JP2023109596A - 被加工物の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撥水性を有する被加工物に対して保護膜を均一に塗布することができる被加工物の加工方法を提供すること。【解決手段】被加工物の加工方法は、撥水性を有する被加工物を加工する加工方法であって、被加工物の一方の面に対して紫外線を照射する紫外線照射ステップ１と、紫外線が照射された一方の面に対して液状の樹脂を塗布し被加工物を保護する保護膜を形成する保護膜形成ステップ２と、被加工物の保護膜が形成された側から被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射して被加工物に対して加工を施すレーザービーム照射ステップ３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物の加工方法に関する。

複数の撮像デバイスが形成されたウエーハや光デバイスが形成された基板等の被加工物は、加工装置により個々のデバイスへと分割された後、各種電気機器等に広く利用される。ここで用いられる加工装置として、被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射してアブレーションさせるレーザー加工装置が知られている（特許文献１参照）。

こうしたレーザー加工では、被加工物がアブレーションした際にデブリ（加工屑）が発生するため、このデブリが被加工物に再付着してデバイスの特性に悪影響を及ぼす恐れがある。これを防ぐために、被加工物をアブレーション加工する前に被加工物を保護する保護膜を塗布し、加工後に洗浄することで保護膜に付着したデブリを保護膜ごと洗い流す方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００３－３２０４６６号公報 特開２００４－１８８４７５号公報

しかしながら、これらの撮像デバイスや光デバイスは、一般に撥水性の高いものが多いため、表面で保護膜が弾かれてしまい、保護膜を均一に塗布出来ないという問題があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、撥水性を有する被加工物に対して保護膜を均一に塗布することができる被加工物の加工方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の被加工物の加工方法は、撥水性を有する被加工物を加工する加工方法であって、該被加工物の一方の面に対して紫外線を照射する紫外線照射ステップと、紫外線が照射された該一方の面に対して液状の樹脂を塗布し該被加工物を保護する保護膜を形成する保護膜形成ステップと、該被加工物の該保護膜が形成された側から該被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射して該被加工物に対して加工を施すレーザービーム照射ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の被加工物の加工方法において、該紫外線照射ステップは、複数回実施してもよい。

また、本発明の被加工物の加工方法において、該レーザービーム照射ステップの後、該被加工物の該一方の面を洗浄して該保護膜を除去する洗浄ステップを更に含んでもよい。

また、本発明の被加工物の加工方法において、該被加工物は、シリコーン樹脂を含んでもよい。

本発明は、撥水性を有する被加工物に対して保護膜を均一に塗布することができる。

図１は、実施形態に係る被加工物の加工方法の流れを示すフローチャート図である。 図２は、図１に示す紫外線照射ステップの一例を示す断面図である。 図３は、図１に示す保護膜形成ステップの一例を示す断面図である。 図４は、図１に示すレーザービーム照射ステップの一例を示す断面図である。 図５は、図１に示す洗浄ステップの一例を示す斜視図である。 図６は、紫外線照射回数と接触角との関係を示すグラフである。

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。更に、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、置換また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被加工物１０の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る被加工物１０の加工方法の流れを示すフローチャート図である。実施形態の被加工物１０の加工方法は、紫外線照射ステップ１と、保護膜形成ステップ２と、レーザービーム照射ステップ３と、洗浄ステップ４と、を含む。

（紫外線照射ステップ１）
図２は、図１に示す紫外線照射ステップ１の一例を示す断面図である。紫外線照射ステップ１は、被加工物１０の一方の面１１に対して紫外線（ＵＶ）３２を照射するステップである。

被加工物１０は、撥水性を有する板状物である。撥水性を有するとは、本明細書において、純水に対する接触角が６０度以上のものをいう。実施形態の被加工物１０は、少なくとも後述の液状の樹脂４５が塗布される一方の面１１がシリコーン樹脂で構成されている円板体である。被加工物１０としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板とする円板状の半導体ウエーハ、または光デバイスウエーハ等のウエーハが、本発明の加工方法に適用可能である。被加工物１０は、本発明において、円板状に限定されない。

被加工物１０は、基板の表面に格子状に設定される複数の分割予定ラインと、分割予定ラインによって区画された各領域に形成されるデバイスと、を有し、分割予定ラインに沿って分割されることによって、個々のデバイスチップに個片化される。デバイスは、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）またはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサ、またはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等である。

実施形態の紫外線照射ステップ１は、紫外線照射ユニット３０によって実施される。紫外線照射ユニット３０は、紫外線３２を照射する紫外線ランプ３１を備える。紫外線照射ステップ１では、後述の保護膜形成ステップ２において保護膜１３を形成する面（実施形態では、一方の面１１）側に、紫外線ランプ３１を配置し、紫外線３２を一方の面１１に対して所定時間照射する。これにより、被加工物１０の一方の面１１における撥水性が低下する。

