JP2015109348A

JP2015109348A - ウエーハの加工方法

Info

Publication number: JP2015109348A
Application number: JP2013251459A
Authority: JP
Inventors: 秀明大谷; Hideaki Otani
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-11

Abstract

【課題】低コストにＭＥＭＳデバイスを破損することなくウエーハを分割することができるウエーハの加工方法を提供すること。【解決手段】ウエーハの加工方法は表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成されかつ分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法である。ウエーハの加工方法はウエーハＷの裏面ＷＲに保護テープＴを貼着する保護部材貼着ステップと個々のデバイスチップＤＴにウエーハＷを分割する分割ステップとドライアイス洗浄ステップとを備える。ドライアイス洗浄ステップでは分割ステップを実施したウエーハＷの表面ＷＳに粉末状のドライアイスを噴射してウエーハＷに付着した切削屑を除去する。【選択図】図４

Description

本発明は、ウエーハの加工方法、特にＭＥＭＳウエーハを加工するためのウエーハの加工方法に関する。

例えば加速度センサや圧力センサ等のＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）デバイスの製造工程では、ウエーハ上に形成された複数の分割予定ラインで区画された各領域にＭＥＭＳデバイスを配設したデバイスウエーハが形成される。その後、デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って切削装置やレーザー加工装置で分割することで、個々のＭＥＭＳデバイスを製造する。

特開２００９−０７６８２３号公報

しかし、切削装置での分割加工では、切削時に切削屑を除去するために大量の切削液を切削ブレードとウエーハに供給しながら加工を行うため、切削液の衝突する勢いでウエーハ上に形成されたＭＥＭＳデバイスの脆弱な薄膜部等が破損してしまうと言う問題が有り、加工が困難である。さらに、発生した切削屑を除去するために、切削加工後洗浄装置での洗浄を実施するのが通常であるが、洗浄装置の洗浄液の衝突によっても同様にＭＥＭＳデバイスの破損が発生してしまう。

レーザー加工装置での無水加工ではこうした問題が発生しないが、装置自体が高価であり、ＭＥＭＳ製造メーカーにとって導入コストが非常に高くなるという課題も残されていた。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、低コストにＭＥＭＳデバイスを破損することなくウエーハを分割することができるウエーハの加工方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの加工方法は、表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、ウエーハの裏面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、該保護部材貼着ステップを実施したウエーハの表面を露出させつつチャックテーブルの保持面で保持し、ウエーハの該分割予定ラインに沿って切削ブレードを切り込ませ、個々のデバイスチップにウエーハを分割する分割ステップと、該分割ステップを実施したウエーハの表面に粉末状のドライアイスを噴射してウエーハに付着した切削屑を除去するドライアイス洗浄ステップと、を備えることを特徴とする。

また、本発明のウエーハの加工方法は、前記分割ステップでは、切削液をウエーハに供給しないで切削することが望ましい。

また、本発明のウエーハの加工方法は、前記ウエーハの前記デバイスは、マイクロマシンであることが望ましい。

そこで、本発明のウエーハの加工方法であれば、切削加工時にデバイスの破損原因となる切削液を使用しない切削加工と、洗浄液ではなく粉末状にしたドライアイスを吹きかける洗浄方法でＭＥＭＳデバイスが形成されたウエーハを加工するので、切削装置による無水加工によりＭＥＭＳデバイスの破損の恐れを大幅に低減しつつ分割が可能となると言う効果を奏する。

図１（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法が施されるウエーハなどを示す斜視図であり、図１（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護部材貼着ステップを示す図である。図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す側断面図である。図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法のドライアイス洗浄ステップで用いられるドライアイス洗浄装置の構成例を示す斜視図である。図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法のドライアイス洗浄ステップの概要を示す側断面図である。図５は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法のドライアイス洗浄ステップで用いられるドライアイス洗浄装置の構成例を示す斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るウエーハの加工方法を図面に基いて説明する。図１（ａ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法が施されるウエーハなどを示す斜視図、図１（ｂ）は、実施形態に係るウエーハの加工方法の保護部材貼着ステップを示す図、図２は、実施形態に係るウエーハの加工方法の分割ステップの概要を示す側断面図、図３は、実施形態に係るウエーハの加工方法のドライアイス洗浄ステップで用いられるドライアイス洗浄装置の構成例を示す斜視図、図４は、実施形態に係るウエーハの加工方法のドライアイス洗浄ステップの概要を示す側断面図である。

