JP2024078574A - 樹脂部材及び分割装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を支持する変色しにくい樹脂部材を提供する。【解決手段】被加工物を支持する樹脂部材であって、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有する。なお、好ましくは、樹脂部材の波長５５０ｎｍの光に対する透過率は、７４．８％以上である。また、好ましくは、樹脂部材のショアＡ硬度は、５０以上９０以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を支持する樹脂部材、及び、被加工物を分割する分割装置に関する。

デバイスチップの製造プロセスでは、互いに交差する複数のストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

ウェーハの分割には、環状の切削ブレードでウェーハを切削する切削装置が用いられる。また、近年では、レーザー加工によってウェーハを分割するプロセスの開発も進められている。例えば、ウェーハに対して透過性を有するレーザービームをウェーハの内部で集光させつつ、レーザービームをストリートに沿って走査することにより、ウェーハの内部に改質層がストリートに沿って形成される。

ウェーハの改質層が形成された領域は、他の領域よりも脆くなる。そのため、改質層が形成されたウェーハに外力を付与すると、改質層が分割起点として機能し、ウェーハがストリートに沿って分割される（特許文献１参照）。例えば、ウェーハを所定の支持部材で支持し、ウェーハにブレード、ローラ等の押圧部材を押し当てることにより、ウェーハに外力が付与される（特許文献２、３参照）。

特開２００４－１７９３０２号公報 特開２０１０－１３５４８４号公報 特開２０１６－１５４１７３号公報

分割起点が形成された被加工物を分割する際には、被加工物への外力の付与とともに、被加工物が適切に分割されているか否かの確認が行われることがある。具体的には、被加工物が透明な支持部材によって支持された状態で、押圧部材を被加工物の上面側に押し付けつつ、支持部材を介して被加工物の下面側を撮像して観察する。これにより、被加工物が外力の付与によって適切に分割されているか否かを監視できる。

なお、押圧部材が被加工物に押し当てられると、被加工物が支持部材に押し付けられる。このとき、支持部材が硬質な部材であると、被加工物の変形が妨げられて分割が生じにくくなったり、被加工物に過度な圧力がかかり被加工物が損傷したりするおそれがある。そこで、被加工物を支持する支持部材としては、柔軟な樹脂でなる樹脂部材が用いられることが多い。樹脂部材で被加工物を支持すると、被加工物に押圧部材が押し当てられた際に樹脂部材が変形するため、被加工物の変形及び分割が促進されるとともに、被加工物に付与される圧力が緩和される。

しかしながら、樹脂部材は時間の経過によって徐々に変色しやすい。樹脂部材が変色すると、樹脂部材の透明度が下がり、可視光に対する透過率が低下する。その結果、樹脂部材を介して被加工物を撮像することによって取得される画像が不鮮明になり、被加工物が適切に分割されているか否かを確認しにくくなる。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、被加工物を支持する変色しにくい樹脂部材、及び、該樹脂部材で被加工物を支持して被加工物を分割する分割装置の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、被加工物を支持する樹脂部材であって、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有する樹脂部材が提供される。

なお、好ましくは、該樹脂部材の波長５５０ｎｍの光に対する透過率は、７４．８％以上である。また、好ましくは、該樹脂部材のショアＡ硬度は、５０以上９０以下である。さらに、好ましくは、該脂肪族イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネートである。

また、本発明の他の一態様によれば、分割起点がストリートに沿って形成された被加工物を該ストリートに沿って分割する分割装置であって、該被加工物を支持する樹脂部材と、該樹脂部材によって支持された該被加工物を押圧する押圧部材と、該樹脂部材を介して該被加工物を撮像する撮像ユニットと、を備え、該樹脂部材は、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有する分割装置が提供される。

なお、好ましくは、該樹脂部材の波長５５０ｎｍの光に対する透過率は、７４．８％以上である。また、好ましくは、該樹脂部材のショアＡ硬度は、５０以上９０以下である。さらに、好ましくは、該脂肪族イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネートである。

本発明の一態様に係る樹脂部材は、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有する。これにより、変色しにくい樹脂部材で被加工物を支持した状態で被加工物に外力を付与することが可能になる。

