(57)【要約】【課題】分割後のチップ側面に改質層屑を残存させることなく、洗浄時間を短縮すること。【解決手段】改質層（Ｗａ）を分割起点として個々に分割された複数のチップ（Ｃ）が保持部材（Ｔ）と一体となった被洗浄物（ＷＵ）を洗浄する洗浄方法であって、界面活性剤を含有した洗浄液で満たされた洗浄槽（１１）内に被洗浄物が載置されるステップと、洗浄槽の底部（１５）に設けられた超音波発振手段（１２）から発振した超音波でチップ側面（Ｃａ）の改質層屑（Ｄ）を洗浄するステップとを有する構成にした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ側面に改質層が形成された複数のチップが隣接するチップ間に間隙が形成された状態で保持部材に貼着されて一体となった被洗浄物を洗浄する洗浄方法であって、
界面活性剤が含有した洗浄液を貯留する洗浄槽と、該洗浄槽の底部又は側部に配設された超音波発振手段とを備えた洗浄装置において、該洗浄液で満たされた該洗浄槽内に該被洗浄物を載置して洗浄液に浸漬する載置ステップと、
該載置ステップを実施した後に、該超音波発振手段から発生した超音波により複数のチップ側面に形成された改質層屑を洗浄する洗浄ステップと、
を備えた洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割後の被洗浄物を洗浄する洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウェーハ等の分割方法として、分割予定ラインに沿って被加工物の内部に改質層を形成した後に、被加工物に対して外力を付与することで個々のチップに分割する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の分割方法では、ウェーハに対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザビームの集光点がウェーハの内部に位置付けられて、分割予定ラインに沿って改質層が形成される。そして、ブレーキング等によってウェーハに外力が加わることで、強度が低下した改質層を分割起点としてウェーハが破断される。
【０００３】
この方法で分割されたチップ側面（分割断面）には改質層屑（分割屑）が残存している。チップ側面に改質層屑が残存していると、ピックアップ等の後段のステップで装置内部が改質層屑で汚染されてしまい、後に処理するウェーハまで改質層屑で汚染されてしまうおそれがある。分割後のチップの間隙が狭いため、分割後のウェーハを洗浄してもチップ側面に残存する改質層屑を除去することが難しい。そこで、分割後のチップをピックアップした状態で、ノズルでチップ側面に洗浄エアを吹き付けて、チップ側面に残存した改質層屑を洗浄する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０５８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の洗浄方法では、分割後のチップを１つずつピックアップして、ノズルによって個別に洗浄エアを吹き付けるため洗浄時間が長くなるという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、分割後のチップ側面に改質層屑を残存させることなく、洗浄時間を短縮することができる洗浄方法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】
【０００７】
本発明の洗浄方法は、チップ側面に改質層が形成された複数のチップが隣接するチップ間に間隙が形成された状態で保持部材に貼着されて一体となった被洗浄物を洗浄する洗浄方法であって、界面活性剤が含有した洗浄液を貯留する洗浄槽と、該洗浄槽の底部又は側部に配設された超音波発振手段とを備えた洗浄装置において、該洗浄液で満たされた該洗浄槽内に該被洗浄物を載置して洗浄液に浸漬する載置ステップと、該載置ステップを実施した後に、該超音波発振手段から発生した超音波により複数のチップ側面に形成された改質層屑を洗浄する洗浄ステップと、を備えている。
【０００８】
