JP2004103857A

JP2004103857A - ダイシング装置およびダイシング方法

Info

Publication number: JP2004103857A
Application number: JP2002264228A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Yuasa; 湯浅　光博
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】高い生産性で、表面に微細構造を有する基板のダイシングが可能なダイシング装置およびダイシング方法を提供する。
【解決手段】ブレード１３を、その先端部分を除いてカバー１４で覆う。ダイシング時、カバー１４の下端は、接触部２１を介して半導体基板１００の表面と接する。カバー１４には吸引口２２を介して吸引部１７が接続されている。吸引部１７は、カバー１４の内部を吸引し、発生した切削粉およびこれを含む汚水を吸引する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス等の、基板表面に微細構造を有する素子の製造に用いるダイシング装置およびダイシング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる微細な３次元構造を有する電子デバイスが開発されている。このようなＭＥＭＳデバイスとして、例えば、ＲＦスイッチ、光スイッチ、加速度センサ、圧力センサ、レゾネータ、アクチュエータ等の半導体デバイスが開発されている。
【０００３】
ＭＥＭＳデバイスは、微細３次元構造として、例えば、自由端を有する可動構造、いわゆるカンチレバーを備える。図１０に、基板２００に形成されたＲＦスイッチ２０１の一例を示す。図１０に示すＲＦスイッチ２０１は、２本のＲＦ信号線２０２ａ、２０２ｂを接続するよう設けられ、ＲＦ信号線の一方２０２ａに接続されて他方のＲＦ信号線２０２ｂの上方まで延びる、導体からなるカンチレバー２０３を備える。
【０００４】
他方のＲＦ信号線２０２ｂに、例えば、正電圧が印加されたときにその表面に発生する正電荷によって、カンチレバー２０３の表面には負電荷が発生し、両者の間に静電吸引力が発生する。この力により、カンチレバー２０３は下方に湾曲する。カンチレバー２０３の先端には絶縁体１０４が設けられており、絶縁体１０４と他方のＲＦ信号線２０２ｂとが接触すると、容量結合により２本のＲＦ信号線２０２ａ、２０２ｂは高周波的に接続される。電圧印加が停止されると静電力は消失し、カンチレバー２０３はその弾性により他方のＲＦ信号線２０２ｂから離間する。このように、ＲＦスイッチ２０１は、２本のＲＦ信号線２０２ａ、２０２ｂの間の高周波接続のオン・オフを切り替える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなＭＥＭＳデバイスは、基板の表面に微細構造を形成した後に、ダイシングにより素子チップに分割して製造する。ダイシングは通常、ダイシングソーを用いた切削加工により行われる。
【０００６】
微細構造の立体性が低い場合には、基板表面を膜等で保護してダイシングを行うことにより、切削粉の付着は防止可能である。しかし、高度な立体性を備えた微細構造を有する場合、この方法は採用できず、微細構造が基板表面に露出した状態でダイシングすることとなる。この場合、通常と同様の処理を行うと、切削粉が微細構造に付着しやすく、高い歩留まり等の高い生産性が得られない。
【０００７】
このため、微細構造が露出した基板をダイシングする場合には、通常よりも切削速度を低下させて切削粉の飛散を抑え、微細構造への付着を抑制している。しかし、切削速度の低下は、生産性の低下を意味する。
このように、従来のＭＥＭＳデバイスの製造には、ダイシング工程において高い生産性が得られない、という問題があった。
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、高い生産性で、表面に微細構造を有する基板のダイシングが可能なダイシング装置およびダイシング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するため、本発明の第１の観点に係るダイシング装置は、
基板を切削するための円盤状のブレードと、
その先端を除いて前記ブレードを覆うカバーと、
前記カバーの内側に、前記ブレードおよび前記基板を洗浄または冷却するための水を供給する水供給部と、
前記カバーに開設され、前記カバーの内側の切削粉およびこれを含む水の少なくとも一方を吸引する吸引部に接続される吸引口と、
を備える、ことを特徴とする。
