JP2013121888A - 真空チャック用シリカ多孔体 - Google Patents

Abstract

【課題】チャックプレートに用いられる多孔体であって、被加工物であるウェーハ等の平板状部材を全面において均一に保持することができ、かつ、ダイシング後においても個々のチップをダイシング前と同じ位置にそのまま保持しておくことができ、さらに、チャックプレートの構成材料に起因するパーティクルの発生が抑制される真空チャック用シリカ多孔体を提供する。
【解決手段】平均粒子径が５〜３００μｍ、かつ、粒子分布幅が前記平均粒子径の±５０％以内にあるシリカ粒子の焼結体からなるシリカ多孔体を、気孔径が１〜１００μｍ、気孔率が５〜４５％、見掛け密度が２．１ｇ／ｃｍ³以上であり、断面における気孔の平均径が、該断面におけるシリカ粒子の平均粒子径の１／１２以上３／４以下となるように構成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ガラスやシリコンウェーハ、サファイアウェーハ、炭化珪素ウェーハ等の平板状部材の加工、特に、レーザーダイシング加工の際に、被加工物を固定保持するために用いられる真空チャックに好適なシリカ多孔体に関する。

半導体デバイス製造のダイシング工程においては、シリコンウェーハ等の基板上にＩＣ等の回路が形成された後、個々のチップに切り離される。
このようなダイシングは、従来は、ダイヤモンド砥粒によるダイシングブレードを用いた機械的な切断が一般的であったが、近年は、被加工物の多様化が進み、また、非接触でドライな環境での加工が可能であり、切削屑を低減させることができることから、レーザーによるダイシングも多用されている。

上記のようなレーザーダイシングにおいては、精密なチップ切断加工を行うために、ウェーハを固定保持しておく必要があり、その固定の方法の一つとして、真空チャックが用いられている。
真空チャックは、被加工部材を吸引保持して固定するものであり、保持部材であるチャックプレート上に被加工物であるウェーハ等を載置し、前記チャックプレート下部から真空排気することにより、前記ウェーハ等を吸引保持する。
そして、前記チャックプレートは、載置されたウェーハ等を安定して保持固定することができるように、ガラスやセラミックス、金属等からなる多孔体で構成されている。また、保持しているウェーハをレーザーにより切断する際に、チャックプレートも一緒に切断されたり、変質したりすることがないように、該チャックプレートは、レーザーを透過する材料で構成される。

例えば、特許文献１に、波長２００〜１３００ｎｍのパルスレーザー光線に対して９０％以上の透過率を有する石英ガラス発泡体からなる多孔質材料によって形成された被加工物保持部材（チャックプレート）が開示されている。

特開２００６−２０５１８７号公報

しかしながら、パルスレーザー光線の透過率が高いと、チャックプレートを透過したレーザーが、ダイシング加工装置内の他の部材にまで照射され、これらの部材に不具合を生じる場合があった。
また、石英ガラス発泡体は、高気孔率の場合、ネッキング不足のため強度が不十分となり、チャックプレートして使用すると、割れや凹みが生じたり、ウェーハ載置面や他の部材による固定部分等での構成材料の剥離や脱落等により、パーティクルを生じやすい。
さらに、石英ガラス発泡体は、発泡剤によりガラス体内に気孔が多数形成されており、閉気孔を多数含んでいるため、ウェーハ載置面の閉気孔の部分においては、ダイシング後のチップが十分に保持されず、位置ずれを生じやすいという課題も有していた。

近年、さらなるＩＣの高集積化、チップの微細化に伴い、より精密なダイシングが求められ、レーザーダイシングにおいて用いられる真空チャックは、被加工物であるウェーハ等の全面をより均一に保持するのみならず、ダイシング後においても、個々のチップを安定して保持した状態を維持することができることが要求されている。

したがって、真空チャックのチャックプレートに用いられる多孔質材料は、切断された各チップが安定して保持されるように、該チップのサイズに応じて、気孔径が十分に小さく、かつ、見掛け密度が高いことが望ましく、また、レーザーの透過率の向上よりも、むしろ、多孔体内部での散乱を大きくすることにより、反射効率を高めることが望ましいと考えられる。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、チャックプレートに用いられる多孔体であって、被加工物であるウェーハ等の平板状部材を全面において均一に保持することができ、かつ、ダイシング後においても個々のチップをダイシング前と同じ位置にそのまま保持しておくことができ、さらに、チャックプレートの構成材料に起因するパーティクルの発生が抑制される真空チャック用シリカ多孔体を提供することを目的とするものである。