この構成によれば、界面活性剤が含有された洗浄液に被洗浄物が浸漬され、被洗浄物の隣接するチップ間が洗浄液で満たされる。チップ間の洗浄液に超音波が加えられることで、超音波洗浄と界面活性剤の相乗効果によってチップ側面から改質層屑が良好に引き剥がされる。また、被洗浄物からチップを１つずつピックアップして個別に洗浄する方法と比較して、被洗浄物の全てのチップを同時に洗浄することができるため、洗浄時間を大幅に短縮することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、界面活性剤が含有された洗浄液内で被洗浄物が超音波洗浄されるため、超音波洗浄と界面活性剤の相乗効果によってチップ側面を良好に洗浄できる。また、被洗浄物の全てのチップを同時に洗浄することができるため、洗浄時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の被洗浄物の模式図である。
【図２】本実施の形態の洗浄装置の模式図である。
【図３】本実施の形態の洗浄状態の説明図である。
【図４】本実施の形態の改質層形成ステップの一例を示す図である。
【図５】本実施の形態の分割ステップの一例を示す図である。
【図６】本実施の形態のチップ間保持ステップの一例を示す図である。
【図７】本実施の形態の載置ステップ及び洗浄ステップの一例を示す図である。
【図８】洗浄方法と改質層屑の線密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の被洗浄物の模式図である。なお、図１においては、保持部材としての貼着テープに複数のチップが貼着された被洗浄物を例示しているが、被洗浄物は保持部材としてのサポート基板に複数のチップが貼着されていてもよい。
【００１２】
図１に示すように、洗浄対象となるウェーハＷは、レーザ加工によって分割予定ラインに沿って改質層Ｗａが形成された後に、改質層Ｗａを分割起点にして個々のチップＣに分割されている。複数のチップＣは、チップ側面Ｃａに改質層Ｗａが形成されており、隣接するチップＣ間に間隙が形成された状態でテープ等の保持部材Ｔに貼着されている。このように、本実施の形態では、間隙を空けた複数のチップＣが保持部材Ｔに貼着されて一体になったものを被洗浄物ＷＵとしている。分割後のチップＣは、保持部材Ｔを介して環状フレームＦに支持された状態で搬送される。
【００１３】
なお、改質層Ｗａは、レーザビームの照射によってウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。改質層Ｗａは、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域であり、これらが混在した領域でもよい。また、チップＣは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体ウェーハに改質層Ｗａを形成して分割したチップでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の光デバイスウェーハに改質層Ｗａを形成して分割したチップでもよい。
【００１４】
ところで、チップ側面Ｃａから表出した改質層表層には改質層屑Ｄが残存しており、改質層屑Ｄによって装置等が汚染されるおそれがある。分割後のチップＣはスピンナー洗浄されるが、スピンナー洗浄だけではチップ側面Ｃａに生じた改質層屑Ｄを除去することができない。保持部材ＴからチップＣをピックアップしてチップ側面Ｃａを個々に洗浄する方法も検討されていたが、洗浄時間が長すぎるという問題があった。このため、チップ側面Ｃａの改質層屑Ｄについては、洗浄によって除去するのではなく、通常はプラズマエッチング等によって除去されていた。しかしながら、プラズマエッチング装置が必要になって設備コストが増加すると共に、エッチング加工によって加工工数を増やさなければならなかった。
【００１５】
このように、洗浄水を用いたチップＣの洗浄だけでは、チップ側面Ｃａの改質表層の改質層屑Ｄを除去することが困難なことが常識となっていた。これに対し、本件発明者が被洗浄物ＷＵに対して超音波洗浄を試みたところ、界面活性剤を含有した洗浄液を用いて超音波洗浄することで顕著な洗浄効果が得られることを発見した。そこで、本実施の形態の洗浄方法では、界面活性剤が含有された洗浄液中に被洗浄物ＷＵを浸漬させて、洗浄液中に超音波を加えることで、超音波洗浄と界面活性剤の相乗効果によってチップ側面Ｃａから改質層屑Ｄを除去するようにしている。