実施形態に係るウエーハの加工方法（以下、単に加工方法と呼ぶ）は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すウエーハＷを加工する加工方法であって、ウエーハＷを個々のデバイスチップＤＴ（図２などに示す）に分割する方法である。

なお、本実施形態に係る加工方法により個々のデバイスチップＤＴに分割される加工対象としてのウエーハＷは、シリコンなどを母材とする半導体ウエーハであって、図１に示すように、表面ＷＳに複数の分割予定ラインＬが格子状に形成されているとともに、複数の分割予定ラインＬによって区画された複数の個々の領域にデバイスＤが形成されている。ウエーハＷの表面ＷＳに形成されるデバイスＤは、例えば、圧力センサや加速度センサなどのＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）デバイス、即ちマイクロマシンである。デバイスＤは、所謂マイクロマシンであるために適宜箇所に微細な空洞が形成されている。

実施形態に係る加工方法は、保護部材貼着ステップと、分割ステップと、ドライアイス洗浄ステップとを備える。

保護部材貼着ステップでは、図１（ｂ）に示すように、デバイスＤが形成された表面ＷＳの裏側の裏面ＷＲに外縁部に環状フレームＦが貼着された保護テープＴ（保護部材に相当）を貼着する。なお、保護テープＴは、電気的に絶縁性を有する合成樹脂などで構成されている。そして、分割ステップに進む。

分割ステップでは、保護部材貼着ステップを実施したウエーハＷの表面ＷＳを露出させつつ、ウエーハＷを分割予定ラインＬに沿って切削する切削装置１０のチャックテーブル１１（図２に示す）のポーラス状の保持面１１ａ上に保護テープＴを介してウエーハＷを載置する。チャックテーブル１１に図示しない真空吸引経路を介して接続された真空吸引源により保持面１１ａを吸引して、図２に示すように、保護テープＴを介してウエーハＷの裏面ＷＲ側をチャックテーブル１１の保持面１１ａで吸引保持する。また、チャックテーブル１１の周囲に設けられかつ保持面１１ａよりも低い位置のクランプ部１２を図示しないエアーアクチュエータにより駆動して、クランプ部１２でウエーハＷの周囲の環状フレームＦを挟持する。

その後、分割ステップでは、切削装置１０の図示しない撮像手段が取得した画像に基いて、アライメントを遂行する。そして、チャックテーブル１１と切削装置１０の軸心回りに回転した切削ブレード１３とを図示しない移動手段により分割予定ラインＬに沿って相対的に移動させながら、図２に示すように、ウエーハＷの分割予定ラインＬに沿って切削ブレード１３を保護テープＴまで切り込ませる。分割ステップでは、切削液をウエーハＷに供給しないでウエーハＷを切削する。分割ステップでは、すべての分割予定ラインＬに沿って順に切削ブレード１３を保護テープＴまで切り込ませ、個々のデバイスチップＤＴにウエーハＷを分割する。

なお、分割ステップでは、真空吸引源により保持面１１ａ上にウエーハＷを吸引保持している。また、分割ステップでは、切削ブレード１３の近傍に設けられた切削ノズル１４から切削ブレード１３が切削直後の分割予定ラインＬに向けて粉末状のドライアイスを噴射させる。切削ノズル１４は、図示しない液化炭酸ガス容器から供給された液化炭酸ガスを図示しない噴射用ガス供給源からの加圧気体により噴射する。切削ノズル１４は、液化炭酸ガスが断熱膨張することによって冷却されて得られる粉末状のドライアイスを切削直後の分割予定ラインＬに向けて噴射することで、切削時の冷却目的として用いられる。ウエーハＷを個々のデバイスチップＤＴに分割すると、ドライアイス洗浄ステップに進む。

ドライアイス洗浄ステップでは、まず、保持面１１ａのウエーハＷの吸引保持を解除し、クランプ部１２の環状フレームＦの挟持を解除する。そして、図示しない搬送手段により、ウエーハＷを環状フレームＦ毎、図３に示すドライアイス洗浄装置２０に搬送する。

ドライアイス洗浄装置２０は、図３に示すように、洗浄チャンバー２１と、保持テーブル２２と、ドライアイス噴射ノズル２３と、静電気除去機２４（図４に示す）を備えている。洗浄チャンバー２１は、ウエーハＷの洗浄を外部と隔離した状態で行うためのものである。洗浄チャンバー２１は、本実施形態では、上方が開口した円筒状の形状であり、内部に、保持テーブル２２と、ドライアイス噴射ノズル２３が配設されている。洗浄チャンバー２１は、上方の開口を通して、図示しない搬送手段によりウエーハＷが出し入れされる。また、洗浄チャンバー２１は、ウエーハＷを洗浄する際には、上方の開口が図示しない蓋等により塞がれるとともに、吸引ポンプ２５により内部の気体とともに切削屑などが排出される。

