JP2020118615A - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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【課題】シンチレータ層をデブリで汚染することなく、又水に触れさせることなくウエーハを個々のシンチレータチップに分割することができる加工方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、ガラス基板12の上面に、ヨウ化セシウム層16とアルミニウム箔18とが積層され放射線により励起されて発光するシンチレータ層14を有するウエーハ10を、個々のシンチレータチップ11に分割するウエーハの加工方法であって、シンチレータ層14の上面に保護部材Tを配設する保護部材配設工程と、ガラス基板12側から分割すべき領域に第一の切削ブレード23Aを位置付けると共に、切削水W1を供給して切削しガラス基板12を僅かに残した切削溝100を形成する切削溝形成工程と、ガラス基板12を洗浄すると共に乾燥させる洗浄工程と、第一の切削ブレード23Aの厚みよりも薄い厚みの第二の切削ブレード23Bを用いて切削水を供給することなく切削溝100の底部122を完全に切断する乾式切断工程と、を備えるウエーハの加工方法が提供される。【選択図】図5

Description

本発明は、シンチレータ層を有するウエーハを、個々のシンチレータチップに分割するウエーハの加工方法に関する。
放射線が照射されることにより励起されて発光するシンチレータチップは、例えば、3mm厚のガラス基板の上面に、シンチレーション(蛍光:放射線により励起され発光する特性)を示す無機結晶であるヨウ化セシウム層とアルミニウム箔とが積層されたシンチレータ層を有するウエーハが、4mm角程度のチップに分割されて形成されて製品化される。
シンチレータ層は水を嫌うことから、ウエーハを個々のシンチレータチップに分割する際には、一般的に切削水を使用する切削ブレードを用いた切削装置を使用せず、切削水等をしないレーザー光線を用いたドライカットを実施することが推奨される(たとえば、特許文献1を参照。)。
しかし、レーザー光線を用いてウエーハを切断すると、デブリが飛散してシンチレータチップが汚染され、品質を低下させるという問題がある。
特開2016−126012号公報
レーザー光線を用いてウエーハを切断する際のデブリによる汚染を防止するために、切削面に、PVA(ポリビニルアルコール)等の水溶性樹脂を被覆することが考えられる。しかし、保護膜として被覆したPVAはレーザー加工を実施した後に除去する必要があり、除去するためには、結局洗浄水を用いねばならず、PVAを除去する際に使用される洗浄水によってシンチレータ層が水に触れることになるため、品質を悪化させるという問題が回避できない。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、シンチレータ層をデブリで汚染することなく、又水に触れさせることなくウエーハを個々のシンチレータチップに分割することができる加工方法を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ガラス基板の上面に、ヨウ化セシウム層とアルミニウム箔とが積層され放射線により励起されて発光するシンチレータ層を有するウエーハを、個々のシンチレータチップに分割するウエーハの加工方法であって、シンチレータ層の上面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、ガラス基板側から分割すべき領域に第一の切削ブレードを位置付けると共に、切削水を供給して切削しガラス基板を僅かに残した切削溝を形成する切削溝形成工程と、ガラス基板を洗浄すると共に乾燥させる洗浄工程と、該第一の切削ブレードの厚みよりも薄い厚みの第二の切削ブレードを用いて切削水を供給することなく該切削溝の底部を完全に切断する乾式切断工程と、を備えるウエーハの加工方法が提供される。
該無機結晶層は、ヨウ化セシウムで構成することができる。