【００１６】
以下、本実施の形態の洗浄方法について説明する。図２は、本実施の形態の洗浄装置の模式図である。図３は、本実施の形態の洗浄状態の説明図である。なお、以下に示す洗浄装置は一例を示すものであり、この構成に限定されない。洗浄装置は、被洗浄物を超音波洗浄可能であれば、適宜変更されてもよい。
【００１７】
図２に示すように、本実施の形態の洗浄装置１は、洗浄槽１１に貯留された洗浄液内に被洗浄物ＷＵを浸漬させて被洗浄物ＷＵを超音波洗浄するように構成されている。洗浄槽１１の底部１５には超音波発振手段１２が取り付けられており、超音波発振手段１２から洗浄液中に超音波が伝搬される。この超音波によって洗浄液の液圧が疎密に変化することで、洗浄液中にキャビテーションが発生して各チップ側面Ｃａに作用する。なお、超音波発振手段１２としては、例えば、ランジュバン型振動子やバイモルフ型振動子を用いることができる。また、超音波発振手段１２の周波数は、２０［Ｈｚ］以上、６０［Ｈｚ］以下であることが好ましい。
【００１８】
また、洗浄液中には、超音波洗浄による洗浄効果を高めるために界面活性剤が添加されている。界面活性剤としては、例えば、ママレモン（登録商標）、ジョイ（登録商標）、ステイクリーンＡ（株式会社ディスコ社製）を用いることができる。なお、界面活性剤の濃度は０．０１［％］以上、７０［％］以下であることが好ましい。このような洗浄液中に被洗浄物ＷＵを浸漬させることで、キャビテーションと界面活性剤の作用によって各チップ側面Ｃａから改質層屑Ｄが良好に引き剥がされる。なお、超音波発振手段１２は洗浄槽１１の底部１５に限らず、例えば、洗浄槽１１の側部１６に取り付けられてもよい。
【００１９】
図３に示すように、洗浄槽１１（図２参照）内に被洗浄物ＷＵが浸漬された状態では、被洗浄物ＷＵのチップＣの間隙に洗浄液が入り込んでいる。超音波発振手段１２で洗浄液中に超音波が伝搬されると、超音波の音圧の変化によってチップＣの間隙の洗浄液中にキャビテーションが発生する。このキャビテーションの衝撃波がチップ側面Ｃａに作用することで、チップ側面Ｃａに発生した改質層屑Ｄが破壊されている。また、超音波によって洗浄液の分子が激しく振動することで、キャビテーションによって破壊された改質層屑Ｄがチップ側面Ｃａから剥離されている。
【００２０】
この場合、超音波発振手段１２が洗浄槽１１の底部１５に設けられているため、超音波発振手段１２からの超音波はチップＣの間隙でキャビテーションを起こしながら液面に向かって伝搬する。このため、各チップ側面Ｃａから引き剥がされた改質層屑Ｄが液面に向けて流されるため、チップＣの間隙に改質層屑Ｄが入り込み難くなっている。また、超音波発振手段１２が洗浄槽１１の底部１５を挟んで被洗浄物ＷＵの反対側に取り付けられているため、超音波発振手段１２からの超音波に干渉する部分が少ないため、超音波の減衰を抑えてチップ側面Ｃａまで到達させることが可能になっている。
【００２１】
次に、図４から図６を参照して、被洗浄物に対する一例の加工動作について説明する。図４は、本実施の形態の改質層形成ステップの一例を示す図である。図５は、本実施の形態の分割ステップの一例を示す図である。図６は、本実施の形態のチップ間保持ステップの一例を示す図である。図７は、本実施の形態の載置ステップ及び洗浄ステップの一例を示す図である。
【００２２】
図４に示すように、先ず改質層形成ステップが実施される。改質層形成ステップでは、レーザ加工装置の保持テーブル２１上に保持部材Ｔを介してウェーハＷが保持され、ウェーハＷの周囲の環状フレームＦがクランプ部２２に保持される。また、加工ヘッド２３の照射口がウェーハＷの分割予定ラインに位置付けられ、加工ヘッド２３からウェーハＷに向けてレーザビームが照射される。レーザビームは、ウェーハＷに対して透過性を有する波長であり、ウェーハＷの内部に集光されている。ウェーハＷと加工ヘッド２３とが相対移動されることで、ウェーハＷの内部に分割起点となる改質層Ｗａが形成される。
【００２３】
