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技術 圧電振動板、超音波水噴射装置および超音波ホーン

出願人 株式会社ディスコ
発明者 邱暁明
出願日 2018年9月14日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-172306
公開日 2020年3月26日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-044460
状態 未査定
技術分野 圧電、電歪、磁歪装置 半導体の洗浄、乾燥 機械的振動の発生装置 特殊噴霧装置
主要キーワード 旋回シャフト 切削溝内 共振板 水溜部内 テーブル回転モータ 洗浄水供給源 輻射面 水平管
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

超音波振動が弱まることを抑制する。

解決手段

圧電振動板24では、高周波電圧を受けて振動して超音波振動を発生するドーム部の周囲にツバ部が設けられ、ツバ部が水溜部19の側壁に支持されている。このため、ドーム部が水溜部19に直接的に接触していないので、ドーム部が水溜部19によって圧迫されにくい。したがって、ドーム部が振動しやすくなっている。さらに、ドーム部が水溜部19に直接的に接触する構成に比べて、ドーム部の振動が水溜部19に伝わりにくい。このため、ドーム部の振動が弱められることを抑制することができる。その結果、ドーム部によって発生される超音波振動が弱まることを抑制することができる。

概要

背景

洗浄装置は、洗浄ノズルからウェーハ洗浄水を勢いよく噴き付けることにより、ウェーハを洗浄している。特許文献1および2に記載の技術では、洗浄力アップさせるために、超音波振動伝播させた洗浄水を用いて、ウェーハの上に付着したゴミに超音波振動を伝え、ウェーハからゴミを除去している。
従来の超音波洗浄ノズルは、たとえば、洗浄水を供給する供給口、洗浄水を溜める水溜部、水溜部の先端に備えられた噴射口、および、平板形状の超音波振動子を有している。水溜部は、供給口から供給された洗浄水を一時的に溜められる容積を有する。水溜部は、噴射口に向かって先細りした形状に形成されている。噴射口は、水溜部の先端から洗浄水を噴射する。超音波振動子は、噴射口に対向して水溜部内に配設されている。

概要

超音波振動が弱まることを抑制する。圧電振動板24では、高周波電圧を受けて振動して超音波振動を発生するドーム部の周囲にツバ部が設けられ、ツバ部が水溜部19の側壁に支持されている。このため、ドーム部が水溜部19に直接的に接触していないので、ドーム部が水溜部19によって圧迫されにくい。したがって、ドーム部が振動しやすくなっている。さらに、ドーム部が水溜部19に直接的に接触する構成に比べて、ドーム部の振動が水溜部19に伝わりにくい。このため、ドーム部の振動が弱められることを抑制することができる。その結果、ドーム部によって発生される超音波振動が弱まることを抑制することができる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

ドーム部と、該ドーム部の外周から径方向外側に張り出したツバ部と、を有する圧電振動板

請求項2

被加工物超音波振動伝播させた水を噴射する超音波水噴射装置であって、水供給源から供給される水を一時的に溜める筒状の水溜部と、該水溜部の一方の端側に配設され水を噴射する噴射口と、該噴射口に対向して該水溜部に配設され、超音波振動を発生する請求項1記載の圧電振動板と、を備え、該圧電振動板の該ドーム部の凹んでいる側が該噴射口を向いており、該圧電振動板のツバ部が、該水溜部の側壁によって支持され、該超音波振動が該噴射口にむかって集中し、該超音波振動を伝播させた水が、該噴射口から該被加工物に噴射される、超音波水噴射装置。

請求項3

超音波振動を集中させて付与する超音波ホーンであって、請求項1記載の圧電振動板を含み、該超音波振動を集中させたい一点を中心に該一点側を凹ませてドーム状に形成される輻射面を有する振動子と、該圧電振動板の該ツバ部を保持するハウジングと、を備える超音波ホーン。

技術分野

0001

本発明は、圧電振動板、超音波水噴射装置および超音波ホーンに関する。

背景技術

0002

洗浄装置は、洗浄ノズルからウェーハ洗浄水を勢いよく噴き付けることにより、ウェーハを洗浄している。特許文献1および2に記載の技術では、洗浄力アップさせるために、超音波振動伝播させた洗浄水を用いて、ウェーハの上に付着したゴミに超音波振動を伝え、ウェーハからゴミを除去している。
従来の超音波洗浄ノズルは、たとえば、洗浄水を供給する供給口、洗浄水を溜める水溜部、水溜部の先端に備えられた噴射口、および、平板形状の超音波振動子を有している。水溜部は、供給口から供給された洗浄水を一時的に溜められる容積を有する。水溜部は、噴射口に向かって先細りした形状に形成されている。噴射口は、水溜部の先端から洗浄水を噴射する。超音波振動子は、噴射口に対向して水溜部内に配設されている。

先行技術

0003

特開2003−340330号公報
特開平10−151422号公報

発明が解決しようとする課題

0004

平板形状の超音波振動子から水溜部の水に伝えられる超音波振動は、水溜部の内壁反射する。そのため、反射した超音波振動と超音波振動子から発振される超音波振動とが打ち消し合う場合がある。この場合、洗浄水によって伝播される超音波振動が弱まり、洗浄力が低下するという問題がある。

