JP2010267638A - 保護膜の被覆方法及びウエーハのレーザ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ウエーハに保護膜を均一に被覆することが可能な保護膜の被覆方法を提供することである。
【解決手段】 ウエーハの加工面に水溶性樹脂からなる保護膜を被覆する保護膜の被覆方法であって、ウエーハを保持する保持面を有する保持テーブルで、ウエーハの非加工面側を該保持面に対向させてウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、ウエーハの加工面に紫外線を照射してオゾンを生成するとともに活性酸素を生成して、該加工面に親水性を付与する親水性付与ステップと、親水性が付与された該加工面に水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆する保護膜被覆ステップと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図7
【解決手段】 ウエーハの加工面に水溶性樹脂からなる保護膜を被覆する保護膜の被覆方法であって、ウエーハを保持する保持面を有する保持テーブルで、ウエーハの非加工面側を該保持面に対向させてウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、ウエーハの加工面に紫外線を照射してオゾンを生成するとともに活性酸素を生成して、該加工面に親水性を付与する親水性付与ステップと、親水性が付与された該加工面に水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆する保護膜被覆ステップと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図7
Description
本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハの表面に水溶性樹脂の保護膜を被覆する保護膜の被覆方法に関する。
IC、LSI、LED等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。
一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをウエーハに照射することでレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハを割断して個々のデバイスへと分割する方法が提案されている(例えば、特開平10−305420号公報参照)。
レーザ加工装置によるレーザ加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやSiC等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば10μm以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ1枚当たりのデバイス取り量を増やすことができる。
ところが、ウエーハにパルスレーザビームを照射すると、パルスレーザビームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生する。このデブリがデバイス表面に付着するとデバイスの品質を低下させるという問題が生じる。
そこで、例えば特開2007−201178号公報には、このようなデブリによる問題を解消するために、ウエーハの加工面にPVA(ポリビニルアルコール)、PEG(ポリエチレングリコール)等の水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハにパルスレーザビームを照射するようにしたレーザ加工装置が提案されている。
ところが、ウエーハの加工面には、親水性を有する親水性領域と疎水性を有する疎水性領域とが混在しており、ウエーハの加工面全面に保護膜を均一に被覆することが難しいという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハの加工面に保護膜を均一に被覆可能な保護膜の被覆方法を提供することである。
本発明によると、ウエーハの加工面に水溶性樹脂からなる保護膜を被覆する保護膜の被覆方法であって、ウエーハを保持する保持面を有する保持テーブルで、ウエーハの非加工面側を該保持面に対向させてウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、ウエーハの加工面に紫外線を照射してオゾンを生成するとともに活性酸素を生成して、該加工面に親水性を付与する親水性付与ステップと、親水性が付与された該加工面に水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆する保護膜被覆ステップと、を具備したことを特徴とする保護膜の被覆方法が提供される。
好ましくは、保護膜被覆ステップでは、保持テーブルを回転させながらウエーハの加工面の中央領域に水溶性樹脂を滴下する。
本発明によると、保護膜を被覆する前にウエーハの加工面の全面が親水性になるように処理されているため、保護膜を均一に被覆することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。まず図1のフローチャートを参照して、本発明実施形態に係る保護膜の被覆方法及びレーザ加工方法について概略的に説明する。