次に、図５Ａに示すように、改質層形成ステップの後には分割ステップが実施される。分割ステップでは、保持テーブル３１上に保持部材Ｔを介してウェーハＷが載置され、ウェーハＷの周囲の環状フレームＦが環状のフレーム保持部３２に保持される。このとき、保持テーブル３１はウェーハＷよりも大径であり、ウェーハＷと環状フレームＦの間の保持部材Ｔに対して保持テーブル３１の外周エッジが下側から接触している。分割ステップでは、保持テーブル３１と吸引源３３の間の開閉バルブ３４が閉じられており、保持部材Ｔの拡張を阻害しないように吸引源３３からの保持テーブル３１への吸引力が遮断されている。
【００２４】
そして、図５Ｂに示すように、昇降手段３５に支持されたフレーム保持部３２が下降方向に移動されることで、保持テーブル３１が相対的に突き上げられる。保持テーブル３１とフレーム保持部３２とが離間されることで、保持部材Ｔが放射方向に拡張されて、保持部材Ｔを介してウェーハＷの改質層Ｗａ（図５Ａ参照）に外力が付与される。これにより、ウェーハＷは、強度が低下した改質層Ｗａを分割起点として個々のチップＣに分割される。さらに、隣り合うチップＣが完全に離間するまで保持部材Ｔが引き伸ばされて、複数のチップＣの間に間隙が形成される。
【００２５】
次に、図６に示すように、分割ステップの後にチップ間保持ステップが実施される。チップ間保持ステップでは、フレーム保持部３２が上昇方向に移動されることで、保持テーブル３１が相対的にフレーム保持部３２に近づけられて保持部材Ｔの拡張が解除される。保持部材Ｔのテンションが緩むことで、ウェーハＷと環状フレームＦの間の保持部材Ｔに弛みＴａが発生する。チップ間保持ステップでは、保持テーブル３１と吸引源３３の間の開閉バルブ３４が開かれており、保持部材Ｔの拡張解除によってチップＣの間隙が狭くならないように吸引源３３から保持テーブル３１に吸引力が供給されている。
【００２６】
そして、保持部材Ｔの弛みＴａの上方にヒータ３６が位置付けられ、ヒータ３６によって弛みＴａが加熱されることで熱収縮（ヒートシュリンク）される。これにより、ウェーハＷと環状フレームＦの間の保持部材Ｔだけが熱収縮されるため、保持テーブル３１の吸引保持が解除されても、隣り合うチップＣの間隙が維持された状態で固定される。このようにして、ウェーハＷが個々のチップＣに分割されて、チップＣ間に間隙が形成された被洗浄物ＷＵが形成される。各チップ側面Ｃａからは改質層表層が露出されており、改質層表層には改質層屑Ｄが発生している。
【００２７】
次に、図７Ａに示すように、チップ間保持ステップの後には載置ステップが実施される。載置ステップでは、洗浄液で満たされた洗浄槽１１内に被洗浄物ＷＵが載置されて、洗浄液に被洗浄物ＷＵが浸漬される。これにより、被洗浄物ＷＵのチップＣと超音波発振手段１２とが洗浄槽１１の底部１５を挟んで対向されている。また、洗浄液には、超音波洗浄の洗浄効果を高める界面活性剤が所定の濃度で含有されている。
【００２８】
次に、図７Ｂに示すように、載置ステップの後には洗浄ステップが実施される。洗浄ステップでは、超音波発振手段１２から超音波が洗浄槽１１の底部１５を介して洗浄液中に伝搬され、洗浄液中でキャビテーションを発生させながらチップ側面Ｃａに作用する。洗浄液には、上記したように界面活性剤が含有されており、より超音波洗浄に適した状態になっている。このため、超音波洗浄によるキャビテーションと界面活性剤との相乗効果によってチップ側面Ｃａに形成された改質層屑Ｄが良好に引き剥がされる。このように、洗浄槽１１の洗浄液中に被洗浄物ＷＵを浸漬させて、複数のチップＣを同時に超音波洗浄するため、洗浄時間を短縮することができる。
【００２９】
なお、超音波洗浄後の被洗浄物ＷＵは、スピンナーテーブル（不図示）に搬送されて、純水を吹き付けながらスピンナー洗浄される。これにより、被洗浄物ＷＵに残った界面活性剤や改質層屑Ｄが洗い流される。
【００３０】
（実験例）
以下、実験例について説明する。実験例では、洗浄条件を変えて被洗浄物ＷＵ（図３参照）を洗浄して、洗浄後のチップ側面Ｃａ（図３参照）に残存する改質層屑Ｄ（図３参照）の線密度を確認した。線密度は、洗浄後のチップ側面Ｃａに粘着テープを押し付けて、改質層屑Ｄが転写された粘着テープに画像処理を施すことにより算出した。洗浄条件としては、洗浄無し、スピンナー洗浄、超音波洗浄の３種類の洗浄方法を実施した。スピンナー洗浄では純水を用いて洗浄し、超音波洗浄では１１［ｌ］の純水中に界面活性剤ａ−ｄの原液を５０［ｍｌ］を添加した洗浄液を個別に用意して、２０［ｋＨｚ］の周波数で超音波洗浄した。界面活性剤ａとしてステイクリーン−Ａ（株式会社ディスコ社製）、界面活性剤ｂとしてジョイ（登録商標）、界面活性剤ｃとして試作液（株式会社ディスコ社製）、界面活性剤ｄとしてママレモン（登録商標）を使用した。