本発明に係る真空チャック用シリカ多孔体は、平板状部材を吸引保持する真空チャックのチャックプレートに用いられる多孔体であって、平均粒子径が５〜３００μｍ、かつ、粒子分布幅が前記平均粒子径の±５０％以内にあるシリカ粒子の焼結体からなり、前記焼結体は、気孔径が１〜１００μｍ、気孔率が５〜４５％、見掛け密度が２．１ｇ／ｃｍ³以上であり、断面における気孔の平均径が、該断面におけるシリカ粒子の平均粒子径の１／１２〜３／４であることを特徴とする。
このようなシリカ多孔体をチャックプレートに用いることにより、安定した吸引保持性能を発揮し、かつ、チャックプレートの構成材料に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。

前記シリカ多孔体は、波長３５０〜７５０ｎｍの光の反射率が８０％以上であることが好ましい。
このような高反射率であることにより、チャックプレートに適用した場合に、チャックプレート裏面側にある部材へのレーザー照射を阻止することができる。

本発明に係る真空チャック用シリカ多孔体は、チャックプレートに好適に適用することができ、被加工物であるウェーハ等の平板状部材を全面において均一に保持することができ、かつ、ダイシング後においても個々のチップをダイシング前と同じ位置にそのまま保持しておくことができ、しかも、チャックプレートの構成材料に起因するパーティクルの発生が抑制される。

以下、本発明について、より詳細に説明する。
本発明に係る真空チャック用シリカ多孔体は、平板状部材を吸引保持する真空チャックのチャックプレートに用いられる多孔体である。そして、平均粒子径が５〜３００μｍ、かつ、粒子分布幅が前記平均粒子径の±５０％以内にあるシリカ粒子の焼結体からなり、前記焼結体は、気孔径が１〜１００μｍ、気孔率が５〜４５％、見掛け密度が２．１ｇ／ｃｍ³以上であり、断面における気孔の平均径が、該断面におけるシリカ粒子の平均粒子径の１／１２〜３／４であることを特徴とするものである。
本発明は、シリカ多孔体を真空チャック用材料として用いる場合、シリカ粒子の平均粒子径及び粒度分布、焼結体の気孔径及び焼結の程度の制御が重要であることを見出したことに基づくものである。
上記のような構成からなるシリカ多孔体は、見掛け密度が高く、すなわち、閉気孔が少なく、かつ、高反射率であり、安定した吸引保持性能を発揮し、構成材料に起因するパーティクルの発生を抑制することができ、真空チャックのチャックプレートに好適に適用することができる。

焼結体である前記シリカ多孔体の作製に用いられるシリカ粒子の平均粒子径は５〜３００μｍとする。
前記平均粒子径が５μｍ未満の場合、焼結時の急激な体積収縮により形状を保持することができず、焼結体にクラックが生じたり、大きく変形したりするおそれがある。
一方、前記平均粒子径が３００μｍを超える場合、該焼結体をチャックプレートに用いた際、その表面に、被加工物を切断して得られた個々のチップを保持固定しておくことが困難となることがある。

また、前記シリカ粒子の粒度分布幅は、全シリカ粒子が前記平均粒子径の±５０％以内となるように調整する。
シリカ粒子の粒度分布幅が広く、平均粒子径の±５０％の範囲外の粒子が存在すると、多孔体を成形する際に、粒子径ごとに層や凝集が生じやすく、密度にばらつきが生じ、焼結時に各層又は凝集部分の収縮率の差によって焼結体に反りやクラックが生じやすくなる。
密度が均一な焼結体を得る観点から、前記粒度分布は単分散であることが好ましく、前記粒度分布幅は、平均粒子径の±４０％以内であることが好ましく、±２０％以内であることがより好ましい。

また、上記のようなシリカ粒子を焼結して得られた焼結体は、気孔径が１〜１００μｍの範囲内となるようにする。
前記気孔径が１μｍ未満の場合、該焼結体をチャックプレートに用いた際、その表面に、被加工物を切断して得られた個々のチップを固定保持するのに十分な吸引力が得られない。
一方、前記気孔径が１００μｍを超える場合、該焼結体をチャックプレートに用いた際、その表面の平坦性が劣り、被加工物を安定して固定保持することが困難となる。

さらに、前記焼結体の気孔率は５〜４５％とする。
前記気孔率が５％未満の場合、真空チャック用として十分な吸引力を得るための通気性を有する開気孔が少なすぎて、十分な吸引力を発揮するまでに時間がかかる。
一方、前記気孔率が４５％を超える場合、被加工部材を保持固定する真空チャック用材料として十分な強度が得られない。