本発明のウエーハの加工方法は、シンチレータ層の上面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、ガラス基板側から分割すべき領域に第一の切削ブレードを位置付けると共に、切削水を供給して切削しガラス基板を僅かに残した切削溝を形成する切削溝形成工程と、ガラス基板を洗浄すると共に乾燥させる洗浄工程と、該第一の切削ブレードの厚みよりも薄い厚みの第二の切削ブレードを用いて切削水を供給することなく該切削溝の底部を完全に切断する乾式切断工程と、を備えることから、シンチレータ層がデブリ等で汚染されることなく、また水に触れさせることなくシンチレータチップに分割することができる。
シンチレータ層を備えたウエーハの斜視図、及び一部拡大断面図である。 保護部材配設工程の実施態様を示す斜視図である。 (a)切削溝形成工程の実施態様を示す斜視図、(b)切削溝を示す一部拡大断面図である。 洗浄工程の実施態様を示す斜視図である。 (a)乾式切断工程の実施態様を示す斜視図、(b)貫通切削溝を示す一部拡大断面図である。 シンチレータチップに分割されたウエーハの斜視図である。
以下、本発明に基づいて実施されるウエーハの加工方法に係る実施形態について添付図面を参照して、詳細に説明する。
図1には、本実施形態によって加工されるウエーハ10の斜視図、及び一部拡大断面図が示されている。ウエーハ10は、ウエーハ10の裏面10b側を構成するガラス基板12と、ガラス基板12上に形成されウエーハ10の表面10a側を構成するシンチレータ層14とを有している。シンチレータ層14は、シンチレーションを示す無機結晶であるヨウ化セシウム層16と該ヨウ化セシウム層16の上面に形成されるアルミニウム箔18からなる。ガラス基板12は、例えば1mm以上の厚みで形成され、ヨウ化セシウム層16及びアルミニウム箔18は、例えば100μm以下で形成される。本実施形態では、ガラス基板12は3.1mm(3100μm)の厚みで形成され、ヨウ化セシウム層16は40μmの厚みで形成され、アルミニウム箔は20μmの厚みで形成されている。ウエーハ10には、ウエーハ10を個々のシンチレータチップに分割する際の方向を規定するための基準となるノッチnも形成されている。なお、添付図面に示す図は、説明の都合上、実際の寸法比とは異なる寸法比で記載されている。
ウエーハ10の上面10aには、ウエーハ10を個々のシンチレータチップに分割する際に、分割すべき領域に対応するように格子状に分割予定ライン13が設定されており、この分割予定ライン13に沿ってウエーハ10を個々に分割することによってシンチレータチップを形成する。
本実施形態のウエーハの加工方法を実施するに際し、まず、シンチレータ層14の上面に保護部材を配設する保護部材配設工程を実施する。より具体的には、図2に示すように、ウエーハ10の裏面10b側を上方に、表面10a側を下方に向けて、表面10a側に形成されたシンチレータ層14の上面を保護する保護部材としての保護テープTを貼着する。本実施形態では、さらにこの保護テープTを介して環状のフレームFにウエーハ10を支持させる。なお、該保護部材配設工程は、図示しない周知のテープ貼り機を使用して実施することができ、シンチレータ層14に保護テープTを配設する保護部材配設工程の具体的な形態は特に限定されない。また、環状のフレームFによってウエーハ10を支持するか否かは任意であり、本実施形態を実施する加工装置に応じて適宜決定すればよい。
上記した保護部材配設工程を実施したならば、ガラス基板12側から切削水を供給して切削しガラス基板12を僅かに残した切削溝を形成する切削溝形成工程を実施する。
図3(a)を参照しながら、切削溝形成工程を実施する切削装置20(一部のみを示す。)について説明する。図3(a)に示すように、切削装置20は、スピンドルユニット21を備えている。スピンドルユニット21は、回転スピンドル22の先端部に固定され外周に切り刃を有する第一の切削ブレード23Aと、第一の切削ブレード23Aを保護するブレードカバー24とを備えている。第一の切削ブレード23Aは、回転スピンドル22と共に矢印R1で示す方向に回転可能に構成されている。ブレードカバー24には、第一の切削ブレード23Aに隣接する位置に切削水供給手段25が配設されており、ブレードカバー24の上面に形成された切削水導入口26から導入される切削水W1を切削位置に向けて供給する。なお、第一の切削ブレード23Aとしては、例えば、厚みが50μmのブレードが選択される。