保持テーブル２２は、ウエーハＷを吸引・保持し、ウエーハＷを回転させるものである。保持テーブル２２は、上面２２ａを構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない吸引手段に連結されている。保持テーブル２２は、上面２２ａに環状フレームＦに保護テープＴを介して装着されたウエーハＷが載置され、吸引手段により負圧が作用されることによりウエーハＷを表面に吸引・保持する。また、保持テーブル２２には、図示しない電動モータの駆動軸２６が連結している。保持テーブル２２は、電動モータの回転駆動力により、鉛直方向と平行な軸心回りに回転される。また、保持テーブル２２の周囲には、ウエーハＷの周囲の環状フレームＦを挟持するクランプ部２７が複数設けられている。

ドライアイス噴射ノズル２３は、保持テーブル２２に保持されたウエーハＷの表面ＷＳに粉末状のドライアイスを噴射するものである。ドライアイス噴射ノズル２３は、ウエーハＷを洗浄する際には、保持テーブル２２上のウエーハＷに向かって垂直にドライアイスを噴射する先端の噴射口２８が保持テーブル２２の回転中心を通るように、図示しないモータにより揺動される。また、ドライアイス噴射ノズル２３は、洗浄チャンバー２１内にウエーハＷを出し入れする際には、図示しないモータにより保持テーブル２２に保持されたウエーハＷの上方から退避される。

ドライアイス噴射ノズル２３は、ウエーハＷを洗浄する際には、液化炭酸ガス供給源２９からの液化炭酸ガスと、噴射用ガス供給源３０からの加圧気体とが供給される。ドライアイス噴射ノズル２３は、噴射口２８から液化炭酸ガスと加圧気体とが混合され液化炭酸ガスが断熱膨張することによって冷却されて得られる粉末状のドライアイスをウエーハＷの表面ＷＳに向かって噴射する。ドライアイス噴射ノズル２３の噴射口２８からの粉末状のドライアイスの噴射速度は、ウエーハＷの表面ＷＳに形成されたデバイスＤが破損しない程度の速度に調整されている。

ウエーハＷの表面ＷＳに向かって噴射された粉末状のドライアイスは、ウエーハＷの表面ＷＳと当該表面ＷＳに付着した切削屑などの異物との間に侵入し、その後、気化膨張して、切削屑をウエーハＷの表面ＷＳから除去する。このとき、ウエーハＷの表面ＷＳに衝突した粉末状のドライアイスは、衝突時の摩擦などにより静電気をウエーハＷの表面ＷＳに発生させることになる。ウエーハＷの表面ＷＳに発生した静電気は、保護テープＴが絶縁性の合成樹脂で構成されているために、保持テーブル２２を介してアースに導かれることなく、ウエーハＷの表面ＷＳに帯電する。また、液化炭酸ガス供給源２９からの液化炭酸ガスと噴射用ガス供給源３０からの加圧気体とをドライアイス噴射ノズル２３に供給する供給経路３２には、粉末状のドライアイスが帯電することを抑制する帯電防止手段３１が設けられている。

静電気除去機２４は、ドライアイス噴射ノズル２３がウエーハＷを洗浄する際に、プラス、マイナスに帯電したイオンをウエーハＷの表面ＷＳに吹き付け、粉末状のドライアイスが衝突することでウエーハＷの表面ＷＳに生じる静電気を中和するものである。また、ドライアイス洗浄装置２０では、洗浄チャンバー２１と、保持テーブル２２と、ドライアイス噴射ノズル２３とは、図示しないアースに電気的に接続している。

ドライアイス洗浄ステップでは、図示しない搬送手段によりウエーハＷを環状フレームＦ毎、ドライアイス洗浄装置２０に搬送した後、保持テーブル２２の上面２２ａ上に保護テープＴを介して載置する。なお、この状態では、ドライアイス噴射ノズル２３の噴射口２８は保持テーブル２２の上方から退避して、粉末状のドライアイスを噴射していないとともに、静電気除去機２４はイオンを吹き付けていない。そして、吸引手段が駆動して、保持テーブル２２の上面２２ａにウエーハＷを吸引・保持するとともに、クランプ部２７により環状フレームＦを挟持する。そして、蓋等により洗浄チャンバー２１の開口を塞いで、吸引ポンプ２５により洗浄チャンバー２１内の気体を外部に排出する。