本発明の保護膜の被覆方法では、まずステップS10でウエーハを保持する保持面に直交し保持面の中心を通る回転軸を有する保持テーブルで、ウエーハの非加工面側を保持する。次いで、ステップS11でウエーハの加工面に紫外線を照射して、オゾンを生成するとともに活性酸素を生成して加工面全面に親水性を付与する。
このようにウエーハの加工面に親水性を付与してから、ステップS12で親水性が付与されたウエーハの加工面に水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆する。ウエーハの加工面に保護膜を被覆してから、ステップS13でウエーハの加工面にパルスレーザビームを照射してレーザ加工溝を形成する。
この加工用レーザビームはウエーハに対して吸収性を有するパルスレーザビームであり、例えばYAGレーザの第3高調波である波長355nmのパルスレーザビームを使用する。
ウエーハにレーザ加工溝を形成してから、このレーザ加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハを割断することにより、ウエーハを個々のデバイスに分割する。その後、ステップS14でウエーハ表面に洗浄水を噴射して保護膜を除去する。
以下、本発明の保護膜の被覆方法を実施するのに適した保護膜被覆装置について詳細に説明する。図2は保護膜被覆装置を具備し、ウエーハをレーザ加工して個々のチップ(デバイス)に分割することのできるレーザ加工装置2の外観を示している。
レーザ加工装置2の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段4が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるCRT等の表示手段6が設けられている。
図3に示すように、加工対象の半導体ウエーハWの表面においては、第1のストリートS1と第2のストリートS2とが直交されて形成されており、第1のストリートS1と第2のストリートS2とによって区画された領域に多数のデバイスDが形成されている。
ウエーハWは粘着テープであるダイシングテープTに貼着され、ダイシングテープTの外周縁部は環状フレームFに貼着されている。これにより、ウエーハWはダイシングテープTを介して環状フレームFに支持された状態となり、図1に示したウエーハカセット8中にウエーハが複数枚(例えば25枚)収容される。ウエーハカセット8は上下動可能なカセットエレベータ9上に載置される。
ウエーハカセット8の後方には、ウエーハカセット8からレーザ加工前のウエーハWを搬出するとともに、加工後のウエーハをウエーハカセット8に搬入する搬出入手段10が配設されている。
ウエーハカセット8と搬出入手段10との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域12が設けられており、仮置き領域12にはウエーハWを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段14が配設されている。
30は保護膜被覆装置であり、この保護膜被覆装置30は加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。仮置き領域12の近傍には、ウエーハWと一体となったフレームFを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段16が配設されている。
仮置き領域12に搬出されたウエーハWは、搬送手段16により吸着されて保護膜被覆装置30に搬送される。保護膜被覆装置30では、後で詳細に説明するようにウエーハWの加工面に保護膜が被覆される。
保護膜被覆装置30に隣接して、ウエーハ表面に保護膜を形成する前にウエーハの表面に紫外線を照射する紫外線照射装置35が設けられている。紫外線照射装置35はアーム39により支持されており、アーム39の基端部を中心として図2に示された退避位置と、保護膜被覆装置30の上面に重なる紫外線照射位置との間で移動可能である。
加工面に保護膜が被覆されたウエーハWは、搬送手段16により吸着されてチャックテーブル18上に搬送され、チャックテーブル18に吸引されるとともに、複数の固定手段(クランプ)19によりフレームFが固定されることでチャックテーブル18上に保持される。
チャックテーブル18は、回転可能且つX軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル18のX軸方向の移動経路の上方には、ウエーハWのレーザ加工すべきストリートを検出するアライメント手段20が配設されている。
アライメント手段20は、ウエーハWの表面を撮像する撮像手段22を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザ加工すべきストリートを検出することができる。撮像手段22によって取得された画像は、表示手段6に表示される。