被加工物を支持する樹脂部材を示す斜視図である。 分割装置を示す斜視図である。 樹脂部材の透過率を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る樹脂部材の構成例について説明する。図１は、被加工物１１を支持する樹脂部材１０を示す斜視図である。

例えば被加工物１１は、単結晶シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面（第１面）１１ａ及び裏面（第２面）１１ｂを備える。被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）１３によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリート１３によって区画された複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等のデバイス１５が形成されている。

なお、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなるウェーハ（基板）であってもよい。また、デバイス１５の種類、数、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイス１５が形成されていなくてもよい。

被加工物１１を分割する際には、被加工物１１の取り扱い（搬送、保持等）の便宜のため、被加工物１１が環状のフレーム１７によって支持される。フレーム１７は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属でなる円盤状の部材であり、フレーム１７の中央部にはフレーム１７を厚さ方向に貫通する円形の開口１７ａが設けられている。なお、開口１７ａの直径は被加工物１１の直径よりも大きい。

被加工物１１及びフレーム１７には、円形のシート１９が固定される。例えばシート１９として、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊剤）とを含むテープが用いられる。基材は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなる。粘着層は、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。なお、粘着層は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化樹脂であってもよい。また、シート１９は、被加工物１１及びフレーム１７に熱圧着可能で粘着層（糊剤）を有しない熱圧着シートであってもよい。

被加工物１１がフレーム１７の開口１７ａの内側に配置された状態で、シート１９の中央部が被加工物１１の裏面１１ｂ側に貼付されるとともに、シート１９の外周部がフレーム１７に貼付される。これにより、被加工物１１がシート１９を介してフレーム１７によって支持される。

被加工物１１には、分割起点（分割のきっかけ）がストリート１３に沿って形成される。例えば、被加工物１１が多光子吸収によって改質（変質）される条件で、被加工物１１にレーザービームが照射される。具体的には、被加工物１１に対して透過性を有するレーザービームを、被加工物１１の内部で集光させつつストリート１３に沿って走査する。これにより、被加工物１１の内部に改質層（変質層）がストリート１３に沿って形成される。

被加工物１１の改質層が形成された領域は、他の領域よりも脆くなる。そのため、改質層が形成された被加工物１１に外力を付与すると、被加工物１１が改質層を分割起点として破断し、ストリート１３に沿って分割される。これにより、デバイス１５をそれぞれ備える複数のチップ（デバイスチップ）が製造される。

ただし、被加工物１１に形成される分割起点は改質層に限られない。例えば、被加工物１１を環状の切削ブレードで切削することにより、被加工物１１の表面１１ａ側又は裏面１１ｂ側に溝（切削溝）をストリート１３に沿って形成してもよい。また、被加工物１１に対して吸収性を有するレーザービームを照射することによってアブレーション加工を施し、被加工物の表面１１ａ側又は裏面１１ｂ側に溝（レーザー加工溝）をストリート１３に沿って形成してもよい。この場合、ストリート１３に沿って形成された溝が被加工物１１の分割起点として機能する。

被加工物１１に外力を付与する際には、被加工物１１が樹脂部材１０によって支持される。例えば樹脂部材１０は、円盤状に形成され、互いに概ね平行な第１面１０ａ及び第２面１０ｂを有する。樹脂部材１０の第１面１０ａは、被加工物１１を支持する平坦な支持面を構成している。

樹脂部材１０の直径は、被加工物１１の直径よりも大きい。そのため、被加工物１１を樹脂部材１０上に配置することにより、被加工物１１の全体を樹脂部材１０の第１面１０ａで支持できる。なお、樹脂部材１０の形状及びサイズは、被加工物１１の全体を支持することが可能であれば制限はない。

樹脂部材１０は、ポリオールとイソシアネートとの重付加反応によって形成されるポリウレタンでなる柔軟な部材である。特に、本実施形態においては、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとを反応させることによって生成されるポリウレタンを用いて、樹脂部材１０を形成する。そのため、樹脂部材１０は、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有する。なお、脂肪族イソシアネートは、ポリマーであってもプレポリマーであってもよい。