0005

本発明の目的は、超音波振動が弱まることを抑制することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の圧電振動板(本圧電振動板)は、ドーム部と、該ドーム部の外周から径方向外側に張り出したツバ部と、を有する。

0007

本発明の超音波水噴射装置(本超音波水噴射装置)は、被加工物に超音波振動を伝播させた水を噴射する超音波水噴射装置であって、水供給源から供給される水を一時的に溜める筒状の水溜部と、該水溜部の一方の端側に配設され水を噴射する噴射口と、該噴射口に対向して該水溜部に配設され、超音波振動を発生する本圧電振動板と、を備え、該圧電振動板の該ドーム部の凹んでいる側が該噴射口を向いており、該圧電振動板のツバ部が、該水溜部の側壁によって支持され、該超音波振動が該噴射口にむかって集中し、該超音波振動を伝播させた水が、該噴射口から該被加工物に噴射される。

0008

本発明の超音波ホーン(本超音波ホーン)は、超音波振動を集中させて付与する超音波ホーンであって、本圧電振動板を含み、該超音波振動を集中させたい一点を中心に該一点側を凹ませてドーム状に形成される輻射面を有する振動子と、該圧電振動板の該ツバ部を保持するハウジングと、を備える。

発明の効果

0009

本圧電振動板のドーム部は、たとえば、振動することによって超音波振動を発生する。そして、本圧電振動板は、このドーム部の周囲に設けられたツバ部を介して保持されることができる。このため、本圧電振動板を保持するための保持部材、たとえば、本超音波水噴射装置における水溜部の側壁および本超音波ホーンのハウジングが、ドーム部に直接的に接することを抑制することができる。その結果、ドーム部が保持部材によって圧迫されにくいため、ドーム部が振動しやすくなっている。さらに、ドーム部が保持部材に直接的に接触する構成に比べて、ドーム部の振動が保持部材に伝わりにくいため、ドーム部の振動が弱められることを抑制することができる。その結果、ドーム部によって発生される超音波振動が弱まることを抑制することができる。

0010

また、本超音波水噴射装置では、本圧電振動板によって発生された超音波振動が噴射口に向かって集中するので、超音波振動が水溜部内で反射しにくい。このため、噴射口から噴射される水により、超音波振動を十分に伝播することができる。したがって、噴射口から噴射される水を用いて被加工物を洗浄する際、被加工物上汚れに超音波振動を十分に伝えることができるため、洗浄力を向上させることができる。

0011

さらに、切削装置によって被加工物を切削加工する際、加工点における切り込み深さが深い場合でも、噴射口から噴射される水により、切削溝内切削屑に対して、超音波振動を十分に伝えることができる。このため、切削溝から切削屑を良好に排出できる。

0012

また、本超音波ホーンでは、振動子が、超音波振動を集中させたい一点側を凹ませてドーム状に形成される輻射面を有するため、振動子から輻射された超音波振動を、該一点に集中することができる。

図面の簡単な説明

0013

一実施形態にかかる被加工物の一例であるウェーハを示す斜視図である。
一実施形態にかかる超音波水噴射装置の構成を示す説明図である。
図2に示した超音波水噴射装置の圧電振動板の斜視図である。
圧電振動板を含む超音波振動子の断面図である。
図2に示した超音波水噴射装置を備えたウェーハ洗浄装置を示す斜視図である。
図5に示したウェーハ洗浄装置の概略断面図である。
図2に示した超音波水噴射装置を備えたウェーハ切削装置を示す概略断面図である。
図5に示したウェーハ切削装置における切削部を示す説明図である。
超音波水噴射装置の変形例を示す説明図である。
他の実施形態にかかる分割方法の搬送工程及び水没工程を示す説明図である。
他の実施形態にかかる分割方法の分割工程を示す説明図である。
圧電振動板の変形例を示す斜視図である。
図12に示した圧電振動板の断面図である。

実施例

0014

〔実施形態1〕
まず、本実施形態にかかる被加工物について、簡単に説明する。
図1に示すように、本実施形態にかかる被加工物の一例であるウェーハ1は、たとえば、円板状に形成されている。ウェーハ1の表面2aには、デバイス4を含むデバイス領域5、および、その外側の外周余剰領域6が形成されている。デバイス領域5では、格子状の分割予定ライン3によって区画された領域のそれぞれに、デバイス4が形成されている。外周余剰領域6は、デバイス領域5を取り囲んでいる。さらに、ウェーハ1の外周縁7には、ウェーハ1の結晶方位を示すノッチ9が設けられている。ウェーハ1の裏面2bは、デバイス4を有しておらず、研削砥石などによって研削される被研削面である。

0015

本実施形態では、ウェーハ1には、裏面2bの研削後に、洗浄水を用いたスピンナー洗浄が施される。また、ウェーハ1の分割予定ライン3に沿って切削溝が形成される際に、切削溝内から切削屑を除去するために、洗浄水が吹き付けられる。本実施形態において用いられる洗浄水は、超音波水である。超音波水は、超音波振動を伝播させた洗浄水である。