【００１０】
上記構成のダイシング装置において、例えば、
前記基板には、表面に３次元構造体を有する素子が複数形成され、
前記ブレードによって前記素子を個別に分割する。
【００１１】
上記構成のダイシング装置において、前記カバーは、前記ブレードが前記基板を切削する状態で、前記基板の表面と接するように構成されていてもよい。
【００１２】
上記構成のダイシング装置において、前記カバーの前記基板との接触部分には、低抵抗性材料からなる接触部が設けられていてもよい。
【００１３】
上記構成のダイシング装置において、前記カバーは、前記基板との接触に応じて可動に構成されていてもよい。
【００１４】
上記構成のダイシング装置は、さらに、前記カバーの内側に気体を供給するための気体供給部を備えてもよい。
【００１５】
上記目的を解決するため、本発明の第２の観点に係るダイシング方法は、
表面に微細構造を有する素子が形成された基板を、その先端部分を除いてカバーで覆われたブレードを用いてダイシングするダイシング方法であって、
水を供給しつつ、ブレードを回転駆動させて、前記カバーの内側で前記基板を切削する切削工程と、
前記カバーの内側の切削粉および切削粉を含む水の少なくとも一方を吸引する吸引工程と、
を備える、ことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係るダイシング装置およびダイシング方法について、以下図面を参照して説明する。
本実施の形態では、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）デバイスが形成されたシリコン半導体基板をダイシングする場合について説明する。
【００１７】
ＭＥＭＳデバイスとしては、例えば、図１０に示すようなＲＦスイッチ２０１が基板２００に形成されている。図１０に示すＲＦスイッチ２０１は、２本のＲＦ信号線２０２ａ、２０２ｂを隔てる位置に設けられ、これらの接続のオン・オフを切り替える。ＲＦスイッチ２０１は、ＲＦ信号線の一方２０２ａに接続されて他方のＲＦ信号線２０２ｂの上方まで延びるカンチレバー２０３を備える。カンチレバー２０３は、所定の弾性を有する導体材料から構成されている。また、カンチレバー２０３の先端の他方のＲＦ信号線と対向する部分には、絶縁体１０４が配置されている。
【００１８】
ＲＦスイッチ２０１は以下のように動作する。まず、他方のＲＦ信号線２０２ｂに、例えば、正電圧が印加されると、その表面には正電荷が発生する。このとき、カンチレバー２０３の表面には負電荷が誘起され、両者の間に静電吸引力が発生する。この力により、カンチレバー２０３は下方に湾曲する。カンチレバー２０３の先端の絶縁体１０４と、他方のＲＦ信号線２０２ｂと、が接触すると、容量結合により２本のＲＦ信号線２０２ａ、２０２ｂは高周波的に接続される。電圧印加が停止されると静電力は消失し、カンチレバー２０３はその弾性により他方のＲＦ信号線２０２ｂから離間する。このようにして、ＲＦスイッチ２０１は、２本のＲＦ信号線２０２ａ、２０２ｂの間の高周波接続のオン・オフを切り替える。
【００１９】
上記のようなＭＥＭＳデバイスは、基板に、通常よりも広い間隔で形成されている。例えば、ＭＥＭＳデバイス同士の間隔は、後述する接触部が素子領域と接触しないように構成されている。
【００２０】
次に、上記のようなＭＥＭＳデバイスが形成された半導体基板１００をダイシングするための、本実施の形態に係るダイシング装置について説明する。
図１および２にダイシング装置１１の構成を示す。図１および２は、後述するブレードの主面に垂直な方向および平行な方向からそれぞれ見た図である。
【００２１】
図１および２に示すように、ダイシング装置１１は、ステージ１２と、ブレード１３と、カバー１４と、第１および第２の水供給部１５、１６と、吸引部１７と、を備える。
【００２２】
ステージ１２上には、被処理体である半導体基板１００が載置される。半導体基板１００は、周縁が環状のフレーム１０１に支持された粘着シート１０２に貼り付けられた状態で、ステージ１２上に載置される。ステージ１２上に載置された半導体基板１００（粘着シート１０２）は、ステージ１２内部に設けられた、図示しない真空チャック構造によって固定される。
【００２３】
ステージ１２は、いわゆるＸＹθステージから構成され、同一平面上を移動可能、かつ、回転可能に構成されている。ステージ１２上の半導体基板１００は、ステージ１２とともに所定のパターンおよび速度で移動する。
【００２４】
ブレード１３は、ダイヤモンドブレード等から構成され、円盤状に形成されている。図２に示すように、ブレード１３はスピンドル１８に支持され、その主面がステージ１２に対して直交するように配置される。スピンドル１８はモータ１９に接続され、ブレード１３は、高速で回転駆動される。