すなわち、紫外線ランプ３１から照射される紫外線３２により、酸素分子（Ｏ_２）が分解されて、酸素原子（Ｏ）が発生する。また、有機物である被加工物１０の表面（一方の面１１）の分子鎖が切断されて結合が分解される。分解された酸素原子は、大気中の酸素分子と結合しオゾン（Ｏ_３）が生成される。このオゾンに対して、更に紫外線３２が照射されると、オゾンは分解され、励起状態の活性酸素（Ｏ^－）が生成される。

これらが連続的に繰り返されて、結合が分解された被加工物１０の表面は、不安定な状態となる。被加工物１０の表面は、周囲に存在する活性酸素と結び付き、新たな官能基（ＯＨ、ＣＨＯ、ＣＯＯＨ等）へ生長し、改質される。これらの官能基は、親水性が高いため、被加工物１０の一方の面１１に対して、後述の保護膜形成ステップ２における樹脂４５が塗布されやすくなる。なお、被加工物１０の表面で結合が分解された汚染物質は、周囲に存在する活性酸素と結合して、二酸化炭素（ＣＯ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）となり気化する。

紫外線照射ステップ１では、紫外線３２の照射を複数回に分けて実施してもよい。この場合、連続して照射する最大の時間は、例えば、２［ｍｉｎ］、好ましくは１［ｍｉｎ］程度であることが望ましい。これにより、一度に長時間照射するのに比べて、被加工物１０への紫外線３２照射によるダメージを抑制できる。

なお、実施形態の紫外線照射ステップ１では、フレーム２０およびテープ２１に支持された被加工物１０の一方の面１１に対して、紫外線３２を照射する。フレーム２０は、環状であって、被加工物１０の外径より大きな開口を有する。テープ２１は、被加工物１０の外径よりも大径であって、フレーム２０の裏面側に貼着される。テープ２１は、例えば、伸縮性を有する合成樹脂で構成された基材層と、基材層に積層されかつ伸縮性および粘着性を有する合成樹脂で構成された粘着層とを含む。被加工物１０は、フレーム２０の開口の所定の位置に位置決めされ、紫外線３２を照射する一方の面１１とは反対側の他方の面１２がテープ２１に貼着されることによって、フレーム２０およびテープ２１に固定される。

（保護膜形成ステップ２）
図３は、図１に示す保護膜形成ステップ２の一例を示す断面図である。保護膜形成ステップ２は、紫外線３２が照射された一方の面１１に対して液状の樹脂４５を塗布し、被加工物１０を保護する保護膜１３（図４参照）を形成するステップである。

実施形態の保護膜形成ステップ２は、保護膜形成ユニット４０によって実施される。保護膜形成ユニット４０は、スピンナテーブル４１と、塗布ノズル４４と、塗布ノズル４４に液状の樹脂４５を供給する不図示の樹脂供給ユニットおよび供給源と、を備える。スピンナテーブル４１は、水平な保持面４２に被加工物１０を吸引保持可能である。スピンナテーブル４１の周りには、被加工物１０を支持するフレーム２０を挟持するクランプ部４３が複数配置される。塗布ノズル４４は、先端から液状の樹脂４５を滴下する。塗布ノズル４４は、ノズル先端がスピンナテーブル４１の上方の塗布領域とスピンナテーブル４１の上方から離隔した待機領域との間で移動可能である。

実施形態の保護膜形成ステップ２では、まず、被加工物１０の他方の面１２側を、テープ２１を介してスピンナテーブル４１の保持面４２で吸引保持し、フレーム２０をクランプ部４３で挟持して、被加工物１０を保持面４２上に固定する。次に、スピンナテーブル４１を軸心回りに回転させた状態で、塗布ノズル４４から液状の樹脂４５を被加工物１０の一方の面１１に滴下させる。この際、塗布ノズル４４は、被加工物１０の半径方向に往復移動してもいい。滴下された樹脂４５は、スピンナテーブル４１の回転により発生する遠心力によって、被加工物１０の一方の面１１上を中心側から外周側に向けて流れていき、被加工物１０の一方の面１１の全面に塗布される。