0016

なお、ウェーハ1は、シリコンガリウム砒素等を含む半導体基板半導体デバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、セラミックガラスサファイア等を含む無機材料基板光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。

0017

次に、ウェーハ1に洗浄水を吹き付けるための装置(超音波水噴射装置)について説明する。本実施形態にかかる超音波水噴射装置は、噴射口から、洗浄水としての超音波水を噴射する。超音波水噴射装置は、上述したスピンナー洗浄および切削屑の除去に用いられる。

0018

まず、超音波水噴射装置の構成について説明する。図2に示すように、超音波水噴射装置11は、高周波電圧を供給する高周波電源供給部13、および、超音波水を噴射する噴射装置本体15を備えている。噴射装置本体15は、洗浄水Lの供給口17、供給された洗浄水Lを溜める水溜部19、溜められた洗浄水Lに超音波を伝える超音波振動子23、および、超音波を伝えられた洗浄水Lである超音波水Lsの噴射口21を含んでいる。

0019

供給口17は、噴射装置本体15内に洗浄水Lを導入するために用いられる。水溜部19には、供給口17が連通されており、洗浄水Lが供給される。水溜部19は、供給口17から供給された洗浄水Lを一時的に溜める筒状の部材(容器)である。噴射口21は、水溜部19の一方の端側(下端)に設けられている。噴射口21は、水溜部19に溜められた洗浄水Lを、外部に向かって噴射する。水溜部19は、噴射口21に向かって先細りしている。

0020

超音波振動子23は、水溜部19における噴射口21に対向する位置に配置されており、高周波電源供給部13に接続された圧電振動板24、および、圧電振動板24に隣接配置された共振板25を備えている。

0021

図3および図4に示すように、圧電振動板24は、中央のドーム部241、および、ドーム部241を囲むツバ部243を有している。ドーム部241は、高周波電源供給部13からの1MHz〜3MHzの高周波電圧を受けて振動し、超音波振動を発生するように構成されている。ドーム部251の凹んでいる側は、噴射口21を向いている(図2参照)。

0022

ツバ部243は、ドーム部241の外周から径方向外側に張り出すように、ドーム部241の周囲に設けられている。
このような構成を有する圧電振動板24は、たとえば、型枠を用いた一体成型によって形成されることが可能である。

0023

共振板25は、図4に示すように、圧電振動板24と同様のドーム部251およびツバ部253を有しており、圧電振動板24の内部に隣接配置されている。共振板25のドーム部251の外面は、圧電振動板24のドーム部241の内面密着している。共振板25のツバ部253の上面は、圧電振動板24のツバ部243の下面に密着している。

0024

また、図2に示すように、共振板25のドーム部251の内面は、水溜部19内の洗浄水Lに向けて超音波振動を輻射する輻射面26となっており、噴射口21に対向する位置に配置されている。

0025

輻射面26は、圧電振動板24のドーム部241および共振板25のドーム部251の形状に応じて、凹んだドーム形状に形成されている。このため、輻射面26から輻射される超音波振動は、輻射面26から所定距離だけ離れた位置(本実施形態では噴射口21)で焦点を結んで、この位置に集中する。
このように、超音波振動子23の一方の面である輻射面26は、超音波振動を集中させたい一点となる焦点を中心に、この一点側を凹ませてドーム状に形成されている。

0026

共振板25のドーム部251は、圧電振動板24のドーム部241の超音波振動に共振することにより、輻射面26から洗浄水Lに、超音波振動を伝える。これにより、噴射口21から外部に向かって噴射される洗浄水Lが、超音波水Lsとなる。

0027

また、図2に示すように、圧電振動板24のツバ部253および共振板25のツバ部253は、水溜部19の側壁によって支持されている。

0028

次に、超音波水噴射装置11を用いたウェーハ洗浄装置について説明する。図5に示すように、ウェーハ洗浄装置31は、スピンナー型の洗浄装置であり、回転テーブル部33および超音波水噴射部35を備えている。

0029

回転テーブル部33は、ウェーハ1を保持して回転するように構成されている。図5に示すように、回転テーブル部33は、ウェーハ1を保持するためのチャックテーブル41、チャックテーブル41の回転軸43、および、回転軸43に接続されてチャックテーブル41を回転させるためのテーブル回転モータ45を備えている。

0030

チャックテーブル41は、ウェーハ1よりも小さい円形状に形成されており、ウェーハ1を保持する。このために、チャックテーブル41は、その上面中央部に、ウェーハ1を吸着するための吸着面42を備えている。吸着面42は、ポーラスセラミックス等の多孔質材料によって形成されている。吸着面42は、チャックテーブル41内の管路を介して、吸引源に接続されている(ともに図示せず)。吸着面52に生じる負圧によって、ウェーハ1が、チャックテーブル41に吸引保持される。

0031

回転軸43は、その上端部がチャックテーブル41の下面中心に連結されており、下端部がテーブル回転モータ45に接続されている。テーブル回転モータ45は、回転軸43を介して、チャックテーブル41に回転駆動力を伝達する。これにより、チャックテーブル41は、図5および図6に示すように、ウェーハ1を保持した状態で、回転軸43を中心として、たとえばA方向に高速回転する。

