特開 2024-85518 切断装置及び切断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085518

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】切断装置及び切断方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20240620BHJP

   B26D 3/00 20060101ALI20240620BHJP

   B26D 7/08 20060101ALI20240620BHJP

   B26D 1/14 20060101ALI20240620BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20240620BHJP

   B24B 55/06 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 F

B26D3/00 601B

B26D7/08 A

B26D1/14 E

B24B27/06 M

B24B55/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200060

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】594114019

【氏名又は名称】株式会社アルテクス

(74)【代理人】

【識別番号】100136180

【弁理士】

【氏名又は名称】羽立 章二

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 茂

【テーマコード（参考）】

3C047

3C158

5F063

【Ｆターム（参考）】

3C047FF06

3C047HH11

3C158AA03

3C158AA16

3C158AB09

3C158AC04

3C158AC05

3C158CB01

3C158DA17

5F063AA05

5F063AA21

5F063BA43

5F063BA44

5F063BA45

5F063BA47

5F063CA04

5F063CC33

5F063DD02

5F063DD09

5F063DD16

5F063DD99

(57)【要約】

【課題】 ウエハーを切断するときに、きれいな切断面を実現させることに適した切断装置等を提供する。
【解決手段】 切断装置が備えるリングブレード１１は、表面及び裏面にそれぞれ第１テープ３５及び第３テープ３３が貼られる第１ウエハー３１を切断する。リングブレード１１は、制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して、第１テープ３５を切断した後に、同じリングブレード１１によって第１ウエハー３１を切断して、きれいな切断面を実現する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハーを切断する切断装置であって、
前記ウエハーは、表面に第１テープが貼られる第１ウエハーを含み、
制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して前記第１テープを切断した後に前記第１ウエハーを切断する切断部を備える切断装置。

【請求項2】

前記切断部は、同じブレードによって前記第１テープ及び前記第１ウエハーを切断する、請求項１記載の切断装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記切断部に対して、音エネルギーを利用して少なくとも前記第１テープを切断することによって生じた切断屑を当該切断部から除去させる、請求項１記載の切断装置。

【請求項4】

前記ウエハーは、さらに、裏面及び表面のそれぞれに前記第１テープ及び第２テープが貼られる第２ウエハーを含み、
前記切断部は、前記制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して前記第２テープ、前記第２ウエハー、前記第１テープ及び前記第１ウエハーを切断する、請求項１記載の切断装置。

【請求項5】

前記第１ウエハーは、裏面に第３テープが貼られ、
前記切断部は、前記第３テープを切断しない、請求項１記載の切断装置。

【請求項6】

ウエハーを切断する切断装置における切断方法であって、
前記ウエハーは、表面に第１テープが貼られる第１ウエハーを含み、
前記切断装置が備える切断部が、制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して前記第１テープを切断した後に前記第１ウエハーを切断する切断ステップを含む切断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切断装置及び切断方法に関し、特に、ウエハーを切断する切断装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

図４は、従来のウエハーを切断する切断処理を説明するための図である（特許文献１参照）。従来、図４（ａ）にあるように、ウエハー５１の裏面にテープ５３を貼着する。図４（ｂ）にあるように、切断ブレード５５を、ウエハーに当てて切断処理を開始する。図４（ｃ）にあるように、切断ブレード５５を、ウエハーの層の材質に応じて異なるブレードに変えつつウエハーを切断する。裏面のテープ５３は、ウエハーの切断によって切れる部分はあっても、完全には切断されない。これにより、図４（ｄ）にあるように、テープ５３に貼られた状態でウエハー５１を分割していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０９４６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の切断処理では、図４（ｂ）にあるようにブレード５５がウエハー５１に直接当たることなどによって、ウエハー５１の切断面が乱れていた。

【0005】

よって、本発明は、ウエハーを切断するときに、きれいな切断面を実現させることに適した切断装置等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願発明の第１の側面は、ウエハーを切断する切断装置であって、前記ウエハーは、表面に第１テープが貼られる第１ウエハーを含み、制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して前記第１テープを切断した後に前記第１ウエハーを切断する切断部を備える。

