(57)【要約】【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。【選択図】図２
2020044460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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。
【発明の詳細な説明】
【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に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、洗浄力をアップさせるために、超音波振動を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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４０３３０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５１４２２号公報
【発明の概要】
【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、水溜部の内壁で反射する。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。
【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、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】
【図１】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。
【図２】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３】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。
【図４】圧電振動板を含む超音波振動子の断面図である。
【図５】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６】図５に示したウェーハ洗浄装置の概略断面図である。
【図７】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８】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。
【図９】超音波水噴射装置の変形例を示す説明図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】圧電振動板の変形例を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示した圧電振動板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【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に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に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の内面に密着している。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、中空の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、ダイヤモンド砥粒を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、すり鉢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に分断される。
【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を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、その集光深度を換えながら、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。
【符号の説明】
【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
【図１】
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【図２】
2020044460.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020044460.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020044460.tif 000011
【図１０】
2020044460.tif 000012
【図１１】
2020044460.tif 000013
【図１２】
2020044460.tif 000014
【図１３】
2020044460.tif 000015