0032

超音波水噴射部35は、図2に示した超音波水噴射装置11に加えて、中空シャフトである水平管51、水平管51を保持する旋回シャフト53、旋回シャフト53の上端に接続された洗浄水供給源55、および、旋回モータ57を備えている。洗浄水供給源55は、水供給源の一例である。

0033

水平管51の先端は、超音波水噴射装置11を備えている。水平管51の基端は、旋回シャフト53の上端に保持されている。旋回シャフト53は、回転テーブル部33の回転軸43と略平行となるように立設されている。旋回モータ57は、旋回シャフト53を回転させる。すなわち、旋回シャフト53は、旋回モータ57の駆動力を用いて、水平管51および超音波水噴射装置11を、チャックテーブル41(ウェーハ1)上で旋回させる。

0034

なお、水平管51は、旋回シャフト53の上端からチャックテーブル41の中心まで届く長さを有している。これにより、旋回シャフト53は、水平管51の先端に備えられている超音波水噴射装置11を、ウェーハ1の外周から中心まで移動させることが可能となっている。

0035

旋回シャフト53の上端に接続されている洗浄水供給源55は、旋回シャフト53の上端および水平管51の内部に配設された洗浄水供給管(図示せず)を介して、超音波水噴射装置11の供給口17(図2参照)に洗浄水Lを供給する。

0036

ここで、ウェーハ洗浄装置31による洗浄処理について説明する。ウェーハ1に対する洗浄処理では、図5および図6に示すように、ウェーハ1がチャックテーブル41上に載置され、吸着面42に生じる負圧によって、ウェーハ1の裏面2bがチャックテーブル41に吸引保持される。その後、テーブル回転モータ45が駆動されて、ウェーハ1を保持したチャックテーブル41が高速回転する。そして、旋回シャフト53によって、超音波水噴射装置11が、チャックテーブル41の外側の退避位置から、ウェーハ1の上方に移動される。それとともに、洗浄水供給源55から超音波水噴射装置11に洗浄水Lが供給され、超音波水噴射装置11の噴射口21(図2参照)から、超音波水Lsが、ウェーハ1に噴射される。

0037

この際、超音波水噴射装置11が、ウェーハ1の回転中心を通る経路にて、図5に矢印Bに示すように往復移動する。チャックテーブル41が高速回転しているため、チャックテーブル41上のウェーハ1の全域に、洗浄水Lが吹き付けられる。このようにして、ウェーハ1が、洗浄水Lによってスピンナー洗浄される。

0038

以上のように、ウェーハ洗浄装置31は、洗浄のための超音波水Lsをウェーハ1に噴射するための超音波水噴射装置11を備えている。超音波水噴射装置11では、水溜部19内の洗浄水Lに向けて超音波振動を輻射する輻射面26が、圧電振動板24のドーム部241の形状に応じて凹んだドーム形状に形成されている。そして、ドーム形状の凹んでいる側が、噴射口21側を向いている。このため、輻射面26から輻射された超音波振動が、噴射口21に向かって集中する。すなわち、噴射口21に向かって、超音波振動が集束する。したがって、超音波振動が水溜部19内で反射しにくいので、噴射口21から噴射される超音波水Lsにより、ウェーハ1に対して超音波振動を十分に伝播することができる。したがって、噴射口21から噴射される超音波水Lsを用いてウェーハ1を洗浄する際、ウェーハ1上の汚れに超音波振動を十分に伝えることができるため、洗浄力を向上させることができる。

0039

次に、図2に示した超音波水噴射装置11を用いたウェーハ切削装置について説明する。ウェーハ切削装置は、ウェーハ1の分割予定ライン3(図1参照)に沿って、切削溝を形成する。

0040

図7に示すように、ウェーハ切削装置61は、切削ブレードを備えた切削部63、および、ウェーハを保持するチャックテーブル65を有する。チャックテーブル65は、ダイシングテープTを介して、ウェーハ1を吸引保持する。チャックテーブル65は、切削部63に対して、たとえば矢印C方向に相対的に移動する。

0041

切削部63は、図2に示した構成の超音波水噴射装置11、ウェーハ1を切削する切削ブレード75、切削ブレード75を回転させるスピンドル71、および、切削ブレード75を固定するためのフランジ73を有する。スピンドル71の先端側は、切削ブレード75の中央に挿入され、フランジ73によって切削ブレード75がスピンドル71に固定される。スピンドル71は、その後端側に連結されたモータ(図示せず)により回転駆動される。これに伴って、切削ブレード75が高速で回転する。切削ブレード75は、例えば、ダイヤモンド砥粒レジンボンドで固めて円板状に成形することによって形成される。

0042

図8に示すように、切削部63は、上記した切削ブレード75等に加えて、切削ブレード75を覆うブレードカバー81、このブレードカバー81に備えられた切削水噴射ノズル83、この切削水噴射ノズル83に切削水を供給する切削水供給管85、および、超音波水噴射装置11に洗浄水を供給する洗浄水供給管87をさらに備えている。