【0007】

本願発明の第２の側面は、第１の側面の切断装置であって、前記切断部は、同じブレードによって前記第１テープ及び前記第１ウエハーを切断する。

【0008】

本願発明の第３の側面は、第１又は第２の側面の切断装置であって、前記制御装置は、前記切断部に対して、音エネルギーを利用して少なくとも前記第１テープを切断することによって生じた切断屑を当該切断部から除去させる。

【0009】

本願発明の第４の側面は、第１から第３のいずれかの側面の切断装置であって、前記ウエハーは、さらに、裏面及び表面のそれぞれに前記第１テープ及び第２テープが貼られる第２ウエハーを含み、前記切断部は、前記制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して前記第２テープ、前記第２ウエハー、前記第１テープ及び前記第１ウエハーを切断する。

【0010】

本願発明の第５の側面は、第１から第４のいずれかの側面の切断装置であって、前記第１ウエハーは、裏面に第３テープが貼られ、前記切断部は、前記第３テープを切断しない。

【0011】

本願発明の第６の側面は、ウエハーを切断する切断装置における切断方法であって、前記ウエハーは、表面に第１テープが貼られる第１ウエハーを含み、前記切断装置が備える切断部が、制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して前記第１テープを切断した後に前記第１ウエハーを切断する切断ステップを含む。

【0012】

本願発明の第７の側面は、第６の側面の切断方法であって、前記切断ステップにおいて、前記切断部は、同じブレードによって前記第１テープ及び前記第１ウエハーを切断する。

【0013】

本願発明の第８の側面は、第６又は第７の側面の切断方法であって、前記切断ステップにおいて、前記制御装置は、前記切断部に対して、音エネルギーを利用して少なくとも前記第１テープを切断することによって生じた切断屑を当該切断部から除去させる。

【0014】

本願発明の第９の側面は、第６から第８のいずれかの側面の切断方法であって、前記ウエハーは、さらに、裏面及び表面のそれぞれに前記第１テープ及び第２テープが貼られる第２ウエハーを含み、前記切断ステップにおいて、前記切断部は、前記制御装置の制御の下で、音エネルギーを利用して前記第２テープ、前記第２ウエハー、前記第１テープ及び前記第１ウエハーを切断する。

【0015】

本願発明の第１０の側面は、第６から第９のいずれかの側面の切断方法であって、前記第１ウエハーは、裏面に第３テープが貼られ、前記切断ステップにおいて、前記切断部は、前記第３テープを切断しない。

【発明の効果】

【0016】

本願発明の各側面によれば、音エネルギーを利用した切断部を用いることによってウエハー及びテープを切断できることを利用して、ウエハーの表面にテープを貼り、表面に貼ったテープを切断してからウエハーを切断することにより、きれいな切断面を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本願発明の実施の形態に係る切断装置１の構造の一例を説明するための断面図である。

【図2】図１の切断装置によるウエハーの切断処理の一例を説明するための図である。

【図3】図１の切断装置によるウエハーの切断処理の他の一例を説明するための図である。

【図4】従来のウエハーを切断する切断処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本願発明の実施例について述べる。なお、本願発明の実施の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。

【実施例0019】

図１は、本願発明の実施の形態に係る切断装置１の構造の一例を説明するための断面図である。

【0020】

図１を参照して、切断装置１は、モータ３と、電歪型振動子５と、第１ブースター７と、第２ブースター９と、リングブレード１１と、ブレード用ホーン１３と、第１接点電極１５と、第２接点電極１７と、冷却液供給器２７と、発振器２９と、制御装置３０を備える。制御装置３０は、切断装置１の動作を制御する。リングブレード１１（本願請求項の「切断部」の一例）は、制御装置３０の制御の下で、音エネルギーを利用してウエハーを切断する。

【0021】

使用する切断ブレードは、リングブレード１１及びブレード用ホーン１３により形成する。ここで、リングブレード１１及びブレード用ホーン１３は、ブレード用ホーン１３の外周にリングブレード１１を固定する。リングブレード１１の外周側から一部又は全部は、ブレード用ホーン１３の外周よりも越えた状態である。リングブレード１１は、振動の減衰を抑えるために接着剤の厚みが０～５０μｍの薄い接着層で貼り付ける。接着層は、振動エネルギーでは剥がれないものである。なお、音波接合による合金化により固定してもよい。

