を通じてテーブルユニット１３８の内部へと搬入される。

【0053】

天井壁１３８ｃの中央部分には、天井壁１３８ｃを上下に貫通する円形の開口が形成されている。この開口には、レーザー照射ユニット１４０から放射されるレーザービームを透過させる材料で形成された板状の支持部材（支持テーブル）１３８ｄが嵌め込まれている。

【0054】

すなわち、支持部材１３８ｄは、被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを透過させる。なお、図７では、説明の便宜上、支持部材１３８ｄのハッチングを省略している。この支持部材１３８ｄ（開口）の直径は、被加工物１１の直径よりも大きい。そのため、支持部材１３８ｄによって被加工物１１の全面を支持できる。

【0055】

天井壁１３８ｃの下面側には、フレームユニット２のフレーム４を固定するためのクランプ１３８ｅが設けられている。また、このクランプ１３８ｅに近接する天井壁１３８ｃの下面には、吸引路１３８ｆの一端側が開口している。吸引路１３８ｆの他端側は、バルブ１４８等を介して吸引源１５０に接続されている。

【0056】

フレームユニット支持ステップでは、まず、被加工物１１を吸着した状態のフレームユニット２をカセット１１０から搬出し、テーブルユニット１３８内に搬入する。具体的には、支持部材１３８ｄの下面（第１面）にベースシート６の第２面６ｂ側（電極シート８側、カバーシート１４側）が密着するようにフレーム４をクランプ１３８ｅで固定する。

【0057】

そして、この状態でバルブ１４８を開き、吸引源１５０の負圧を作用させる。これにより、フレームユニット２を支持部材１３８ｄの下面側で支持できる。このように、被加工物１１は、表面１１ａ側が下方に露出した状態でフレームユニット２を介してテーブルユニット１３８に保持される。

【0058】

フレームユニット支持ステップの後には、支持部材１３８ｄの上面（第２面）側からレーザービームを照射して被加工物１１を加工するレーザー加工ステップを行う。レーザー加工ステップは、引き続きレーザー加工装置１０２を用いて行われる。具体的には、まず、テーブルユニット１３８を回転させて、加工の対象となる分割予定ライン１３の伸長する方向をレーザー加工装置１２のＸ軸方向に合わせる。

【0059】

次に、テーブルユニット１３８を移動させて、例えば、対象となる分割予定ライン１３の延長線上にレーザー照射ユニット１４０の位置を合わせる。そして、図７に示すように、レーザー照射ユニット１４０から被加工物１１に向けてレーザービーム１５２を照射しながら、テーブルユニット１３８をＸ軸方向に移動させる。

【0060】

ここで、レーザービーム１５２の照射条件（加工条件）は、被加工物１１の内部を多光子吸収によって改質できる範囲で調整される。具体的には、例えば、レーザービーム１５２を被加工物１１の内部に集光させる。他の条件は、例えば、次の通りである。
レーザービームの波長：１０００ｎｍ以上
レーザービームの出力：１Ｗ
レーザービームの繰り返し周波数：８０ｋＨｚ
テーブルユニット１３８の移動速度：８００ｎｍ／ｓ

【0061】

上述のように、テーブルユニット１３８の支持部材１３８ｄは、レーザービーム１５２を透過させる材料で形成されている。また、フレームユニット２のベースシート６、支持シート１０、電極層１２、及びカバーシート１４も、レーザービーム１５２を透過させる材料で形成されている。

【0062】

よって、支持部材１３８ｄ及びフレームユニット２を介してレーザービーム１５２を被加工物１１の内部に照射し、分割予定ライン１３に沿う改質層１７を形成できる。このような動作を繰り返し、例えば、全ての分割予定ライン１３に沿って改質層１７が形成されると、レーザー加工ステップは終了する。

【0063】

レーザー加工ステップの後には、テーブルユニット１３８（支持部材１３８ｄ）からフレームユニット２を取り外すフレームユニット取り外しステップを行う。具体的には、まず、バルブ１４８を閉じて、吸引源１５０の負圧を遮断する。そして、搬送ユニット１１４等でフレームユニット２をテーブルユニット１３８から搬出する。搬出されたフレームユニット２は、カセット１１０に再び収容される。