例えば樹脂部材１０は、分子量３０００以上のポリエーテルポリオールと、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）との重付加反応によって生成されたポリウレタンでなる。なお、ポリウレタンの合成に用いられるイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネートに多価アルコールを付加したポリイソシアネート等の混合物であってもよい。また、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとを反応させる際には、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）等の架橋剤や、トリエチレンジアミン、スタナスオクトエート等の触媒が添加されてもよい。

ここで、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）等の芳香族イソシアネートを用いて合成されるポリウレタンは、光の照射によるベンゼン環のキノイド化等に起因して、黄色に変色しやすい（黄変）。一方、脂肪族イソシアネートを用いて合成されるポリウレタンでは、上記のような変色が生じにくい。

そのため、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応によって生成されるポリウレタンを用いることにより、光の照射によって変色しにくく、可視光に対する透過率が高い状態を長期間維持可能な樹脂部材１０が得られる。例えば、樹脂部材１０の厚さが１５ｍｍである場合には、波長５５０ｎｍの光（可視光）に対する樹脂部材１０の透過率が７４．８％以上である状態を１年間維持できる。

また、樹脂部材１０で被加工物１１を支持する場合には、樹脂部材１０のショアＡ硬度が５０以上９０以下であることが好ましく、６０以上８０以下であることがより好ましい。これにより、樹脂部材１０で被加工物１１を適切に支持しつつ、被加工物１１に外力が付与された際に被加工物１１を適度に変形させて被加工物１１にかかる圧力を緩和できる。

樹脂部材１０の硬度は、ポリエーテルポリオール、脂肪族イソシアネート、及び架橋剤の配合量の比率によって調節できる。例えば、ポリエーテルポリオール（ポリプロピレングリコール）の配合量を１９．１５ｗｔ％以上６１．４５ｗｔ％以下、脂肪族イソシアネート（ＨＤＩ）の配合量を３２．６９ｗｔ％以上６１．４５ｗｔ％以下、架橋剤（ジプロピレングリコール）の配合量を６．６９ｗｔ％以上１９．１５ｗｔ％以下の範囲内で調節することにより、ショアＡ硬度が５０以上９０以下の樹脂部材１０が得られる。

被加工物１１は、シート１９を介して樹脂部材１０の第１面１０ａ上に載置され、樹脂部材１０によって支持される。この状態で、被加工物１１に外力が付与され、被加工物１１が分割起点をトリガーとしてストリート１３に沿って分割される。

次に、被加工物１１に外力を付与して被加工物１１を分割する分割装置の構成例について説明する。図２は、分割装置２０を示す斜視図である。なお、図２において、Ｘ軸方向（第１水平方向）とＹ軸方向（第２水平方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（高さ方向、鉛直方向、上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

分割装置２０は、被加工物１１を保持する保持テーブル２２を備える。保持テーブル２２は、ガラス（石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス等）、樹脂等でなる透明体によって構成される円柱状の枠体（本体部）２４と、前述の樹脂部材１０とを有する。

枠体２４の上面２４ａ側の中央部には、円柱状の凹部（溝）２４ｂが設けられている。凹部２４ｂの直径は樹脂部材１０の直径と概ね同一に設定され、凹部２４ｂの深さは樹脂部材１０の厚さ以下に設定されている。樹脂部材１０は、第１面１０ａが上方に露出するように、枠体２４の凹部２４ｂに嵌め込まれて固定される。これにより、樹脂部材１０の第１面１０ａが、枠体２４の上面２４ａと同一平面上、又は、枠体２４の上面２４ａから上方に突出するように配置される。

保持テーブル２２の上方には、被加工物１１に外力を付与する外力付与ユニット２６が設けられている。例えば外力付与ユニット２６は、支持部材２８と、被加工物１１を押圧する押圧部材３０とを備える。押圧部材３０は、長さが被加工物１１の直径以上である円柱状のローラであり、支持軸３２を介して支持部材２８に装着されている。

支持軸３２は、Ｙ軸方向に沿うように支持部材２８に連結されている。また、押圧部材３０の中心部には押圧部材３０を長さ方向に貫通する貫通孔（不図示）が設けられおり、押圧部材３０の貫通孔に支持軸３２が挿入される。これにより、押圧部材３０は支持軸３２を中心として自由に回転可能な状態で支持される。