【0022】

リングブレード１１は、平らなリング状のブレードである。例えば、２つの半径の異なる同心円によって囲まれた形状で、平らで、外周に刃が形成されたものである。リングブレード１１は、例えば、金属とダイヤモンド粒子を含む金属ブレードである。金属ブレードは、例えば、メタルブレード、電鋳ブレードである。メタルブレードは、金属粉とダイヤモンド粒子を混ぜて高圧高温で焼結して作成される金属ブレードである。電鋳ブレードは、ニッケルメッキ液中にダイヤモンド粒子を混入して作成される金属ブレードである。

【0023】

ブレード用ホーン１３は、外周が、中心軸を中心とする円形である。ブレード用ホーン１３は、モータ３の回転によって中心軸を中心に回転する。

【0024】

第１ブースター７及び第２ブースター９は、振動体（ブースター）であって、ブレード用ホーン１３を中心軸の両側から支える。

【0025】

電歪型振動子５は、第１ブースター７に連結する。電歪型振動子５は、例えば、誘導体（絶縁体の液体、等方性の固体）に電場を加えたとき、電場の２乗に比例するひずみを生ずる現象（電気ひずみ）を利用し、電気信号を機械的振動に変換するために用いられる素子を利用するものである。電歪型振動子５は、例えばＰＺＴ振動子である。

【0026】

発振器２９は、正弦波（サイン波形）の外部電力を発生する。発振器２９は、例えば、１００ワット（Watt）以上（例えば、１００ワット以上１２００ワット以下、など）の大出力で、デジタル制御である。

【0027】

第１接点電極１５及び第２接点電極１７は、金属と金属の直接コンタクトにより、発振器２９が発生した外部電力を電歪型振動子５に直接供給する。すなわち、第１接点電極１５及び第２接点電極１７の一方の端は、覆体などを経由せずに、直接、電歪型振動子５に接触して電気的に接続している。図１では、第１接点電極１５の他方の端は、スピンドルの軸に位置する個所に供給された外部電力の正極に接続する。第２接点電極１７の他方の端は、スピンドルの軸の周りに位置する個所に供給された外部電力の負極に接続する。

【0028】

第２ブースター９、ブレード用ホーン１３、リングブレード１１、第１ブースター７、電歪型振動子５、第１接点電極１５及び第２接点電極１７は、結合して一体のものとして回転できる直結回転体である。直結回転体は、モータ３で回転し、例えば、１ｒｐｍ以上１２０００ｒｐｍ以下である。第１内装１９は、第１ブースター７、電歪型振動子５、第１接点電極１５及び第２接点電極１７を含む。第１内装１９は、第１外装２３に覆われ、第１外装２３内で回転できる状態で支持されている。第２内装２１は、第２ブースター９を含む。第２内装２１は、第２外装２５に覆われ、第２外装２５内で回転できる状態で支持されている。第１ブースター７、電歪型振動子５、第１接点電極１５及び第２接点電極１７は、外装に覆われて支持され、回転する。第１ブースター７及び第２ブースター９は、振動体（ブースター）であって、ブレード用ホーン１３を両側から支えることにより切断ブレードの剛性を維持する。

【0029】

少なくとも、リングブレード１１による切断処理が行われるとき、冷却液供給器２７は、リングブレード１１に対して、水などの冷却液を供給する。切断中、リングブレード１１は、冷却液で冷やされ、かつ、音波振動又は超音波振動による効果と洗浄効果で焼き付きが発生しないことで、構成刃先がなく切断することができる。さらに、自生発刃によるダイヤモンド粒子の脱粒と摩耗低減効果で、ダイヤモンド粒子を時間を掛けて最後まで利用できるようになり、ブレードの使用距離が延びる長寿命化に繋げることができる。

【0030】

電歪型振動子５は、第１接点電極１５及び第２接点電極１７から直接供給された電気信号を機械的振動に変換して、切断ブレードが使用する音波振動又は超音波振動を生成する。電歪型振動子５が生成した機械的振動は、第１ブースター７及びブレード用ホーン１３を経由してリングブレード１１に伝わる。発明者は、発振器が発振した周波数１０～５０ｋＨｚの電気信号について、電歪型振動子５が機械的振動に変換して音波振動・超音波振動の音エネルギーとし、リングブレード１１がこの音エネルギーと共振して切断を実現できることを確認した。