【００２５】
カバー１４は、図１に示すように、一辺に半円形状を有する長方形状に形成され、ブレード１３をその先端部分（切削部分）を除いて覆うとともに、ブレード１３とステージ１２上の半導体基板１００とが接する部分およびその近傍を所定範囲にわたって覆うように形成されている。また、図２に示すように、カバー１４はその一辺を構成する部分（下方部分）に開放部分を有し、開放部分からブレード１３が露出するように構成されている。
【００２６】
また、カバー１４のブレード１３の主面に略平行な一面には、スピンドル１８を通すための穴が設けられている。穴の内周部には軸受２０が設けられており、スピンドル１８は軸受２０によって支持される。なお、軸受２０を設けない構成も可能である。
【００２７】
開放部分が形成されたカバー１４の下部には、接触部２１が設けられている。接触部２１は、カバー１４の、ステージ１２上の半導体基板１００の表面と接触する部分を覆うように設けられている。接触部２１は、低抵抗性および弾性を有する有機材料から構成されている。
【００２８】
図３に、ダイシング時の、ブレード１３と半導体基板１００との接触部分の拡大図を示す。図３に示すように、ブレード１３の先端は接触部２１よりも下方に突出し、半導体基板１００を切削する。このとき、接触部２１は、半導体基板１００の表面と弾性的に接する状態にあり、半導体基板１００の表面に密着する。ステージ１２の移動とともに半導体基板１００は移動し、接触部２１はその低抵抗性によって、表面を低抵抗に摺動する。
【００２９】
このようにして、ダイシング時、カバー１４の内側には、ある程度の気密性を有する空間が形成される。これにより、後述するように、発生する切削粉およびこれを含む汚水の拡散は抑制される。
【００３０】
ここで、上述したように、半導体基板１００に形成されたＭＥＭＳデバイス同士の間隔は、比較的広く、接触部２１が素子領域と接触しない幅に設定されている。このため、接触部２１による素子破壊は防がれ、また、汚水等による隣接するＭＥＭＳデバイスの汚染も防がれる。
【００３１】
カバー１４の側部には、吸引口２２が開設されている。吸引口２２は、ブレード１３と半導体基板１００とが接触する部分から、ブレード１３の回転方向の下流側に設けられ、飛散した切削粉を最も受けられやすいように設けられている。
【００３２】
吸引口２２は、吸引管２３に接続されている。吸引管２３は、吸引口２２から遠ざかるにつれて、その径が次第に減少するように構成されている。吸引管２３は後述する吸引部１７に接続されている。
【００３３】
第１および第２の水供給部１５、１６は、純水を供給する水源に接続されている。
【００３４】
第１の水供給部１５は、ノズル状に構成され、その先端がカバー１４の内部に突出した状態で固定されている。第１の水供給部１５は、カバー１４内部で回転するブレード１３の刃に対して水を噴出する。第１の水供給部１５からの水により、ブレード１３の刃の間に詰まった切削粉が除去され、また、ブレード１３および半導体基板１００は冷却される。
【００３５】
第２の水供給部１６は、複数の噴出穴１６ａを有するパイプ状に構成されている。図２に示すように、第２の水供給部１６は、カバー１４の内部のブレード１３の両側に配置された２つのパイプ状部分を備え、噴出穴１６ａからブレード１３の主面に水が噴出される。噴出された水により、ブレード１３および半導体基板１００は冷却および洗浄される。
【００３６】
吸引部１７は、吸引装置２４と、清浄化装置２５と、を備える。
吸引装置２４は、サクションポンプから構成されている。サクションポンプは、吸引管２３に接続され、吸引口２２を介してカバー１４内部から、切削粉を含む汚水を吸引する。
【００３７】
清浄化装置２５は、吸引装置２４と吸引口２２との間に設けられ、汚水中に含まれる切削粉を除去し、水を清浄化する。
【００３８】
上記構成の吸引部１７は、切削加工時に吸引口２２からカバー１４内部を吸引する。上述したように、吸引口２２は、ブレード１３の回転方向の下流側に設けられ、回転により飛散した切削粉を含む汚水は、吸引口２２を介して吸引部１７によって吸引される。吸引部１７が吸引した汚水は、清浄化装置２５によって切削粉が除去されて排出される。
【００３９】
以下、上記構成のダイシング装置１１を用いたダイシング方法について説明する。
まず、ステージ１２上に被処理体である半導体基板１００が載置される。このとき、半導体基板１００の裏面には、周縁がフレーム１０１に支持された粘着シート１０２に貼り付けられている。ステージ１２上に載置された半導体基板１００は、図示しない真空チャックによって固定される。