0043

切削水噴射ノズル83は、切削水供給管85から供給される切削水を、切削ブレード75がウェーハ1に切り込む位置である切削点に向けて放出する。この切削水によって、切削ブレード75が、冷却および洗浄される。洗浄水供給管87は、超音波水噴射装置11の図2に示した供給口17に接続されており、超音波水噴射装置11に洗浄水を供給する。超音波水噴射装置11は、噴射口21を切削点に向けるように、傾いた状態で配置されている。

0044

ここで、ウェーハ切削装置61によるウェーハ1の切削加工について説明する。先ず、図7に示すように、ウェーハ1が、ダイシングテープTを介して、チャックテーブル65に吸引保持される。次いで、チャックテーブル65を移動することによって、ウェーハ1を、切削領域となる切削部63の下方に配置する。

0045

その後、切削ブレード75の刃先が、ウェーハ1の切り込み深さに応じた位置に配されるように、切削部63の高さ位置を調整する。その後、高速回転する切削ブレード75に対して、チャックテーブル65を水平方向に相対移動させることによって、ウェーハ1の分割予定ライン3に沿って切削溝を形成する。切削溝の形成時に、切削ブレード75による切削点に、切削水噴射ノズル83から切削水が放出されるとともに、超音波水噴射装置11から超音波水Lsが噴射される。このようにして、ウェーハ1におけるすべての分割予定ライン3に沿って、切削溝が形成される。

0046

以上のように、ウェーハ切削装置61が超音波水噴射装置11を備えており、超音波水噴射装置11が、ウェーハ1における切削溝の形成部位に、超音波水Lsを噴射する。上述のように、超音波水噴射装置11では、輻射面26が、圧電振動板24のドーム部241の形状に応じて凹んだドーム形状に形成されている。そして、ドーム形状の凹んでいる側が、噴射口21側を向いている。このため、輻射面26から輻射された超音波振動が、噴射口21に向かって集中する。したがって、噴射口21から噴射される超音波水Lsにより、ウェーハ1に向けて超音波振動を十分に伝播することができるため、切削点における切り込み深さが深い場合でも、噴射口21から噴射される超音波水Lsにより、切削溝内の切削屑に対して、超音波振動を十分に伝えることができる。このため、超音波水Lsにより、切削溝から切削屑を良好に排出することができる。

0047

また、本実施形態の圧電振動板24では、高周波電圧を受けて振動して超音波振動を発生するドーム部241の周囲にツバ部243が設けられ、ツバ部243が水溜部19の側壁に支持されている。このため、ドーム部241が水溜部19に直接的に接触していないので、ドーム部241が水溜部19によって圧迫されにくい。したがって、ドーム部241が振動しやすくなっている。さらに、ドーム部241が水溜部19に直接的に接触する構成に比べて、ドーム部241の振動が水溜部19に伝わりにくい。このため、ドーム部241の振動が弱められることを抑制することができる。その結果、ドーム部241によって発生される超音波振動が弱まることを抑制することができる。

0048

なお、図2に示した超音波水噴射装置11では、噴射装置本体15の内部に配された水溜部19が、噴射口21に向かって先細りしている。しかしながら、水溜部19の構成は、これに限られない。図9に示す超音波水噴射装置11aのように、水溜部19aは、噴射口21に向かって先細りしていなくてもよい。すなわち、噴射装置本体15は、略円筒状の内壁を有していてもよい。

0049

また、本実施形態にかかる圧電振動板24におけるドーム部241のドーム形状は、球形の一部の内面に類似の形状であってもよいし、すりの内面に類似の形状であってもよい。すなわち、ドーム部241は、輻射面26から噴射口21に向かって超音波振動が集中するように構成されていればよい。

0050

〔実施形態2〕
本実施形態では、図4等に示した超音波振動子23を備えた装置により、図1に示したウェーハ1を、切削装置を用いることなく、超音波振動を用いて分割予定ライン3に沿って分割する方法について説明する。この分割により、ウェーハ1が、それぞれ1個のデバイス4を含む複数のチップ分断される。

0051

(1)改質層形成工程
本実施形態にかかる分割方法(本分割方法)では、まず、公知の技術を用いて、ウェーハ1に改質層を形成する改質層形成工程を実施する。改質層の形成では、たとえば、パルスレーザー光線照射する装置を準備する。この装置からのパルスレーザー光線は、ウェーハ1を透過する波長(たとえば赤外光領域)を有する。このパルスレーザー光線を、その集光点をウェーハ1の内部に位置づけた状態で、ウェーハ1に照射しながら、ウェーハ1の分割予定ライン3に沿って移動させる。これにより、ウェーハ1の内部に、図10に示すように、分割予定ライン3に沿った改質層131が形成される。

0052

なお、本実施形態では、パルスレーザー光線を、その集光深度換えながら、1本の分割予定ライン3に対して、たとえば、3回、照射する。これにより、1本の分割予定ライン3に沿って、ウェーハ1の厚み方向に並ぶ3本の改質層131が形成される。

0053

(2)搬送および水没工程
次に、改質層131を有するウェーハ1を、搬送装置111によって載置テーブル141に載置する搬送工程、および、載置テーブル141を水槽151において水没させる水没工程を実施する。ここで、本分割方法において用いられる搬送装置111、載置テーブル141および水槽151の構成について説明する。