【0031】

ブレード用ホーン１３は、電歪型振動子５により生成された音波振動（２０ｋＨｚ未満の振動）又は超音波振動（２０ｋＨｚ以上の振動）に共振する。リングブレード１１は、ブレード用ホーン１３が音波振動又は超音波振動に共振したときに、音波振動とも超音波振動とも共振できる。そのため、音波振動又は超音波振動は、ブレード用ホーン１３によってリングブレード１１に伝わる。特に、リングブレード１１とブレード用ホーン１３は、接着剤による一体化及び／又は音波接合による合金化により固定することにより、金属間のつながり強度と密度から、リングブレード１１は音波振動又は超音波振動と共振し、音エネルギーの伝達効率がほぼ１００％となる。これによって、リングブレード１１に含まれるダイヤモンド粒子は、無機質（ＳｉＣ、セラミックスを含む。）、金属、プラスチック等の対象物を切断することができる。

【0032】

図１の切断装置１では、発振器２９の綺麗な正弦波出力を電歪型振動子５に直接給電する。直結回転体を構成して、両支持構造のスピンドル構造によってリングブレード１１の剛性を維持する。リングブレード１１に含まれるダイヤモンド粒子は、一見すると運動のベクトル（特に振動振幅の加速度と方向）がランダムなものとなるが、与えられる信号がきれいな正弦波の波形であるために、ランダムの中にも規則性があるもの（いわば「カオス運動」と称すべきもの）に変化した。その結果として、振動で破壊されやすいＳｉＣ、ガラスなどの無機質、セラミックスへのダメージが抑えられて、規則的でチッピングが細かい綺麗な切断が可能となった。このように、直接連結及び直接給電、かつ、両支持構造のスピンドル構造が、切断が困難だったＳｉＣ、金属、セラミックス、樹脂等、さらに、これらの複合素材の切断を可能とした。この切断は、例えば、回転数１ｒｐｍ以上１２０００ｒｐｍ以下の範囲で可能であった。音波振動又は超音波振動が伝達共振できるのは、リングブレードが金属ブレードであり、例えば、メタルブレード、電鋳ブレード（ニッケル電鋳ブレードなど）などである。

【0033】

これらの構成によって、切断スピードが格段に速くなった。例えば切断が困難な厚みが０．３５ｍｍのＳｉＣウエハーを２０ｍｍ／ｓｅｃ以上のスピードで切断することが可能となった。

【0034】

さらに、ブレードの耐磨耗性が大幅に向上した。例えば切断が困難な厚みが０．３５ｍｍで直径６インチのＳｉＣウエハーを、□３ｍｍ（１辺が３ｍｍの正方形のもの）のワンパス切断において磨耗量が約３０μｍであった。

【0035】

さらに、切断中のショックが和らぎ、ブレードの偏心による片当たりが発生しても綺麗な切断が可能となった。結果として切断事前及び切断中のブレードのドレスプロセスが不要となった。

【0036】

図２は、図１の切断装置によるウエハーの切断処理の一例を説明するための図である。

【0037】

ウエハーは、例えば、シリコンウエハー、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）ウエハー、サファイアウエハー、化合物半導体ウエハー（ＧａＰ（リン化ガリウム）ウエハー、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）ウエハー、ＩｎＰ（リン化インジウム）ウエハー、ＧａＮ（窒化ガリウム）ウエハーなど）である。平板状であり、一方の面を表面といい、他方の面を裏面という。リングブレード１１は、表面からアプローチして当該ウエハーを切断する。

【0038】

図２（ａ）を参照して、第１ウエハー３１は、表面に第１テープ３５が貼られ、裏面に第３テープ３３が貼られる。

【0039】

図２（ｂ）を参照して、リングブレード１１（本願請求項の「切断部」の一例）は、制御装置３０の制御の下で、音エネルギーを利用して第１テープ３５を切断する。図４（ｂ）と異なり、リングブレード１１は、第１ウエハー３１に当たる前に、第１テープ３５に当たる。そのため、きれいな状態の切断面とすることができる。

