JP2015134373A

JP2015134373A - レーザー加工用保護膜剤

Info

Publication number: JP2015134373A
Application number: JP2014125969A
Authority: JP
Inventors: 正昭新城; Masaaki Shinjo; 吉政竹内; Yoshimasa Takeuchi; 剛只野; Takeshi Tadano; 昌史廣瀬; Masashi Hirose
Original assignee: Nikka Seiko Co Ltd
Current assignee: Nikka Seiko Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2015-07-27
Also published as: US20150179538A1; KR20150073070A; TWI552218B; CN104722933A; US9502295B2; TW201526097A

Abstract

【課題】レーザー加工の際にウェーハの表面を被覆保護し、加工処理後には水で洗浄除去でき、ウェーハ表面にデブリ等の付着の見られない加工処理ができるようにする。【解決手段】レーザー加工の際にウェーハ１の表面４，１４を被覆して保護するための水溶性接着剤としてポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドを使用する。これの溶液によってレーザー加工用保護膜剤とする。加工後は、洗浄リンス液によって洗い流すようにする。この保護膜剤によって、デブリ１５のウェーハ表面４，１４への付着を確実に防止することができる。また、このレーザー加工用保護膜剤には、加工用のレーザー光を吸収する吸収剤を更に加えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハにレーザー光を照射して、スクライビング、ダイシング、グルービングその他の加工をする際に、ウェーハの表面を被覆して保護するための保護膜剤に関する。

シリコン、サファイア等の化合物から構成され、ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスがストリートによって区画されて複数形成されたウェーハは、ストリートが縦横に分離されて個々のデバイスに分割される。こうしたストリートの分割は、レーザー光の照射によって加工溝などを形成することによって行われている。
このウェーハをレーザー加工する工程等において、レーザー光の照射によってウェーハを構成している原子等が原子蒸気化（昇華）して飛散し、これが再びウェーハの表面に異物（デブリ）として拡散落下して付着することが起こる。しかし、こうして付着した異物（デブリ）はその後の洗浄等の工程においても除去できず問題になっていた。

上記の如き問題に対する対処法として、従来、上記原子蒸気化（昇華）した成分が飛散してウェーハに影響を及ぼさない環境を作るために、ガスの吹きつけや、真空吸引や、減圧下での加工方法などが知られている。しかしこうした方法では、装置の設置、装置の稼働、運転作業の煩雑さなどがあって、改良が要望されていた。

そうしたことから、レーザー光を照射する前にウェーハの表面を樹脂で被覆し、その後、ウェーハの表面を加工する方法が採用されるようになって来た。これによって、デブリが飛散しても上記樹脂膜によって保護されデバイスに付着することがないようにすることができる。
上記保護膜用の樹脂としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）が使用されており、スピンコーターなどによってウェーハの表面に塗布し、表面を被覆して保護する。そして、レーザー加工をした後に、水で洗浄して生じたデブリと共に被膜を形成していたＰＶＡを洗い流している。（特許文献１）

このポリビニルアルコール（ＰＶＡ）は上記の如く水で洗浄除去することができて使い勝手のよいものである。しかし、レーザー加工後にＰＶＡを洗い流しても、デブリの一部が、特に加工溝の近傍のウェーハ表面に付着した状態となって、完全に除去することができない。また、後記するように加熱状態にあるデブリの付着に伴うＰＶＡの熱変化に起因すると考えられる、しみ状の残渣が残ることがある。こうしたことから、ウェーハの表面を充分に保護することができないことが見られる。

特開２００７‐７３６７０号公報

本発明は、レーザー加工の際にウェーハの表面を一層確実に被覆して保護することができ、加工処理後には水で洗浄することによって除去し、デブリの付着の見られないきれいなウェーハ表面を得ることができるようなレーザー加工用保護膜剤を得ようとするものである。

本発明は、レーザー加工の際にウェーハの表面を被覆して保護するための水溶性接着剤としてポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドを使用することによって、レーザー加工用保護膜剤とするものである。
また、このレーザー加工用保護膜剤には、主に３５５ｎｍの紫外線、５３２ｎｍの可視光線、７９０ｎｍの赤外線、その他の所望の波長のレーザー光を吸収する吸収剤を更に加えて、レーザー加工を一層効果的にできるようにするものである。

本発明によれば、ウェーハの表面を保護膜剤によって被覆して保護した状態で、スクライビング、ダイシング、グルービングその他のレーザー加工を行うことができる。このレーザー加工によって生じたデブリは保護膜剤と共に水洗によって容易に除去することができ、また、保護膜剤によると考えられるしみ状の残渣を発生させることもなく、きれいな表面を有するウェーハを得ることができる。
そして、こうしたレーザー加工に伴うウェーハの表面の汚れを充分に防止することができるので、ストリートの幅も狭くすることができ、デバイスの効率的な製造も可能となる。