ただし、外力付与ユニット２６の構成は、被加工物１１に外力を付与可能であれば制限はない。例えば外力付与ユニット２６は、押圧部材３０に代えて、被加工物１１を押圧する板状、柱状、又は円盤状の押圧部材を備えていてもよい。

保持テーブル２２の下方には、被加工物１１を撮像する撮像ユニット３４が設けられている。撮像ユニット３４は、ＣＣＤ（Charged-Coupled Devices）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサ等のイメージセンサを備え、樹脂部材１０で支持された被加工物１１を撮像する。例えば、撮像ユニット３４として可視光カメラが用いられる。この場合、枠体２４は可視光に対して透過性を有する部材によって構成される。

分割装置２０で被加工物１１を分割する際は、まず、ストリート１３（図１参照）に沿って分割起点（改質層、切削溝、レーザー加工溝等）が形成された被加工物１１を、保持テーブル２２で保持する。具体的には、被加工物１１は、表面１１ａ側が上方を向き、裏面１１ｂ側（シート１９側）が樹脂部材１０の第１面１０ａと対面するように、保持テーブル２２上に配置される。これにより、被加工物１１の裏面１１ｂ側がシート１９を介して樹脂部材１０によって支持される。

なお、保持テーブル２２の周囲には、フレーム１７を把持して固定するクランプ（不図示）が設けられていてもよい。例えば、複数のクランプが枠体２４の周方向に沿って概ね等間隔に配列される。この場合、被加工物１１が保持テーブル２２上に配置されると、フレーム１７が複数のクランプによって把持される。

次に、被加工物１１の表面１１ａ側に保護部材３６を配置する。例えば、保護部材３６として、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなるシートが、被加工物１１の表面１１ａ側の全体を覆うように敷かれる。これにより、被加工物１１の表面１１ａ側に形成されているデバイス１５（図１参照）等が保護される。

次に、保護部材３６を介して押圧部材３０で被加工物１１の表面１１ａ側を押圧する。具体的には、押圧部材３０を保護部材３６に押し付けながら被加工物１１上で転がす。これにより、押圧部材３０が被加工物１１の一端（図２の左端）から他端（図２の右端）までを順に押圧し、被加工物１１の全体に外力が付与される。

被加工物１１に外力が付与されると、被加工物１１が分割起点をトリガーとして破断する。その結果、被加工物１１がストリート１３に沿って分割され、デバイス１５（図１参照）を備える複数のチップ（デバイスチップ）が製造される。

また、押圧部材３０が被加工物１１を押圧する際、撮像ユニット３４が、保持テーブル２２の枠体２４及び押圧部材３０を介して、被加工物１１の樹脂部材１０によって支持されている面側（裏面１１ｂ側）を撮像する。例えば撮像ユニット３４は、押圧部材３０と連動して移動し、被加工物１１のうち押圧部材３０によって押圧されている領域の裏面１１ｂ側を撮像する。そして、撮像ユニット３４によって取得された被加工物１１の画像に基づいて、被加工物１１が適切に分割されているか否かが確認される。

以上の通り、本実施形態に係る樹脂部材１０は、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有する。これにより、変色（黄変）しにくい樹脂部材１０で被加工物１１を支持した状態で被加工物１１に外力を付与することが可能になる。その結果、樹脂部材１０を長期間使用しても撮像ユニット３４によって取得される被加工物１１の画像が不鮮明になりにくく、樹脂部材１０の交換頻度が大幅に低減される。

なお、記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

（実施例）
次に、本発明に係る樹脂部材を評価した結果について説明する。本評価では、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有する樹脂部材の可視光に対する透過率の、時間経過による変化を測定した。

まず、比較例に係る樹脂部材Ａと実施例に係る樹脂部材Ｂとを準備した。樹脂部材Ａとしては、ポリオールと芳香族イソシアネートとの重付加反応によって生成された円盤状のウレタンシートの市販品（直径２２０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ、ショアＡ硬度７０）を用いた。