【００４０】
半導体基板１００の載置後、ステージ１２の回転駆動（θ方向の駆動）と、撮像装置等を用いる図示しないアラインメント機構と、により、半導体基板１００は位置決めされる。
【００４１】
位置決めの後、ステージ１２はＸＹ方向に、所定パターンで駆動を開始する。ブレード１３は、モータ１９により高速回転駆動されており、半導体基板１００は、ステージ１２の移動に応じて切削され、ダイス状に分割される。ここで、図中では半導体基板１００をセミフルカットした状態を示すが、勿論フルカットであってもよい。
【００４２】
切断の際、ブレード１３の回転により、特に回転方向下流側には、切削粉およびこれを含む汚水が飛散する。切削粉および汚水の飛散方向は、ブレード１３を覆うカバー１４によって限定される。よって、切削粉および汚水による半導体基板１００の広範な汚染は回避される。
【００４３】
また、接触部２１により、カバー１４と半導体基板１００の表面との間隙は埋められている。このため、カバー１４の下部における切削粉等の拡散も回避される。
【００４４】
カバー１４により、切削粉および汚水の飛散方向は、吸引口２２に向かう方向に限定されている。さらに、吸引口２２を介して吸引部１７が吸引していることから、切削粉および汚水は集約されて吸引される。
【００４５】
例えば、汚水は勿論ブレード１３の回転方向の下流側に飛散し、吸引口２２より吸引される。また、乾燥した切削粉も、カバー１４の内部で舞うことなく、吸引口２２より吸引される。さらに、接触部２１により、カバー１４の内部にはわずかに減圧雰囲気が形成されており、カバー１４の内部から切削粉および汚水は一層効果的に吸引される。
【００４６】
上記のように、カバー１４の内部で発生した切削粉等を吸引部１７によって速やかに吸引することにより、発生した切削粉の半導体基板１００の表面への付着は抑制され、従って、歩留まりの向上が図られる。
【００４７】
上述したように、単位素子領域の間隔は比較的広く設定されており、１枚の半導体基板１００から得られるＭＥＭＳデバイスの数は比較的少ない。しかし、上記構成によれば、切削粉の飛散を抑制するために切削速度を低下させる必要もなく、通常の切削速度で、かつ、歩留まりの高いダイシングが可能となる。従って、上記ダイシング装置１１およびダイシング方法を用いることにより、実質的な生産性の向上が可能となる。
【００４８】
本発明は、上記実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明を適用可能な上記実施の形態の変形態様について、説明する。
【００４９】
上記実施の形態では、洗浄あるいは冷却に用いた水は、清浄化装置２５によって清浄化された後に排出されるものとした。しかし、清浄化された水を水源に循環させて供給し、再利用するようにしてもよい。このように、水を循環させることにより、コストの低減等が可能となる。
【００５０】
上記実施の形態では、吸引口２２は、ブレード１３の回転方向の下流側に１つ設ける構成とした。しかし、吸引口２２の配置およびその数は、これに限られない。例えば、図４に示すように、さらにカバー１４の両側にそれぞれ設けてカバー１４内部を吸引する構成も可能である。
【００５１】
上記実施の形態では、カバー１４内部に減圧雰囲気を形成する構成とした。しかし、これに限らず、例えば、図５に示すように、カバー１４の、ブレード１３の回転方向の上流側に給気口２６を設け、給気口２６から吸引口２２へと至る気体の流れを形成するようにしてもよい。これにより、カバー１４の内部に飛散する切削粉や汚水は、より効率的に吸引される。また、カバー１４内部の乾燥も避けられる。
【００５２】
さらに、図６に示すように、給気口２６に接続されたガス供給部２７を設け、カバー１４の内部に、吸引量に応じた量の気体を供給するようにしてもよい。この場合、用いる気体としては、圧縮空気、窒素ガス、不活性ガス等、いかなるものも可能である。
【００５３】
また、上記実施の形態では、カバー１４内に２つの水供給部１５、１６を設ける構成とした。しかし、水供給部の数および配置は上記例に限られない。例えば、図７に示すように、カバー１４内部の上部に第３の水供給部２８を設けた構成としてもよい。この場合、ブレード１３およびカバー１４の洗浄を行うことができる。
【００５４】
また、カバー１４の内部に減圧雰囲気が形成されることにより、内部は水が蒸発しやすい環境となる。このため、半導体基板１００の表面に切削粉が張り付きやすくなるおそれがある。これを防ぐため、さらに、図８に示すように、カバー１４の外部に設けた第４の水供給部２９から半導体基板１００の表面に水を供給するようにしてもよい。