また、各種の加工に伴って生じる異物の再付着が考えられる種々のレーザー加工処理作業において、広く使用することができる。そして、Ｌｏｗ−ｋ膜などの絶縁膜のレーザーグルービングによる、溝入れ工程に対して使用することもできる。
更に、この保護膜剤は、水で容易に洗浄除去することができる水溶性の保護膜として、表面が傷付くことの防止、粘着テープの粘着性を抑制することなどの制御、約２００℃程度の耐熱性が要求される工程への応用、その他に広く用いることができる。

本発明の試験の結果を示す拡大平面図及び端面図であり、（Ａ）は本発明の実施例、（Ｂ）は比較例を示している。

本発明のレーザー加工用保護膜剤には、ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドを水溶性接着剤として使用する。このポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドとしては、Ｎ-ビニルアセトアミドのホモポリマーであることが好ましい。
このポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの重量平均分子量は５,０００〜２,０００,０００程度のもの、好ましくは１０,０００〜１,７３０,０００程度のもの、更に好ましくは２０,０００〜１,０００,０００程度のものを用いるとよい。

上記ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドは、その濃度を０.１〜４０質量％程度として用いるとよく、好ましくは１〜２０質量％程度、より好ましくは１.５〜８質量％程度、更に好ましくは１.５〜５質量％程度で用いるとよい。
また、このポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの分解開始温度は約３６０℃であって、耐熱性を有している。

上記ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドは水溶性であり、その溶媒としては純水を用いることができるが、純水と共にイソプロピルアルコールなどのアルコール類、グリセリン類、グリコールエーテルなどの１種又は数種を混合して用いることができる。

こうしたレーザー加工用保護膜剤は、ウェーハの表面にスピンコーターで塗布したり、スプレーで塗布したりすることによって均一的な塗布面を得ることができるようになり、特にベーキング操作をすることなく使用することができる。

上記レーザー加工を行う際のレーザー光としては各種のものを使用することができるが、主に３５５ｎｍの紫外線、５３２ｎｍの可視光線、７９０ｎｍの赤外線等を使用すると良い。この保護膜剤には所望の波長の加工用レーザ光を吸収するための吸収剤を含ませるようにすることができ、これによって上記の如きレーザー加工を更に効率的に行うことができるようになる。

上記吸収剤としては、例えば、紫外線吸収用にトリアジン系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、アントラキノン系、ジスチリルビフェニル誘導体などがあり、赤外線吸収用に１,１,５,５-テトラキス［４-（ジエチルアミノ）フェニル］-１,４-ペンタジエン-３-イリウムｐ-トルエンスルホナートなどを挙げることができるが、その他の一般にレーザー光の吸収剤として知られているもの、レーザー光吸収能のある色素、染料などを用いることができる。

また、このレーザー加工用保護膜剤は上記したようにスピンコーター、スプレーなどによってウェーハの表面に塗布することができるが、ウェーハの表面からはじかれるのを防止し、濡れをよくして塗布性を高め、さらには溶液の保存安定性を高めるために界面活性剤などを添加することができる。この界面活性剤としては、水溶性であれば、ノニオン系、カチオン系、アニオン系、両性系の界面活性剤を使用することができる。

上記ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ノニルフェノール系，高級アルコール系，多価アルコール系，ポリオキシアルキレングリコール系，ポリオキシエチレンアルキルエステル系，ポリオキシエチレンアルキルエーテル系，ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル系，ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル系が挙げられる。

また、カチオン系界面活性剤としては、例えば、第４級アンモニウム塩，アミン塩があり、アニオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸及びその塩，アルキル硫酸エステル塩，メチルタウリン酸塩，エーテルスルホン酸塩等があり、両性系界面活性剤としては、例えば、イミダゾリニウムベタイン系，アミドプロピルベタイン系，アミノジプロピオン酸塩系等が挙げられる。これらの界面活性剤は、その一種もしくは二種以上を適宜選択して使用すると良い。この界面活性剤は、通常、保護膜剤の全量に対して有効成分として０．０５質量％から５質量％を使用すると良い。
また、必要であれば保存性を増すためにフェニルグリコールなどの防腐剤を加えることができる。更に、場合に応じて可塑剤、有機酸などを使用することもできる。

レーザー加工処理を行った後に水を使用して洗浄するが、その際にブラシを使用したり、超音波をかけたりして洗浄を行うことができる。これによって加工処理によって生じたデブリと共に保護膜を効率的に除去することができる。

（実施例１）
ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミド（昭和電工株式会社製のＰＮＶＡＧＥ-１９１-１０４、重量平均分子量は５００,０００）１２.５質量％と純水８７.５質量％との混合溶液を２０質量％と、界面活性剤としてN-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸トリエタノールアミンを０.９６質量％と、防腐剤としてエチレングリコールモノフェニルエーテルを０.１質量％と、純水７８.９４質量％を良く混合して、レーザー加工用保護膜剤を得た。ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの含有量は２.５質量％である。