樹脂部材Ｂとしては、ポリオールと脂肪族イソシアネートとの重付加反応によって生成されたポリウレタンでなる円盤状の樹脂部材（直径２２０ｍｍ、厚さ１５ｍｍ）を用いた。脂肪族イソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート混合物（ＮＣＯ：１５－３０％）を用いた。また、ポリオールとしては、ポリプロピレングリコール（３官能、分子量３０００）を用いた。さらに、樹脂部材Ｂの合成には、架橋剤（ジプロピレングリコール）と２種類の触媒（触媒Ａ：ＤＡＢＣＯ（登録商標）３３－ＬＶ、触媒Ｂ：スタノクト）を用いた。

なお、本評価では、脂肪族イソシアネート、ポリオール、架橋剤及び触媒の配合を調節することにより、ショアＡ硬度が５０以上９０以下の５種類の樹脂部材Ｂを形成した。これにより、配合比率に基づいて樹脂部材Ｂの硬度を調節可能であることが確認された。各樹脂部材Ｂにおける配合比率は表１の通りである。

そして、樹脂部材Ａと樹脂部材Ｂ（ショアＡ硬度７０）とをそれぞれ、室温（２５±５℃）の室内（蛍光灯点灯下）で保管した。また、保管開始時、保管開始から半年後（６か月後）、保管開始から１年後の各時点において、樹脂部材Ａ，Ｂの変色を目視で確認するとともに樹脂部材Ａ，Ｂの透過率を測定した。透過率の測定にはティントメータを用い、波長５５０ｎｍの可視光に対する樹脂部材Ａ，Ｂの透過率を測定した。

図３は、樹脂部材Ａ，Ｂの透過率を示すグラフである。樹脂部材Ａを目視で確認したところ、樹脂部材Ａは、保管開始時には透明であったが、時間の経過とともに徐々に変色し、１年後には明確に視認できるほどに黄変した。また、樹脂部材Ａの透過率は、保管開始時は７４．０％であったが、保管開始から半年後には６５．３％に低下し、保管開始から１年後にはさらに５５．２％まで低下した。

一方、樹脂部材Ｂを目視で確認したところ、保管開始から１年を経過しても樹脂部材Ｂには目立った黄変が見られず、樹脂部材Ｂは透明な状態に維持されていた。また、保管開始時に７５．４％であった樹脂部材Ｂの透過率は、保管開始から半年後の時点で７５．１％、保管開始から１年後でも７４．８％に維持されており、長期間の保管を経ても樹脂部材Ｂの透過率はほとんど低下しなかった。

上記の結果より、本発明（本実施例）に係る樹脂部材Ｂは、比較例に係る樹脂部材Ａと比較して透過率が低下しにくく、撮像ユニットによって撮像される被加工物を支持する支持部材（図２参照）として好適であることが確認された。

１１ 被加工物
１１ａ 表面（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
１７ フレーム
１７ａ 開口
１９ シート
１０ 樹脂部材
１０ａ 第１面（支持面）
１０ｂ 第２面
２０ 分割装置
２２ 保持テーブル
２４ 枠体（本体部）
２４ａ 上面
２４ｂ 凹部（溝）
２６ 外力付与ユニット
２８ 支持部材
３０ 押圧部材
３２ 支持軸
３４ 撮像ユニット
３６ 保護部材

Claims (8)

1. 被加工物を支持する樹脂部材であって、
   ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有することを特徴とする樹脂部材。
2. 波長５５０ｎｍの光に対する透過率が７４．８％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の樹脂部材。
3. ショアＡ硬度が５０以上９０以下であることを特徴とする、請求項２に記載の樹脂部材。
4. 該脂肪族イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネートであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂部材。
5. 分割起点がストリートに沿って形成された被加工物を該ストリートに沿って分割する分割装置であって、
   該被加工物を支持する樹脂部材と、
   該樹脂部材によって支持された該被加工物を押圧する押圧部材と、
   該樹脂部材を介して該被加工物を撮像する撮像ユニットと、を備え、
   該樹脂部材は、ポリエーテルポリオールと脂肪族イソシアネートとの反応に由来するウレタン結合を有することを特徴とする分割装置。
6. 該樹脂部材の波長５５０ｎｍの光に対する透過率は、７４．８％以上であることを特徴とする、請求項５に記載の分割装置。
7. 該樹脂部材のショアＡ硬度は、５０以上９０以下であることを特徴とする、請求項６に記載の分割装置。
8. 該脂肪族イソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネートであることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれかに記載の分割装置。

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