アライメント手段20の左側には、チャックテーブル18に保持されたウエーハWに対してレーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット24が配設されている。レーザビーム照射ユニット24はY軸方向に移動可能である。
レーザビーム照射ユニット24のケーシング26中には後で詳細に説明するレーザビーム発振手段等が収容されており、ケーシング26の先端にはレーザビームを加工すべきウエーハ上に集光する集光器(レーザヘッド)28が装着されている。
レーザビーム照射ユニット24のケーシング26内には、図4のブロック図に示すように、レーザビーム発振手段34と、レーザビーム変調手段36が配設されている。
レーザビーム発振手段34としては、YAGレーザ発振器或いはYVO4レーザ発振器を用いることができる。レーザビーム変調手段36は、繰り返し周波数設定手段38と、レーザビームパルス幅設定手段40と、レーザビーム波長設定手段42を含んでいる。
レーザビーム変調手段36を構成する繰り返し周波数設定手段38、レーザビームパルス幅設定手段40及びレーザビーム波長設定手段42は周知の形態のものであり、本明細書においてはその詳細な説明を省略する。
レーザビーム照射ユニット24によりレーザ加工が終了したウエーハWは、チャックテーブル18をX軸方向に移動してから、Y軸方向に移動可能な搬送手段32により保持されて洗浄装置を兼用する保護膜被覆装置30まで搬送される。保護膜被覆装置30では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハWを低速回転(例えば300rpm)させることによりウエーハを洗浄する。
洗浄後、ウエーハWを高速回転(例えば2000rpm)させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハWを乾燥させた後、搬送手段16によりウエーハWを吸着して仮置き領域12に戻し、更に搬出入手段10によりウエーハカセット8の元の収納場所にウエーハWは戻される。
次に、本発明の保護膜の被覆方法を実施するのに適した保護膜被覆装置30について図5乃至図8を参照して説明する。まず図5を参照すると、保護膜被覆装置30の一部破断斜視図が示されている。
保護膜被覆装置30は、スピンナテーブル機構44と、スピンナテーブル機構44を包囲して配設された洗浄水受け機構46を具備している。スピンナテーブル機構44は、スピンナテーブル(保持テーブル)48と、スピンナテーブル48を回転駆動する電動モータ50と、電動モータ50を上下方向に移動可能に支持する支持機構52とから構成される。
スピンナテーブル48は多孔性材料から形成された吸着チャック(保持面)48aを具備しており、吸着チャック48aが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナテーブル48は、吸着チャック48aにウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用させることにより、吸着チャック48a上にウエーハを吸引保持する。
スピンナテーブル48には振り子タイプの一対のクランプ49が配設されており、スピンナテーブル48が回転されるとこのクランプ49が遠心力で揺動して図3に示す環状フレームFをクランプする。
スピンナテーブル48は、電動モータ50の出力軸50aに連結されている。支持機構52は、複数の(本実施形態においては3本)の支持脚54と、支持脚54にそれぞれ連結され電動モータ50に取り付けられた複数(本実施形態においては3本)のエアシリンダ56とから構成される。
このように構成された支持機構52は、エアシリンダ56を作動することにより、電動モータ50及びスピンナテーブル48を図6に示す上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、図7に示す加工位置である作業位置に位置付け可能である。
洗浄水受け機構46は、洗浄水受け容器58と、洗浄水受け容器58を支持する3本(図4には2本のみ図示)の支持脚60と、電動モータ50の出力軸50aに装着されたカバー部材62とから構成される。
洗浄水受け容器58は、図6及び図7に示すように、円筒状の外側壁58aと、底壁58bと、内側壁58cとから構成される。底壁58bの中央部には、電動モータ50の出力軸50aが挿入される穴51が設けられており、内側壁58cはこの穴51の周辺から上方に突出するように形成されている。
また、図5に示すように、底壁58bには廃液口59が設けられており、この廃液口59にドレンホース64が接続されている。カバー部材62は円盤状に形成されており、その外周辺から下方に突出するカバー部62aを備えている。
このように構成されたカバー部材62は、電動モータ50及びスピンナテーブル48が図7及び図8に示す作業位置に位置付けられると、カバー部62aが洗浄水受け容器58を構成する内側壁58cの外側に隙間を持って重合するように位置付けられる。
保護膜被覆装置30は、スピンナテーブル48に保持された加工前のウエーハWに水溶性樹脂を塗布する塗布手段66を具備している。塗布手段66は、スピンナテーブル48に保持された加工前のウエーハの加工面に向けて水溶性樹脂を供給する水溶性樹脂供給ノズル68と、水溶性樹脂供給ノズル68を支持する概略L形状のアーム70と、アーム70に支持された水溶性樹脂供給ノズル68を揺動する正転・逆転可能な電動モータ72とから構成される。水溶性樹脂供給ノズル68はアーム70を介して図示しない水溶性樹脂供給源に接続されている。