切削溝形成工程を実施するに際し、まず、ウエーハ10を切削装置20に配設された図示しない保持テーブル上にウエーハ10の裏面10b側を上方に向けて載置して保持させる。該保持テーブル上にウエーハ10を保持したならば、図示しない撮像手段によりウエーハ10のノッチnを検出して、所定の方向にウエーハ10を位置付ける。次いで、裏面10b側のガラス基板12側から分割予定ライン13に対応する分割すべき領域に第一の切削ブレード23Aを位置付けると共に、切削水供給手段25から切削水W1を供給して、該ウエーハ10を図中矢印Xで示す方向に移動させながら切削し、図3(a)、(b)に示す切削溝100を形成する。切削溝100を形成する際の分割すべき領域は、予め図示しない制御手段に座標データとして記憶しておくことができ、該座標データに基づいて切削加工を実施することができる。
切削溝100は、第一の切削ブレード23Aの厚み(50μm)に準じた幅で形成され、深さ方向においては、ガラス基板12を完全に貫通せず、切削溝100の底の部分に、ガラス基板12が僅かに残され、残部121を形成する。なお、残部121は、100μm以下の厚みで残されるのが好ましく、より好ましくは50μm以上100μm以下の厚みで設定される。これにより、切削溝100の底には、残部121と、シンチレータ層14とによって底部122が形成される。
切削装置20の図示しない保持テーブルの移動手段と、スピンドルユニット21とを適宜移動させることで、ウエーハ10のガラス基板12側から、分割予定ライン13に対応する全ての切削すべき領域に沿って上記した切削加工を施す。この結果、底の部分に上記した底部122を有する切削溝100が格子状に形成される。以上により、切削溝形成工程が完了する。
該切削溝形成工程が完了したならば、ウエーハ10に対して洗浄工程を実施すべく、図4に示す洗浄手段30が配設された切削装置20の所定の洗浄位置(図示は省略する。)に搬送する。洗浄手段30には、洗浄ノズル32が配設されており、洗浄ノズル32の先端部34からは、ガラス基板12上を洗浄する洗浄水W2と、ガラス基板12上を乾燥させる温風Hが選択的に吐出される。
洗浄工程を実施するに際し、まず、該洗浄位置に搬送されたウエーハ10のガラス基板12側には、洗浄ノズル32から洗浄水W2が供給される。この際、洗浄ノズル32を図中矢印で示すように水平方向で揺動させながら、ウエーハ10を矢印で示す方向に回転させることで、ガラス基板12上に残存する切削屑を効率よく外方に排出して洗浄する。洗浄水W2によってガラス基板12が洗浄されて切削屑等が概ね排出されたならば、その後、洗浄水W2の供給を停止して、洗浄ノズル32から乾燥用の温風Hを吹付け、ガラス基板12を乾燥させる。これにより、洗浄工程が完了する。
上記した洗浄工程が完了したならば、次いで乾式切断工程を実施する。より具体的には、切削装置20に配設された図示しない保持テーブルを移動して、図5(a)に示すように、スピンドルユニット21の直下に再度ウエーハ10を位置付ける。なお、この乾式切断工程を実施するに際し、スピンドルユニット21の回転スピンドル22の先端部に固定されていた第一の切削ブレード23Aは、第一の切削ブレード23Aの厚みよりも薄い厚み(例えば、20μm)の第二の切削ブレード23Bに予め交換されている。
スピンドルユニット21の直下にウエーハ10を位置付けたならば、切削水W1を切削水供給手段25から供給せずに、第二の切削ブレード23Bを矢印R2で示す方向に回転させながら、切削溝100に位置付けてウエーハ10をX軸方向に移動して切削加工を施し、図5(b)に示すように、切削溝100の底部122に沿って、切削溝100の幅よりに狭い底部122を完全に切断する貫通切削溝110を形成する。図示しない保持テーブルとスピンドルユニット21とを適宜相対的に移動させることにより、全ての切削溝100に沿って、底部122を完全に切断する貫通切削溝110を形成し、図6に示すように、ウエーハ10を個々のシンチレータチップ11に分割する。なお、切削溝100に沿って貫通切削溝110を形成する際には、切削溝100を形成した際に使用した制御手段に分割すべき領域として記憶された座標データに従って実施してもよいが、切削装置20に配設された撮像手段を用いて、ガラス基板12に実際に形成された切削溝100を撮像し、第二の切削ブレード23Bと、切削溝100との位置合わせ(アライメント)を実施し、該アライメントによって得られた情報に基づいて上記した乾式切断工程を実施することが好ましい。以上により、乾式切断工程が完了する。乾式切断工程が完了したならば、個々のシンチレータチップ11に分割されたウエーハ10を、後工程のピックアップ工程に搬送するか、又は、図示しない収容カセットに搬送して収容する。