また、前記焼結体の見掛け密度は、できる限りシリカの真密度である２．２ｇ／ｃｍ³に近いことが好ましく、２．１ｇ／ｃｍ³以上とする。
上記のような気孔率の多孔体において、閉気孔が多数存在すれば、見掛け密度は小さくなるが、多孔体の見掛け密度が真密度に近いということは、気孔のほとんどが開気孔であることを意味する。
前記焼結体は、真空チャック用であるため、十分な通気性を有している必要があり、気孔は連通開気孔として形成されていることが好ましく、このため、上記のような見掛け密度を有する多孔体として構成される。

また、前記焼結体は、断面における気孔の平均径が、該断面におけるシリカ粒子の平均粒子径の１／１２〜３／４となるように構成される。
前記気孔の平均径が前記シリカ粒子の平均粒子径の１／１２未満の場合、真空チャック使用時に、気孔連通部において粒子が焼結しすぎており、真空チャックとしての十分な吸引力が得られるまでに時間がかかる。
一方、前記気孔の平均径が前記シリカ粒子の粒子径の３／４を超える場合、隣接する粒子同士の焼結が十分でなく、多孔体が脆くなる。

前記シリカ多孔体は、波長３５０〜７５０ｎｍの光の反射率が８０％以上であることが好ましい。
このような高反射率であることにより、レーザーの透過性を抑制することができ、レーザーダイシングにおける真空チャックのチャックプレートに適用した場合においても、チャックプレート裏面側にある部材へのレーザー照射を阻止することができる。
また、前記シリカ多孔体は、レーザー光線を散乱させることにより加熱されないという特性も備えていることから、チャックプレート上の被加工物の焼き付きも防止される。

上記のような本発明に係るシリカ多孔体の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、下記実施例に示すような方法で、前記シリカ粒子を含む造粒粉を調製した後、成形、焼成することにより、焼結体として、所望の多孔体を得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
粒径３０〜６０μｍ、平均粒径５０μｍのシリカ粉末５００ｇに、純水８０ｇと１％ポリビニルアルコール水溶液５００ｇを添加してヘンシェルミキサーで混合し、シリカの造粒粉を得た。得られた造粒粉を直径２００ｍｍ、高さ１２ｍｍの金型に入れ、０．５ｋＮ／ｃｍ²の圧力で加圧成形し、成形体を得た。
この成形体を、１２０℃で２時間乾燥させた後、１２５０〜１５００℃の各焼成温度にて１０時間保持して焼結体を得た。

得られた各焼結体について各種物性評価を行った。気孔率及び気孔径は、ＪＩＳ Ｒ １６３４（１９９８）準拠にて、水銀ポロシメータにより測定した。見掛け密度は、ＪＩＳ Ｒ ２２０５（１９９２）準拠にて測定した。
また、焼結体の任意の切断面にて、各気孔の内接円を求め、それらの内接円の平均径ａのシリカ粒子の平均粒子径ｂに対する比ａ／ｂを求めた。
波長３５０〜７５０ｎｍの光の反射率は、コニカミノルタ製分光測色計ＣＭ−２６００Ｄにより測定した。

さらに、この焼結体（多孔体）を用いて真空チャックのチャックプレートを作製し、これを用いて、シリコンウェーハのレーザーダイシング加工試験を行った。
そして、加工試験後のチャックプレートを水中に入れ、該チャックプレートから発生するパーティクルを測定した。なお、チャックプレートを水槽に入れた直後の測定値をパーティクル発生量とした。
表１に、これらの評価結果をまとめて示す。

表１に示したように、実施例１〜５の多孔体を用いて作製したチャックプレートは、レーザーダイシング加工試験において、切断して得られたチップが焼き付くことなく、安定してチャックプレート上に保持され、パーティクルの発生も抑制され、良好な加工品が得られた。
一方、比較例１の多孔体は、脆く、チャックプレートとしての物性評価は困難であった。
また、比較例２の多孔体は、パーティクルの発生は最も少なかったものの、通気性が不十分であり、チャックプレートとした場合に、シリコンウェーハを十分に吸引固定することができなかった。

Claims (2)

1. 平板状部材を吸引保持する真空チャックのチャックプレートに用いられる多孔体であって、
   平均粒子径が５〜３００μｍ、かつ、粒子分布幅が前記平均粒子径の±５０％以内にあるシリカ粒子の焼結体からなり、
   前記焼結体は、気孔径が１〜１００μｍ、気孔率が５〜４５％、見掛け密度が２．１ｇ／ｃｍ³以上であり、断面における気孔の平均径が、該断面におけるシリカ粒子の平均粒子径の１／１２以上３／４以下であることを特徴とする真空チャック用シリカ多孔体。
2. 波長３５０〜７５０ｎｍの光の反射率が８０％以上であることを特徴とする請求項１記載の真空チャック用シリカ多孔体。