【００３１】
この結果、図８に示すような結果が得られた。洗浄無しの場合とスピンナー洗浄の場合には、チップ側面Ｃａに残存する改質層屑Ｄの線密度が高くなった。これに対し、界面活性剤を添加した洗浄液による超音波洗浄ではチップ側面Ｃａに残存する改質層屑Ｄの線密度が大幅に減少された。特に、界面活性剤ｂ、ｄでは、界面活性剤ａ、ｃと比較しても、改質層屑Ｄの線密度が減少することが確認された。このように、超音波洗浄と界面活性剤とを組み合わせることで、チップ側面Ｃａの改質層表層の改質層屑Ｄを良好に洗浄可能なことが確認された。
【００３２】
以上のように、本実施の形態の洗浄方法では、界面活性剤を含有した洗浄液に被洗浄物ＷＵが浸漬され、被洗浄物ＷＵの隣接するチップＣ間が洗浄液で満たされる。チップＣ間の洗浄液に超音波が加えられることで、超音波洗浄と界面活性剤の相乗効果によってチップ側面Ｃａから改質層屑Ｄが良好に引き剥がされる。また、被洗浄物ＷＵからチップＣを１つずつピックアップして個別に洗浄する方法と比較して、被洗浄物ＷＵの全てのチップＣを同時に洗浄することができるため、洗浄時間を大幅に短縮することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３４】
例えば、上記した実施の形態において、洗浄槽１１の外部に超音波発振手段１２が取り付けられる構成にしたが、この構成に限定されない。超音波発振手段１２は洗浄液に対して超音波を発生可能な位置に取り付けられていればよく、例えば、洗浄槽１１の内部に取り付けられてもよい。
【００３５】
また、上記した実施の形態において、改質層屑Ｄは、チップ側面Ｃａの改質層表層で発生した屑に限らず、チップＣの分割時に生じた屑を含んでもよい。
【００３６】
また、上記した実施の形態において、分割ステップでは保持部材Ｔを拡張するエキスパンドによってウェーハＷを分割する構成にしたが、この構成に限定されない。分割ステップは、ウェーハＷを改質層Ｗａを分割起点として個々のチップＣに分割可能であればよく、ブレーキングによってウェーハＷを個々のチップＣに分割してもよい。
【００３７】
また、上記した実施の形態において、チップ間保持ステップではヒートシュリンクによって弛みＴａを除去することで、隣り合うチップＣの間隙を保持するように構成したが、この構成に限定されない。チップ間保持ステップは、個々のチップＣの間隙を保持可能であればよく、保持部材Ｔに対して環状フレームを貼り替えることでチップＣの間隙を保持するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記した実施の形態において、載置ステップでは洗浄槽１１の底部１５に被洗浄物ＷＵを載置する構成にしたが、この構成に限定されない。載置ステップでは、洗浄液で満たされた洗浄槽１１内に被洗浄物ＷＵが浸漬されればよく、洗浄槽１１の底部１５から上方に離間した位置で被洗浄物ＷＵが支持されていてもよい。
【００３９】
また、上記した実施の形態において、保持部材Ｔを介して複数のチップＣが環状フレームＦに支持される構成にしたが、この構成に限定されない。複数のチップＣは保持部材Ｔに貼着されて一体となっていればよく、保持部材Ｔに環状フレームＦが貼着されていなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、本発明は、分割後のチップ側面に改質層屑を残存させることなく、洗浄時間を短縮することができるという効果を有し、特に、分割後の被洗浄物を洗浄する洗浄方法に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  洗浄装置
１１  洗浄槽
１２  超音波発振手段
１５  洗浄槽の底部
１６  洗浄槽の側部
Ｃ  チップ
Ｃａ  チップ側面
Ｄ  改質層屑
Ｔ  保持部材
Ｗ  ウェーハ
Ｗａ  改質層
ＷＵ  被洗浄物
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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