樹脂４５は、合成ポリマー（例えば、ポリビニルアルコール（polyvinyl alcohol：ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（polyvinyl pyrrolidone：ＰＶＰ）、ポリアクリルアミド（Polyacrylamides）等）、天然ポリマー（例えば、デンプン、寒天等）、または半合成ポリマー（例えば、カルボキシメチルセルロース（carboxymethyl cellulose：ＣＭＣ）等）等の水溶性の樹脂等を含む。樹脂４５には、例えば、株式会社ディスコ製のＨＯＧＯＭＡＸ（登録商標）が用いられるが、被加工物１０の屈折率の大きさ等に応じて適宜変更可能である。樹脂４５は、乾燥により固化して被加工物１０の表面（一方の面１１）に、表面を保護する保護膜１３（図４参照）を形成する。

（レーザービーム照射ステップ３）
図４は、図１に示すレーザービーム照射ステップ３の一例を示す断面図である。レーザービーム照射ステップ３は、被加工物１０の保護膜１３が形成された側（一方の面１１側）から被加工物１０に対して吸収性を有する波長のレーザービーム５５を照射して被加工物１０に対して加工を施すステップである。レーザービーム照射ステップ３では、例えば、被加工物１０に設定された分割予定ラインに沿ってレーザービーム５５を照射するアブレーション加工を実施する。

実施形態のレーザービーム照射ステップ３は、レーザービーム照射ユニット５０によって実施される。レーザービーム照射ユニット５０は、例えば、レーザービーム５５を出射する発振器と、チャックテーブル５１の保持面５２に向けてレーザービーム５５を集光照射する集光器と、発振器から集光器へレーザービーム５５を導く各種の光学部品と、を備える。集光器は、例えば、保持面５２の上方に配置される加工ヘッド５４の内部に設けられる。チャックテーブル５１は、水平な保持面５２に被加工物１０を吸引保持可能である。チャックテーブル５１の周りには、被加工物１０を支持するフレーム２０を挟持するクランプ部５３が複数配置される。チャックテーブル５１は、不図示の移動ユニットによって、レーザービーム照射ユニット５０により形成されるレーザービームの集光点に対して相対的に移動可能である。

実施形態のレーザービーム照射ステップ３では、まず、被加工物１０の他方の面１２側を、テープ２１を介してチャックテーブル５１の保持面５２で吸引保持し、フレーム２０をクランプ部５３で挟持して、被加工物１０を保持面５２上に固定する。次に、不図示の撮像ユニットで被加工物１０を撮像することによって、分割予定ラインを検出する。分割予定ラインが検出されたら、被加工物１０の分割予定ラインとレーザービーム照射ユニット５０の加工ヘッド５４（照射部）との位置合わせを行うアライメントを遂行する。

レーザービーム照射ステップ３では、レーザービーム照射ユニット５０により形成されるレーザービームの集光点に対してチャックテーブル５１を相対的に移動させながら、被加工物１０の一方の面１１側から分割予定ラインに沿って、パルス状のレーザービーム５５を、被加工物１０の一方の面１１に集光点を位置付けて照射する。レーザービーム５５は、被加工物１０に対して吸収性を有する波長のレーザービームである。レーザービーム照射ユニット５０が被加工物１０に対して吸収性を有する波長のレーザービーム５５を照射することにより、分割予定ラインに沿って被加工物１０が分割され、チップ状に個片化される。

この際、レーザービーム５５による被加工物１０の加工によって、被加工物１０の一方の面１１側には加工屑１４が発生する。加工屑１４は、被加工物１０の一方の面１１側に形成された保護膜１３に付着する。

（洗浄ステップ４）
図５は、図１に示す洗浄ステップ４の一例を示す斜視図である。洗浄ステップ４は、レーザービーム照射ステップ３の後に実施される。洗浄ステップ４は、被加工物１０の一方の面１１を洗浄して保護膜１３を除去するステップである。

実施形態の洗浄ステップ４は、洗浄ユニット６０によって実施される。洗浄ユニット６０は、スピンナテーブル６１と、洗浄ノズル６４と、洗浄ノズル６４に洗浄水６５を供給する不図示の洗浄水供給ユニットおよび供給源と、を備える。スピンナテーブル６１は、水平な保持面６２に被加工物１０を吸引保持可能である。スピンナテーブル６１の周りには、被加工物１０を支持するフレーム２０を挟持するクランプ部６３が複数配置される。洗浄ノズル６４は、先端から洗浄水６５を滴下する。洗浄ノズル６４は、ノズル先端がスピンナテーブル６１の上方の洗浄領域とスピンナテーブル６１の上方から離隔した待機領域との間で移動可能である。

実施形態の洗浄ステップ４では、まず、被加工物１０の他方の面１２側を、テープ２１を介してスピンナテーブル６１の保持面６２で吸引保持し、フレーム２０をクランプ部６３で挟持して、被加工物１０を保持面６２上に固定する。次に、スピンナテーブル６１を軸心回りに回転させた状態で、洗浄ノズル６４から洗浄水６５を被加工物１０の一方の面１１に向けて供給させる。この際、洗浄ノズル６４を、被加工物１０の半径方向に往復移動させてもよい。