0054

図10に示すように、本分割方法の搬送装置111は、ウェーハ1を吸引保持する搬送パッド121、搬送パッド121の吸引源117、搬送パッド121を支持するアーム部115、アーム部115の駆動源113、および、搬送パッド121とアーム部115とを連結する連結部材119を備えている。

0055

駆動源113は、アーム部115の駆動源かつ支持部材である。アーム部115では、その基端側が駆動源113に連結されている一方、先端側が、連結部材119を介して、搬送パッド121を保持している。アーム部115は、駆動源113を旋回軸としてXY平面上で旋回可能である。さらに、アーム部115は、駆動源113を昇降軸として、Z軸に沿って上下方向に昇降可能である。

0056

搬送パッド121は、ウェーハ1を吸引保持する吸着部123、および、吸着部123を覆う枠体125を備えている。枠体125は、連結部材119に接続されており、吸着部123を支持している。吸着部123は、ポーラスセラミックス等の多孔質材料からなり、円板状に形成されている。

0057

吸引源117は、真空発生装置及びコンプレッサー等を含み、Z方向に延びる連通路181を有している。連通路181は、アーム部115、連結部材119および枠体125を貫通し、吸着部123にまで到達している。したがって、吸引源117は、この連通路181を介して、吸着部123に接続されている。吸引源117が連通路181を介して吸着部123を吸引することにより、吸着部123の表面に負圧が生じる。吸着部123は、この負圧によって、ウェーハ1を吸引保持する。

0058

また、図10に示すように、載置テーブル141は、XY平面に平行な載置面を有し、水槽151の底部に配置および固定されている。また、載置テーブル141は、Z軸方向に延びる回転軸(図示せず)を有しており、この回転軸を中心に、XY平面内で回転可能である。載置テーブル141は、この回転軸を中心として、水槽151内で、たとえば、少なくとも90°回転することが可能である。

0059

水槽151は、下面中央に配置されたナット部152を備えている。水槽151は、X軸方向に移動可能な摺動部材155を介して、X軸方向移動手段153に支持されている。X軸方向移動手段153は、水槽151をX軸方向(紙面に垂直な方向)に移動するための部材である。X軸方向移動手段153は、X軸に平行に配されたボールネジ159、および、ボールネジ159を回転させるモータ157を備えている。ボールネジ159は、水槽151のナット部152に係合されている。したがって、モータ157の駆動力によってボールネジ159が回転することにより、水槽151が、ナット部152を介して移動力を受けて、X軸方向に沿って移動する。

0060

このような構成を有する搬送装置111および載置テーブル141を用いた、本分割方法の搬送工程および水没工程について説明する。まず、ウェーハ1の表面2aに、デバイス4を保護するための保護テープPTを貼付する。その後、アーム部115を、駆動源113からの駆動力を用いて、XY平面内で旋回させることによって、所定の位置に載置されているウェーハ1の裏面2b側の上方に、搬送パッド121を配置する。そして、アーム部115をZ方向に沿って降ろすことにより、搬送パッド121をウェーハ1の裏面2bに接触させる。さらに、吸引源117を動作させることにより、搬送パッド121の吸着部123によってウェーハ1を吸引保持する。

0061

この状態で、アーム部115を旋回および昇降することにより、ウェーハ1を、水槽151内の載置テーブル141上に載置する。そして、公知の方法により、ウェーハ1を載置テーブル141に固定する。その後、ウェーハ1における分割予定ライン3の方向が、X軸方向およびY軸方向に沿うように、ウェーハ1のXY平面内での位置を調整する。この調整は、載置テーブル141のXY平面内での回転によって実施される。

0062

次に、図示しない水供給源から水槽151内に水を供給することにより、水槽151内を所定量の水Wによって満たす。これにより、水槽151内の載置テーブル141に保持されたウェーハ1が水没する。
その後、吸引源117からの吸引力を停止して、搬送パッド121を、ウェーハ1から切り離し、Z方向に沿って上方に移動させる。これにて、搬送および水没工程が完了する。

0063

(3)分割工程
次に、水没しているウェーハ1を、超音波振動を用いてチップに分割する分割工程を実施する。分割工程では、図11に示すように、水没したウェーハ1上に超音波分割装置161を配置する。そして、ウェーハ1の分割予定ライン3に沿って、ウェーハ1の上方に位置づけられた超音波ホーン169を移動し、ウェーハ1の上面の分割予定ライン3に超音波振動を順に付与することによって、改質層131を起点にウェーハ1を分割する。

0064

以下に、本分割方法において用いられる超音波分割装置161の構成について説明する。図11に示すように、超音波分割装置161は、高周波電圧を出力する高周波電源供給部163、超音波振動を輻射する超音波ホーン169、超音波ホーン169をY軸方向に沿って移動させるためのY軸方向移動手段165、超音波ホーン169を昇降させるための昇降手段167、および、Y軸方向移動手段165と昇降手段167とに係合されたナット部166を備えている。

0065

高周波電源供給部163は、図5に示した高周波電源供給部13と同様の構成を有しており、高周波電圧を超音波ホーン169に出力する。Y軸方向移動手段165は、超音波ホーン169をY軸方向に沿って移動させるための部材であり、Y軸方向に延びるボールネジを含んでいる。ナット部166は、Y軸方向移動手段165のボールネジと係合されており、このボールネジの回転に伴って、Y軸方向に沿って移動する。