【００５５】
上記実施の形態では、弾性を有する接触部２１を用いて半導体基板１００の表面と接触されることにより、密着させる構成とした。しかし、図９に示すように、接触部２１を備えたカバー１４の少なくとも下部を上下に可動な構成として接触部２１と半導体基板１００の表面とを接触させるようにしてもよい。
【００５６】
上記実施の形態では、ＭＥＭＳ素子を備えたシリコン半導体基板の加工処理を行う場合について説明した。しかし、本発明は、ＭＥＭＳ素子以外の素子が形成された基板に適用することができ、特に、表面に微細な３次元構造が形成された基板の加工に好適に適用可能である。
【００５７】
また、上記実施の形態では、シリコン半導体基板をダイシングする場合について説明した。しかし、これに限らず、ＳｉＧｅ等の他のシリコン系材料から構成される半導体基板１００に適用することができる。また、シリコン系材料に限らず、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の他の材料から構成される化合物半導体基板に適用しても良い。また、半導体材料と絶縁材料とを積層した、いわゆるＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を用いることもできる。
【００５８】
さらに、半導体基板に限らず、ガラス基板等の他のいかなる基板の加工にも、本発明は好適に適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、高い生産性で、表面に微細構造を有する基板のダイシングが可能なダイシング装置およびダイシング方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の構成を示す図である。
【図３】半導体基板１００の切削部分の拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の変形例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の変形例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかるダイシング装置の変形例を示す図である。
【図１０】ＭＥＭＳ素子の一例としてのＲＦスイッチの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１　ダイシング装置
１２　ステージ
１３　ブレード
１４　カバー
１５　第１の水供給部
１６　第２の水供給部
１７　吸引部
２１　接触部
２２　吸引口
２３　吸引管
２４　吸引装置
２５　清浄化装置
１００　半導体基板
２０１　ＲＦスイッチ

Claims

基板を切削するための円盤状のブレードと、
その先端を除いて前記ブレードを覆うカバーと、
前記カバーの内側に、前記ブレードおよび前記基板を洗浄または冷却するための水を供給する水供給部と、
前記カバーに開設され、前記カバーの内側の切削粉およびこれを含む水の少なくとも一方を吸引する吸引部に接続される吸引口と、
を備える、ことを特徴とするダイシング装置。
前記基板には、表面に３次元構造体を有する素子が複数形成され、
前記ブレードによって前記素子を個別に分割する、
ことを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
前記カバーは、前記ブレードが前記基板を切削する状態で、前記基板の表面と接するように構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載のダイシング装置。
前記カバーの前記基板との接触部分には、低抵抗性材料からなる接触部が設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のダイシング装置。
前記カバーは、前記基板との接触に応じて可動に構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のダイシング装置。
さらに、前記カバーの内側に気体を供給するための気体供給部を備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のダイシング装置。
表面に微細構造を有する素子が形成された基板を、その先端部分を除いてカバーで覆われたブレードを用いてダイシングするダイシング方法であって、
水を供給しつつ、ブレードを回転駆動させて、前記カバーの内側で前記基板を切削する切削工程と、
前記カバーの内側の切削粉および切削粉を含む水の少なくとも一方を吸引する吸引工程と、
を備える、ことを特徴とするダイシング方法。