【0040】

図２（ｃ）を参照して、リングブレード１１は、制御装置３０の制御の下で、音エネルギーを利用して、第１テープ３５に引き続き、第１ウエハー３１を切断する。ここで、リングブレード１１は、同じものを使用して、第１テープ３５及び第１ウエハー３１を切断する。また、第１テープ３５の切断によって生じた切断屑が存在する状態では、第１ウエハー３１の切断が困難なものとなる可能性がある。そのため、制御装置３０は、リングブレード１１に対して、音エネルギーを利用して少なくとも第１テープ３５を切断することによって生じた切断屑をリングブレード１１から除去させて、リングブレード１１を利用して第１ウエハー３１を切断する。

【0041】

図２（ｄ）を参照して、リングブレード１１によって第１テープ３５及び第１ウエハー３１を切断することができる。また、表側からアプローチして第１テープ３５を切断すればよく、裏面からアプローチが不要であり、第３テープ３３を切断する必要がない。

【0042】

図３は、図１の切断装置によるウエハーの切断処理の他の一例を説明するための図である。

【0043】

図３（ａ）を参照して、第１ウエハー４１は、表面に第１テープ４５が貼られ、裏面に第３テープ４３が貼られる。第２ウエハー４７は、表面に第２テープ４９が貼られ、裏面に第１テープ４５が貼られる。

【0044】

図３（ｂ）を参照して、リングブレード１１（本願請求項の「切断部」の一例）は、制御装置３０の制御の下で、音エネルギーを利用して第２テープ４９を切断する。リングブレード１１は、第２ウエハー４７に当たる前に、第２テープ４９に当たる。そのため、第２ウエハー４７の切断面をきれいな状態にすることができる。

【0045】

リングブレード１１は、制御装置３０の制御の下で、音エネルギーを利用して、第２テープ４９に引き続き、第２ウエハー４７を切断する。

【0046】

リングブレード１１は、制御装置３０の制御の下で、音エネルギーを利用して第１テープ４５を切断する。リングブレード１１は、第１ウエハー４１に当たる前に、第１テープ４５に当たる。そのため、第１ウエハー４１の切断面をきれいな状態にすることができる。

【0047】

リングブレード１１は、制御装置３０の制御の下で、音エネルギーを利用して、第１テープ４５に引き続き、第１ウエハー４１を切断する。

【0048】

ここで、リングブレード１１は、同じものを使用して、第２テープ４９、第２ウエハー４７、第１テープ４５及び第１ウエハー４１を切断する。

【0049】

また、第２テープ４９の切断によって生じた切断屑が存在する状態では、第２ウエハー４７の切断が困難なものとなる可能性がある。そのため、制御装置３０は、リングブレード１１に対して、音エネルギーを利用して少なくとも第２テープ４９を切断することによって生じた切断屑をリングブレード１１から除去させて、リングブレード１１を利用して第２ウエハー４７を切断する。

【0050】

同様に、第１テープ４５の切断によって生じた切断屑が存在する状態では、第１ウエハー４１の切断が困難なものとなる可能性がある。そのため、制御装置３０は、リングブレード１１に対して、音エネルギーを利用して少なくとも第１テープ４５を切断することによって生じた切断屑をリングブレード１１から除去させて、リングブレード１１を利用して第１ウエハー４１を切断する。

【0051】

図３（ｃ）を参照して、リングブレード１１によって第２テープ４９、第２ウエハー４７、第１テープ４５及び第１ウエハー４１を切断することができる。また、表側からアプローチして第２テープ４９、第２ウエハー４７、第１テープ４５及び第１ウエハー４１を切断すればよく、例えば裏面からアプローチすることなどの特別な切断処理が不要であり、第３テープ４３を切断する必要がない。

【符号の説明】

【0052】

１ 切断装置
３ モータ
５ 電歪型振動子
７ 第１ブースター
９ 第２ブースター
１１ リングブレード
１３ ブレード用ホーン
１５ 第１接点電極
１７ 第２接点電極
１９ 第１内装
２１ 第２内装
２３ 第１外装
２５ 第２外装
２７ 冷却液供給器
２９ 発振器
３０ 制御装置
３１ 第１ウエハー
３３ 第３テープ
３５ 第１テープ
４１ 第１ウエハー
４３ 第３テープ
４５ 第１テープ
４７ 第２ウエハー
４９ 第２テープ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】