0066

昇降手段167の下端は、超音波ホーン169を保持している。昇降手段167の上端は、ナット部166に、Z軸方向に沿って昇降可能に保持されている。したがって、昇降手段167は、超音波ホーン169とともに、Z軸方向に沿って昇降可能である。

0067

次に、超音波ホーン169について説明する。図11に示すように、超音波ホーン169は、超音波振動を輻射する図4に示した超音波振動子23、および、超音波振動子23の外周部を保持するハウジング171を含んでいる。

0068

上述したように、超音波振動子23は、高周波電源供給部163からの1MHz〜3MHzの高周波電圧を受けて振動して超音波振動を発生する圧電振動板24、および、圧電振動板24に隣接する共振板25を備えている。

0069

本実施形態では、共振板25は、圧電振動板24の超音波振動に共振することにより、輻射面26から、水Wを介して超音波振動を輻射する。上記したように、輻射面26は、輻射面26から輻射される超音波振動が、輻射面26から所定距離だけ離れた位置で焦点を結んで、この位置に集中するように、ドーム形状に形成されている。
また、本実施形態では、圧電振動板24のツバ部253および共振板25のツバ部253は、ハウジング171に保持されている。

0070

また、超音波分割装置161は、ウェーハ1の裏面2bから、ウェーハ1を透過してウェーハ1の表面2aを撮影することの可能な、図示しないアライメントカメラを有している。このアライメントカメラは、たとえば赤外線カメラである。このアライメントカメラを用いることにより、ウェーハ1の裏面2b側から、表面2aに形成された分割予定ライン3を撮影することが可能である。

0071

このような構成を有する超音波分割装置161を用いた、本分割方法の分割工程について説明する。水没工程を実施した後、載置テーブル141に保持されたまま水没しているウェーハ1の裏面2b上に、超音波分割装置161を配置する。

0072

次に、X軸方向移動手段153およびY軸方向移動手段165を用いて、XY平面内におけるウェーハ1に対する超音波ホーン169の相対位置の制御を実施する。この制御により、超音波ホーン169における超音波振動子23の焦点(輻射面26の焦点)が、ウェーハ1におけるX方向に延びる1本目の分割予定ライン3の上方に配置される。なお、この制御には、上述したアライメントカメラが用いられる。

0073

次いで、昇降手段167を制御して、超音波ホーン169のZ軸方向の位置を制御する。この制御により、超音波振動子23の焦点の高さが、ウェーハ1の裏面2bの高さとなる。これにより、超音波振動子23の焦点が、ウェーハ1の裏面2bにおける分割予定ライン3上に配置される。この状態で、高周波電源供給部163を駆動して超音波振動子23に高周波電圧を出力し、超音波振動子23から超音波振動を輻射させる。これにより、ウェーハ1の分割予定ライン3に向けて、水槽151内の水Wを介して、超音波振動が、集中的に輻射される。

0074

さらに、超音波ホーン169の超音波振動子23から分割予定ライン3に向けて超音波振動を輻射しながら、超音波ホーン169を、X軸方向に延びる分割予定ライン3に沿って、ウェーハ1に対して相対的に移動させる。すなわち、水槽151を保持しているX軸方向移動手段153のモータ157を駆動して、載置テーブル141を、水槽151ごとX軸方向に移動させる。1本の分割予定ライン3の全域に超音波振動を輻射した後、Y軸方向移動手段165および昇降手段167を用いて、超音波振動子23の焦点を、X軸方向に延びる別の分割予定ライン3上にあわせ、この分割予定ライン3に沿って、超音波ホーン169を相対的に移動させる。

0075

このようにして、ウェーハ1における1つの方向に平行な全ての分割予定ライン3の全域に、超音波振動を輻射する。その後、載置テーブル141を90°回転させて、既に超音波振動が輻射された分割予定ライン3に垂直な分割予定ライン3に対して、同様に超音波振動を輻射する。

0076

このようにして、ウェーハ1における全ての分割予定ライン3の全域に、超音波振動が付与される。ウェーハ1では、分割予定ライン3に超音波振動による外力が加えられることにより、分割予定ライン3に沿って形成されている強度の弱い改質層131を起点として、割れが発生する。このため、ウェーハ1が、この分割予定ライン3に沿って分割される。これにより、ウェーハ1が小片化し、複数のチップが生成される。

0077

以上のように、本分割方法において用いられる超音波ホーン169では、輻射面26が、超音波振動を集中させたい一点となる焦点を中心に、この一点側を凹ませてドーム状に形成されている。これにより、超音波振動子23から輻射された超音波振動を、一点に集中することができる。

0078

また、本分割方法では、ウェーハ1の分割予定ライン3に沿って、強度の弱い改質層131が形成されている。そして、超音波ホーン169が、ウェーハ1の分割予定ライン3に沿って移動しながら、ウェーハ1の上面に、水Wを介して、超音波振動を順に付与する。したがって、本分割方法では、ウェーハ1の全ての改質層131に、改質層131ごとに集中的に超音波振動を付与することが可能となる。このため、ウェーハ1を、改質層131に沿って良好に分割することが可能となるため、分割残りの発生を抑制することができる。