上記した実施形態によれば、ガラス基板12側から分割すべき領域に第一の切削ブレード23Aを位置付けると共に、切削水W1を供給して切削しガラス基板12を僅かに残した切削溝100を形成する切削溝形成工程を実施する。この切削溝形成工程によって切削溝100が形成される際には、切削水W1は供給されるものの、切削溝100の底の部分には、ガラス基板12の一部からなる残部121が僅かに残されている。よって、切削水W1をシンチレータ層14に触れさせることなく、ガラス基板12の大部分を効率よく切削することができる。
また、切削溝100が形成された際に残された残部121を含む切削溝100の底部122を完全に切断して貫通切削溝110を形成する際には、ガラス基板12を洗浄して乾燥させた後に、切削水W1を供給することなく切削する乾式切断工程が実施される。該乾式切断工程を実施する際には、切削溝100の底に残される残部121の厚みは、ガラス基板12の加工前の厚み(3.1mm)に比して極めて薄い厚み(50μm〜100μm)になっており、さらに第一の切削ブレード23Aの厚み(50μm)よりも薄い厚み(20μm)の第二の切削ブレード23Bが使用されている。これにより、貫通切削溝110を形成する際には、残部121とシンチレータ層14とによって形成される底部122が200μm未満となっていることから、切削屑の発生が抑えられ、また、施削水W1を供給しなくても、良好に切削加工を実施することができる。すなわち、上記した実施形態によれば、レーザー光線を用いてウエーハ10を切断するものではないため、シンチレータ層14がデブリに汚染されることが防止されると共に、切削ブレードを用いてウエーハ10を個々のシンチレータチップ11に分割するものであるにも関わらず、シンチレータ層14を水に触れさせることなく分割することができる。
上記したヨウ化セシウム層16は、ヨウ化セシウム(CsI)のみにより構成されるものに限定されず、タリウム(Tl)を微量添加することにより活性化して特性の向上を図ったタリウム活性化ヨウ化セシウム、又はナトリウム(Na)を微量添加することにより活性化して特性の向上を図ったナトリウム活性化ヨウ化セシウムであってもよい。
上記した実施形態では、シンチレータ層14を構成する無機結晶層としてヨウ化セシウム層を備えたウエーハ10を被加工物とする例を示したが、本発明はこれに限定されず、シンチレータ層14を構成する無機結晶として、シンチレーションを示す他の無機結晶を備えるものであってもよい。他の無機結晶としては、例えば、ケイ酸ガドリニウム、ゲルマニウム酸ビスマス、ケイ酸ルテチウム等が挙げられる。
10:ウエーハ
11:シンチレータチップ
12:ガラス基板
13:分割予定ライン
14:シンチレータ層
16:ヨウ化セシウム層
18:アルミニウム箔
20:切削装置
21:スピンドルユニット
22:回転スピンドル
23A:第一の切削ブレード
23B:第二の切削ブレード
25:切削水供給手段
30:洗浄手段
32:洗浄ノズル
34:先端部
100:切削溝
110:貫通切削溝
121:残部
122:底部
n:ノッチ
W1:切削水
W2:洗浄水
H:温風
F:フレーム
T:保護テープ(保護部材)

Claims (2)

  1. ガラス基板の上面に、シンチレーションを示す無機結晶層とアルミニウム箔とが積層され、放射線により励起されて発光するシンチレータ層を有するウエーハを、個々のシンチレータチップに分割するウエーハの加工方法であって、
    シンチレータ層の上面に保護部材を配設する保護部材配設工程と、
    ガラス基板側から分割すべき領域に第一の切削ブレードを位置付けると共に、切削水を供給して切削しガラス基板を僅かに残した切削溝を形成する切削溝形成工程と、
    ガラス基板を洗浄すると共に乾燥させる洗浄工程と、
    該第一の切削ブレードの厚みよりも薄い厚みの第二の切削ブレードを用いて切削水を供給することなく該切削溝の底部を完全に切断する乾式切断工程と、
    を備えるウエーハの加工方法。
  2. 該無機結晶層は、ヨウ化セシウムである請求項1に記載のウエーハの加工方法。
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