【0064】

フレームユニット取り外しステップの後には、被加工物１１をフレームユニット２のベースシート６（電極シート８）から剥離する剥離ステップを行う。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、剥離ステップについて説明するための斜視図である。この剥離ステップでは、例えば、加工後の被加工物１１を保持するフレームユニット２をカセット１１０から取り出し、図８（Ａ）に示すように、被加工物１１の表面１１ａ側に粘着テープ２１の表面２１ａ側を貼付する。

【0065】

次に、給電ユニット１８のスイッチ１８ｂを非導通状態にして、正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂへの給電を停止させる。これにより、被加工物１１と電極層１２との間に作用する静電気の力が弱まり、又は失われる。この状態で、例えば、粘着テープ２１の裏面２１ｂ側が下方を向くようにフレームユニット２を上下に反転させることで、図８（Ｂ）に示すように、被加工物１１をベースシート６（電極シート８）から剥離できる。

【0066】

以上のように、本実施形態に係るフレームユニット２は、環状のフレーム４と、正の電極パターン（電極）１２ａと負の電極パターン（電極）１２ｂとを含む電極層１２を備える電極シート８と、正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂに給電する電池２０が装着され、電池２０から正の電極パターン１２ａ及び負の電極パターン１２ｂへの給電を制御する給電ユニット１８と、を有し、被加工物１１を静電気の力で吸着して保持するので、粘着材を使用する粘着テープとは異なり、繰り返し使用できる。よって、このフレームユニットを粘着テープの代わりに用いることで、被加工物１１の加工に要する費用を低く抑えられる。

【0067】

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、被加工物１１の内部に改質層１７を形成する場合について説明しているが、電極層１２を介さず被加工物１１にレーザービームを照射する場合や、環状の切削ブレードを被加工物１１に切り込ませる場合等にも、本実施形態のフレームユニット２を使用できる。

【0068】

その他、上記実施形態に係る構造、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。

【符号の説明】

【0069】

２ フレームユニット
４ フレーム
４ａ 第１面
４ｂ 第２面
４ｃ 開口
６ ベースシート（樹脂シート）
６ａ 第１面
６ｂ 第２面
８ 電極シート
１０ 支持シート
１２ 電極層
１２ａ 正の電極パターン（電極）
１２ｂ 負の電極パターン（電極）
１２ｃ 絶縁領域
１４ カバーシート
１６ａ 第１配線
１６ｂ 第２配線
１８ 給電ユニット
１８ａ 電池ホルダ
１８ｂ スイッチ
２０ 電池
１０２ レーザー加工装置
１０４ 基台
１０４ａ 突出部
１０６ 支持構造
１０６ａ 支持アーム
１０８ カセットエレベータ
１１０ カセット
１１２ 位置調整ユニット
１１４ 搬送ユニット
１１６ 吸着パッド
１１８ 移動機構（加工送り機構、割り出し送り機構）
１２０ Ｙ軸ガイドレール
１２２ Ｙ軸移動テーブル
１２４ Ｙ軸ボールネジ
１２６ Ｙ軸パルスモータ
１２８ Ｘ軸ガイドレール
１３０ Ｘ軸移動テーブル
１３２ Ｘ軸ボールネジ
１３４ Ｘ軸パルスモータ
１３６ テーブルベース
１３８ テーブルユニット
１３８ａ 底壁
１３８ｂ 側壁
１３８ｃ 天井壁
１３８ｄ 支持部材（支持テーブル）
１３８ｅ クランプ
１３８ｆ 吸引路
１４０ レーザー照射ユニット
１４２ 撮像ユニット（カメラ）
１４４ 制御ユニット
１４６ モニタ
１４８ バルブ
１５０ 吸引源
１５２ レーザービーム
１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
１７ 改質層
２１ 粘着テープ
２１ａ 表面
２１ｂ 裏面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】