0079

また、本実施形態の圧電振動板24では、高周波電圧を受けて振動して超音波振動を発生するドーム部241の周囲に設けられたツバ部243が、ハウジング171に保持されている。このため、ドーム部241がハウジング171に直接的に接触していないので、ドーム部241がハウジング171によって圧迫されにくい。したがって、ドーム部241が振動しやすくなっている。さらに、ドーム部241がハウジング171に直接的に接触する構成に比べて、ドーム部241の振動がハウジング171に伝わりにくい。このため、ドーム部241の振動が弱められることを抑制することができる。その結果、ドーム部241によって発生される超音波振動が弱まることを抑制することができる。

0080

なお、搬送装置111および超音波分割装置161は、そのいずれかが水槽151内のウェーハ1上に配置されるように、水槽151に対して旋回駆動されるように構成されていてもよい。あるいは、XY平面方向に並行に配置された搬送装置111および超音波分割装置161のいずれかの下部にウェーハ1が配置されるように、水槽151が平面的(たとえば直線的)に移動してもよい。

0081

また、本実施形態では、搬送装置111がウェーハ1を載置テーブル141に載置した後、水槽151に水が供給され、その後、搬送装置111がウェーハ1から切り離される。しかしながら、これに限らず、搬送装置111の搬送パッド121が、ウェーハ1を載置テーブル141に載置した後でウェーハ1から切り離され、その後に水槽151に水が供給されてもよい。

0082

また、本実施形態では、水槽151内に予め配置されている載置テーブル141に、搬送装置111によってウェーハ1が載置され、その後、水槽151内に水が供給される。しかしながら、これに限らず、水が溜められている水槽151内の載置テーブル141に、ウェーハ1が載置されてもよい。あるいは、水槽151外に配置されている載置テーブル141に、搬送装置111によってウェーハ1が載置され、その後、ウェーハ1を保持している載置テーブル141が、水が溜められている水槽151に配置されてもよい。

0083

また、実施形態1および2では、図3に示した圧電振動板24に代えて、図12および13に示す圧電振動板24aを用いてもよい。この圧電振動板24aは、図3に示したドーム部241およびツバ部243に加えて、溝部245を有している。溝部245は、ツバ部243におけるドーム部241に接する部位の、ドーム部241の頂部側の面に設けられている。すなわち、溝部245は、ドーム部241を囲むように、ツバ部243に設けられている。

0084

この構成では、溝部245の存在により、ツバ部243におけるドーム部241に接する部分の断面積が小さくなっている。このため、ドーム部241に生じる振動がツバ部243に伝わることを、抑制することができる。
このため、この構成では、超音波振動が、ツバ部243を介して、水溜部19の側壁あるいはハウジング171に伝わることを、抑制することができる。したがって、この構成では、圧電振動板24のドーム部241の振動を、共振板25のドーム部251に効率よく伝達することができる。

0085

また、上述した実施形態1および2では、超音波振動23が圧電振動板24および共振板25を備えており、共振板25が輻射面26を有している。しかしながら、これに限らず、超音波振動子23は、圧電振動板24を備える一方、共振板25を備えなくてもよい。この構成では、圧電振動板24のドーム部241が、超音波振動を集中させたい一点を中心に一点側を凹ませてドーム状に形成される輻射面を有し、この輻射面から超音波振動を発振する。すなわち、圧電振動板24が、噴射口21に対向して水溜部19に配設され、超音波振動を発振する。

0086

1:ウェーハ、3:分割予定ライン、131:改質層、
11:超音波水噴射装置、13:高周波電源供給部、15:噴射装置本体、
17:供給口、19:水溜部、21:噴射口、23:超音波振動子、
24:圧電振動板、241:ドーム部、243:ツバ部、245:溝部、
25:共振板、251:ドーム部、253:ツバ部、
26:輻射面、
31:ウェーハ洗浄装置、33:回転テーブル部、35:超音波水噴射部、
41:チャックテーブル、42:吸着面、43:回転軸、45:テーブル回転モータ、
51:水平管、52:吸着面、53:旋回シャフト、55:洗浄水供給源、
57:旋回モータ、
L:洗浄水、Ls:超音波水、
61:ウェーハ切削装置、63:切削部、65:チャックテーブル、
71:スピンドル、73:フランジ、75:切削ブレード、
81:ブレードカバー、83:切削水噴射ノズル、85:切削水供給管、
87:洗浄水供給管、
T:ダイシングテープ、
111:搬送装置、113:駆動源、115:アーム部、117:吸引源、
119:連結部材、121:搬送パッド、123:吸着部、125:枠体、
141:載置テーブル、151:水槽、152:ナット部、153:X軸方向移動手段、
155:摺動部材、157:モータ、159:ボールネジ、161:超音波分割装置、
163:高周波電源供給部、165:Y軸方向移動手段、166:ナット部、
167:昇降手段、
169:超音波ホーン、171:ハウジング、181:連通路、
PT:保護テープ、W:水

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