（実施例２）
ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミド（同上）１２.５質量％と純水８７.５質量％との混合溶液を２８質量％と、３５５ｎｍのレーザー光を吸収するトリアジン系紫外線吸収剤を０.８質量％と、界面活性剤としてN-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸トリエタノールアミンを０.１６質量％と、防腐剤としてエチレングリコールモノフェニルエーテルを１質量％と、純水７０.０４質量％を良く混合して、レーザー加工用保護膜剤を得た。ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの含有量は３.５質量％である。

（実施例３）
ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミド（同上）１２.５質量％と純水８７.５質量％との混合溶液を１１質量％と、界面活性剤としてN-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸トリエタノールアミンを０.１６質量％と、防腐剤としてエチレングリコールモノフェニルエーテルを０.１質量％と、純水８８.７４質量％を良く混合して、レーザー加工用保護膜剤を得た。ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの含有量は１.３７５質量％である。

（実施例４）
ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミド（昭和電工株式会社製のＰＮＶＡＧＥ-１９１-１０７、重量平均分子量は３１,０００）１０質量％と純水９０質量％との混合溶液を８０質量％と、界面活性剤としてN-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸トリエタノールアミンを１.６質量％と、防腐剤としてエチレングリコールモノフェニルエーテルを１質量％と、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを１４質量％と、純水３.４質量％を良く混合して、レーザー加工用保護膜剤を得た。ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの含有量は８質量％である。

（比較例１）
ポリビニルアルコール９.３質量％と、界面活性剤としてN-ヤシ油脂肪酸アシル-L-グルタミン酸トリエタノールアミンを０.９６質量％と、防腐剤としてエチレングリコールモノフェニルエーテルを１質量％と、可塑剤としてグリセリンを１０.２質量％と、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルを１５質量％と、純水６３.５４質量％を良く混合して保護膜剤を得た。

（試験）
実施例１及び比較例１のレーザー加工用の保護膜剤を、各々シリコーンウェーハの表面にスピンコーターによって塗布し、３５５ｎｍのレーザー光によって溝加工処理を行った。上記加工処理後、水のリンス液を噴射し、ブラシを併用してレーザー加工用保護膜を洗浄除去した。
上記処理を行った実施例１及び比較例１の上記レーザー加工によって形成された溝加工部分を１００倍に拡大して観察し、両者を比較した。

（試験結果）
図１（Ａ）は、実施例１における溝加工部分の状態の平面図及び端面図を示しており、図１（Ｂ）には比較例１における状態を同様に示している。

（考察）
実施例１のものでは、図１（Ａ）に示すように、ウェーハ（１）にレーザー加工によって生じたＶ字状の溝（２）の側方には、低い堤状部分（３）が形成されるが、その外側のウェーハの表面（４）にはデブリの付着及びしみ状の保護膜剤の残渣の付着は見られなかった。
一方、比較例１のものでは図１（Ｂ）に示すようにウェーハ（１１）にレーザー加工によって生じたＶ字状の溝（１２）の側方には、低い堤状部分（１３）が形成されるが、その外側近傍のウェーハの表面（１４）には、洗浄除去できなかったデブリの一部及び茶色のしみ状の残渣の付着（１５）が見られた。ＰＶＡは１５０℃を超えると脱水を起し、更に２２０℃付近で脱水縮合を起してポリエンを生成することが知られている。こうしたことから、レーザー加工によって生じた高熱のデブリの付着に伴う加熱によって、無色の保護膜が茶色に変色し、水溶性から非水溶性の物へと熱変化し、ウェーハの表面に付着したままの状態になっているものと考えられる。
このように、実施例１のものでは、ウェーハの表面を確実に保護することができ、レーザー加工後に、その保護膜と共にデブリを除去して、表面のきれいなウェーハを得ることができることが判る。

１，１１ウェーハ
２，１２レーザー加工溝
３，１３レーザー加工後に形成された低い堤状部分
４，１４ウェーハの表面
１５デブリ・しみ状の残渣

Claims

水溶性接着剤としてポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドを含むレーザー加工用保護膜剤。
上記ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの重量平均分子量は５,０００〜２,０００,０００である請求項１に記載のレーザー加工用保護膜剤。
上記ポリ-Ｎ-ビニルアセトアミドの濃度が０.１〜４０質量％である請求項１または２に記載のレーザー加工用保護膜剤。
加工用レーザー光を吸収する吸収剤を更に含む請求項１〜３のいずれかに記載のレーザー加工用保護膜剤。
上記吸収剤が、色素又は染料である請求項４に記載のレーザー加工用保護膜剤。