洗浄水６５は、例えば、洗浄ノズル６４より上流の水路で１０～１２ＭＰａ程度に水圧が調整された加圧水である。洗浄水６５は、例えば、純水である。洗浄水６５は、エアーを混入させたバブル水であってもよい。また、水とエアーを合流させた所謂２流体で洗浄してもいい。

洗浄水６５は、被加工物１０の半径方向に往復移動する洗浄ノズル６４から供給される。供給された洗浄水６５は、スピンナテーブル６１の回転により発生する遠心力によって、被加工物１０の一方の面１１を中心側から外周側に向けて流れていき、一方の面１１を洗浄して保護膜１３を加工屑１４とともに除去する。

洗浄ユニット６０は、保護膜形成ユニット４０と兼用であってもよい。より詳しくは、洗浄ユニット６０のスピンナテーブル６１およびクランプ部６３は、保護膜形成ユニット４０のスピンナテーブル４１およびクランプ部４３と兼用であってもよい。また、保護膜形成ユニット４０および洗浄ユニット６０は、例えば、レーザービーム照射ユニット５０を備えるレーザー加工装置に備えられる一構成要素であってもよい。

図６は、紫外線照射回数と接触角との関係を示すグラフである。本実験では、第１状態から第５状態までの５つの状態の被加工物１０の表面（一方の面１１）の純水に対する接触角をそれぞれ測定して比較した。第１状態は、被加工物１０の表面に対して処理を行っていない処理前の状態である。第２の状態は、第１の状態の被加工物１０の表面に対して流体洗浄のみ行った状態である。第３の状態は、第２の状態の被加工物１０の表面に対して、１度だけ紫外線照射を行った状態である。第４の状態は、第３の状態の被加工物１０の表面に対して、保護膜１３を塗布し、流体洗浄を行った後、２度目の紫外線照射を行った状態である。第５の状態は、第４の状態の被加工物１０の表面に対して、保護膜１３を塗布し、流体洗浄を行った後、３度目の紫外線照射を行った状態である。なお、本実験において、１度の紫外線照射は、２［ｍｉｎ］間実施される。

図６に示すように、紫外線３２を照射する前と比較して、１度紫外線３２を照射した場合、接触角が、１０２度から７７度に大幅に低下した。更に、紫外線３２の照射回数を増やすごとに、接触角は低下し、３度紫外線を照射すると、５８度まで低下した。前述のとおり、本明細書においては、純水に対する接触角の６０度以上のものを、撥水性を有すると定義している。すなわち、本実験では、２［ｍｉｎ］間の紫外線３２照射を３度実施することにより、６０度を下回ることができ、親水性を確保できた。

以上説明したように、実施形態の被加工物１０の加工方法では、被加工物１０の表面に紫外線３２を照射して、表面の有機物を分解し、オゾンおよび活性酸素を生成させることにより、表面に親水性の高い官能基を生成して改質させる。これにより、表面の撥水性を低減させることができるため、樹脂４５を均一に塗布することが可能となる。レーザー加工中に発生する加工屑１４は、保護膜１３に付着し、保護膜１３が洗浄水６５で洗い流されることで保護膜１３とともに除去できるので、被加工物１０や加工装置の汚染を抑制でき、特性不良の抑制に貢献するという効果を奏する。

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。

１０ 被加工物
１１ 一方の面
１２ 他方の面
１３ 保護膜
１４ 加工屑
３０ 紫外線照射ユニット
３２ 紫外線
４０ 保護膜形成ユニット
４５ 樹脂
５０ レーザービーム照射ユニット
５５ レーザービーム
６０ 洗浄ユニット
６５ 洗浄水

Claims (4)

1. 撥水性を有する被加工物を加工する加工方法であって、
   該被加工物の一方の面に対して紫外線を照射する紫外線照射ステップと、
   紫外線が照射された該一方の面に対して液状の樹脂を塗布し該被加工物を保護する保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
   該被加工物の該保護膜が形成された側から該被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザービームを照射して該被加工物に対して加工を施すレーザービーム照射ステップと、
   を含むことを特徴とする、被加工物の加工方法。
2. 該紫外線照射ステップは、複数回実施することを特徴とする、
   請求項１に記載の被加工物の加工方法。
3. 該レーザービーム照射ステップの後、該被加工物の該一方の面を洗浄して該保護膜を除去する洗浄ステップを更に含む、
   請求項１または２に記載の被加工物の加工方法。
4. 該被加工物は、シリコーン樹脂を含む、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の被加工物の加工方法。

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