保護膜被覆装置30はレーザ加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。よって、保護膜被覆装置30は、スピンナテーブル48に保持された加工後のウエーハを洗浄するための洗浄水供給手段74及びエア供給手段76を具備している。
洗浄水供給手段74は、スピンナテーブル48に保持された加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル78と、洗浄水ノズル78を支持するアーム80と、アーム80に支持された洗浄水ノズル78を揺動する正転・逆転可能な電動モータ82とから構成される。洗浄水噴射ノズル78はアーム80を介して図示しない洗浄水供給源に接続されている。
エア供給手段76は、スピンナテーブル48に保持された洗浄後のウエーハに向けてエアを噴出するエアノズル84と、エアノズル84を支持するアーム86と、アーム86に支持されたエアノズル84を揺動する正転・逆転可能な電動モータ(図示せず)を備えている。エアノズル84はアーム86を介して図示しないエア供給源に接続されている。
図5に示すように、保護膜被覆装置30の上方には紫外線照射装置35が回動可能に設けられている。図7に示すように、紫外線照射装置35は複数本の紫外線ランプ37を有している。
次に、このように構成された保護膜被覆装置30及び紫外線照射装置35の作用について説明する。ウエーハ搬送手段16の旋回動作によって加工前のウエーハが保護膜被覆装置30のスピンナテーブル48に搬送され、図6に示すように吸着チャック48aにより吸引保持される。
この時、水溶性樹脂供給ノズル68、洗浄水ノズル78及びエアノズル84は図5及び図6に示すように、スピンナテーブル48の上方から隔離した待機位置に位置付けられている。
スピンナテーブル48でウエーハWを吸引保持したならば、紫外線照射装置35を回動して図7に示すように保護膜被覆装置30を覆うように紫外線照射装置35を位置づける。そして、紫外線ランプ37を点灯して、ウエーハWの表面(加工面)に紫外線を照射して、オゾンを生成するとともに活性酸素を生成してウエーハWの加工面に親水性を付与する。
このようにウエーハWの加工面に親水性を付与してから、ウエーハWの加工面である表面に水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆する保護膜被覆ステップを実施する。保護膜被覆ステップを実施するには、スピンナテーブル48を図8に示すように10〜100rpm(好ましくは30〜50rpm)で回転させながら、ウエーハWの加工面の中央領域に水溶性樹脂供給ノズル68から水溶性樹脂69を滴下する。
スピンナテーブル48が回転されているため、滴下された水溶性樹脂69はウエーハWの加工面にスピンコーティングされ、図9に示すようにウエーハWの加工面に保護膜98が形成される。
水溶性樹脂69をスピンコーティングする前に、ウエーハWの加工面は紫外線照射により親水性を付与されているため、スピンコーティングにより保護膜98をウエーハWの加工面に均一に被覆することができる。保護膜98の厚さは0.5〜10μm程度が好ましい。
保護膜98を形成する液状樹脂としては、PVA(ポリ・ビニール・アルコール)PEG(ポリ・エチレン・グリコール)、PEO(酸化ポリエチレン)等の水溶性のレジストが望ましい。
保護膜被覆工程によって半導体ウエーハWの表面に保護膜98が被覆されたならば、スピンナテーブル48を図6に示すウエーハ搬入・搬出位置に位置付けるとともに、スピンナテーブル48に保持されているウエーハの吸引保持を解除する。
そして、スピンナテーブル48上のウエーハWは、ウエーハ搬送手段16によってチャックテーブル18に搬送され、チャックテーブル18により吸引保持される。さらに、チャックテーブル18がX軸方向に移動してウエーハWは撮像手段22の直下に位置付けられる。
撮像手段22でウエーハWの加工領域を撮像して、レーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット24の集光器28とストリートSとの位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、レーザビーム照射位置のアライメントが遂行される。
このようにして、チャックテーブル18上に保持されているウエーハWのストリートS1又はS2を検出し、レーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル18をレーザビームを照射する集光器28が位置するレーザビーム照射領域に移動し、ウエーハWのストリートS1又はS2に沿って集光器28からレーザビームを保護膜98を通して照射する。
レーザビーム照射工程においては、図10に示すようにレーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット24の集光器28からウエーハWの加工面である表面側から保護膜98を通して所定のストリートSに向けてパルスレーザビームを照射しながら、チャックテーブル18をX軸方向に所定の送り速度(例えば100mm/秒)で移動する。