そして、電動モータを駆動して、保持テーブル２２とウエーハＷを軸心回りに回転させる。ドライアイス噴射ノズル２３を搖動させながら保持テーブル２２に保持された分割ステップを実施したウエーハＷの表面ＷＳにドライアイス噴射ノズル２３の噴射口２８から粉末状のドライアイスを噴射する。そして、ウエーハＷに付着した切削屑を表面ＷＳなどから除去する。除去された切削屑は、吸引ポンプ２５により吸引されて、洗浄チャンバー２１外に排出される。また、ドライアイス洗浄ステップでは、ドライアイス噴射ノズル２３の噴射口２８から粉末状のドライアイスを噴射する際には、静電気除去機２４からプラス、マイナスに帯電したイオンをウエーハＷの表面ＷＳに吹き付けて、ウエーハＷの表面ＷＳにドライアイスの衝突によって生じる静電気を除電する。

そして、ドライアイスの噴射などを所定時間行った後、粉末状のドライアイスの噴射を停止させ、ドライアイス噴射ノズル２３の揺動を停止させる。ドライアイス噴射ノズル２３をウエーハＷの上方から退避した位置に停止させるとともに、静電気除去機２４からのイオンの吹き付けを停止させる。そして、保持テーブル２２の吸引・保持とクランプ部２７の環状フレームＦの挟持を解除した後、搬送手段により保持テーブル２２上のウエーハＷを次工程へと搬送する。

以上のように、実施形態に係る加工方法によれば、分割ステップでは、デバイスＤの破損原因となる切削液を使用しないとともに、ドライアイス洗浄ステップでは、洗浄液ではなく粉末状のドライアイスを噴射する。このために、デバイスＤに形成される空洞に水が入ることを防止でき、デバイスＤが破損することを抑制することができる。また、加工方法によれば、切削ブレード１３を切り込ませてウエーハＷを個々のデバイスＤに分割するので、分割にかかるコストの高騰を抑制することができる。したがって、加工方法によれば、低コストにＭＥＭＳデバイスを破損することなくウエーハＷを分割することができる。

前述した実施形態では、ウエーハＷを回転させながらドライアイス噴射ノズル２３をウエーハＷの表面ＷＳ上で搖動させたが、本発明では、ウエーハＷを回転させることなく、ドライアイス噴射ノズル２３の噴射口２８をウエーハＷの表面ＷＳの少なくとも分割予定ラインＬに沿って移動させればよい。これは、切削屑が、主に分割予定ラインＬに付着するからである。また、本発明では、図５に示すように、ドライアイス噴射ノズル２３の他に切削屑を吸引する切削屑吸引ノズル５０を設けてもよい。図５は、実施形態の変形例に係るウエーハの加工方法のドライアイス洗浄ステップで用いられるドライアイス洗浄装置の構成例を示す斜視図であり、図５において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。図５では、切削屑吸引ノズル５０をドライアイス噴射ノズル２３に取り付けている。本発明では、これに限定されることなく、例えば、切削屑吸引ノズル５０をドライアイス噴射ノズル２３と別体にしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１１チャックテーブル
１１ａ保持面
１３切削ブレード
Ｆ環状フレーム
Ｔ保護テープ（保護部材）
Ｌ分割予定ライン
Ｄデバイス
ＤＴデバイスチップ
Ｗウエーハ
ＷＳ表面
ＷＲ裏面

Claims

表面に複数の分割予定ラインが格子状に形成されているとともに該複数の分割予定ラインによって区画された複数の領域にデバイスが形成されたウエーハの加工方法であって、
ウエーハの裏面に保護部材を貼着する保護部材貼着ステップと、
該保護部材貼着ステップを実施したウエーハの表面を露出させつつチャックテーブルの保持面で保持し、ウエーハの該分割予定ラインに沿って切削ブレードを切り込ませ、個々のデバイスチップにウエーハを分割する分割ステップと、
該分割ステップを実施したウエーハの表面に粉末状のドライアイスを噴射してウエーハに付着した切削屑を除去するドライアイス洗浄ステップと、を備えるウエーハの加工方法。
前記分割ステップでは、切削液をウエーハに供給しないで切削する請求項１記載のウエーハの加工方法。
前記ウエーハの前記デバイスは、マイクロマシンである請求項１又は２記載のウエーハの加工方法。