尚、レーザ加工条件は例えば以下の通りである。
光源 :YAGレーザ
波長 :355nm(YAGレーザの第3高調波)
出力 :3.0W
繰り返し周波数 :20kHz
集光スポット径 :1.0μm
送り速度 :100mm/秒
波長 :355nm(YAGレーザの第3高調波)
出力 :3.0W
繰り返し周波数 :20kHz
集光スポット径 :1.0μm
送り速度 :100mm/秒
レーザビーム照射工程を実施することによって、ウエーハWにはストリートSに沿ってレーザ加工溝102が形成される。この時、図10に示すようにレーザビームの照射によりデブリ100が発生しても、このデブリ100は保護膜98によって遮断され、デバイスDの電子回路及びボンディングパッド等に付着することはない。
このようにして、ウエーハWにレーザ加工溝102を形成したら、チャックテーブル18は最初にウエーハWを吸引保持した位置に戻され、ここでウエーハWの吸引保持を解除する。そして、ウエーハWは搬送手段32によって保護膜形成装置30のスピンナテーブル48に搬送され、吸着チャック48aに吸引保持される。
この時、水溶性樹脂供給ノズル68、洗浄水ノズル78及びエアノズル84は、図5及び図6に示すようにスピンナテーブル48の上方から隔離した待機位置に位置づけられている。
そして、図11に示すように純水源とエア源に接続された洗浄水ノズル78から純水とエアとからなる洗浄水を噴射しながらウエーハWを低速回転(例えば300rpm)させることによりウエーハWを洗浄する。
その結果、ウエーハWの表面に被覆されていた保護膜98は水溶性の樹脂によって形成されているので、図12に示すように保護膜98を容易に洗い流すことができるとともに、レーザ加工時に発生したデブリ100も除去される。
洗浄工程が終了したら、乾燥工程を実行する。即ち、洗浄水ノズル78を待機位置に位置付けるとともに、エアノズル84の噴出口をスピンナテーブル48上に保持されたウエーハWの外周部上方に位置付ける。
そして、スピンナテーブル48を例えば3000rpmで回転しつつエアノズル84からスピンナテーブル48に保持されているウエーハWに向けてエアを噴出する。この時、エアノズル84から噴出されたエアがスピンナテーブル48に保持されたウエーハWの外周部に当たる位置から中心部に当たる位置までの揺動範囲で揺動される。その結果、ウエーハWの表面が乾燥される。
ウエーハWを乾燥させた後、搬送手段16によりウエーハWを吸着して仮置き領域12に戻し、更に搬出入手段10によりウエーハカセット8の元の収納場所にウエーハWは戻される。
このようにストリートSに沿ったレーザ加工溝が形成されたウエーハWは、次いで、ブレーキング装置(エキスパンド装置)に装着されて、ダイシングテープTを半径方向に拡張することにより、ウエーハWはレーザ加工溝102に沿って個々のデバイスDに分割される。
2 レーザ加工装置
18 チャックテーブル
24 レーザビーム照射ユニット
28 集光器
30 保護膜被覆装置
35 紫外線照射装置
48 スピンナテーブル
66 水溶性樹脂塗布手段
68 水溶性樹脂供給ノズル
74 洗浄手段
78 洗浄水ノズル
76 乾燥手段
84 エアノズル
18 チャックテーブル
24 レーザビーム照射ユニット
28 集光器
30 保護膜被覆装置
35 紫外線照射装置
48 スピンナテーブル
66 水溶性樹脂塗布手段
68 水溶性樹脂供給ノズル
74 洗浄手段
78 洗浄水ノズル
76 乾燥手段
84 エアノズル
Claims (3)
- ウエーハの加工面に水溶性樹脂からなる保護膜を被覆する保護膜の被覆方法であって、
ウエーハを保持する保持面を有する保持テーブルで、ウエーハの非加工面側を該保持面に対向させてウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、
ウエーハの加工面に紫外線を照射してオゾンを生成するとともに活性酸素を生成して、該加工面に親水性を付与する親水性付与ステップと、
親水性が付与された該加工面に水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆する保護膜被覆ステップと、
を具備したことを特徴とする保護膜の被覆方法。 - 前記保持テーブルは該保持面に直交し且つ該保持面の中心を通る回転軸を有し、
前記保護膜被覆ステップでは、該保持テーブルを回転させながらウエーハの加工面の中央領域に前記水溶性樹脂を滴下する請求項1記載の保護膜の被覆方法。 - 請求項1又は2記載の保護膜の被覆方法によりウエーハの加工面に保護膜を被覆した後、
ウエーハの加工面にレーザビームを照射してレーザ加工溝を形成するレーザ加工ステップと、
該レーザ加工ステップを実施した後に該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、
を具備したことを特徴とするウエーハのレーザ加工方法。
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JP2009115083A JP2010267638A (ja) | 2009-05-12 | 2009-05-12 | 保護膜の被覆方法及びウエーハのレーザ加工方法 |
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