JP2005347675A - 微小な構造を有する素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 微小な構造を有する素子の製造方法に関し、微小な構造に損傷を与えることなくダイシングを行うことができ、切断された複数の素子をまとめて取り出すことができるようにすることを目的とする。
【解決手段】 微小な構造を有する素子の製造方法は、表面に微小な構造を有する板状部材１０を保持部材２６によってチャック２４に固定し、該板状部材１０の表面に温度変化により状態が変化する物質３６を塗布し、該物質３６を冷却して該物質を該板状部材の表面で固化し、該物質３６が固化された状態で該板状部材１０を複数の素子に切断し、個片化された素子を保持部材から取外す構成とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は微小な構造を有する素子の製造方法に関する。

微小な構造を有する素子はマイクロエレクトロニックデバイスとして知られており、例えば特公平７−１１４２８９号公報（特許文献１）はマイクロエレクトロニックデバイスの一例を開示している。微小な構造を有する素子の一例としては例えば超小型の光スイッチ、加速度センサ、ジャイロセンサなどに応用されているＭＥＭＳデバイスがある。ＭＥＭＳデバイスは基板（板状部材）の表面に微小な可動構造が設けられているものである。さらに、微小な構造を有する素子の一例としては例えば高周波（ＲＦ）領域で使用される素子がある。高周波（ＲＦ）領域で使用される素子では、基板（板状部材）の表面にエアーブリッジと呼ぶ微小な空中配線が施される。

微小な構造を有する素子の構造においては、板状部材に電気回路等が形成されるとともに、板状部材の表面に微小な構造が形成され、それから板状部材が砥石ブレードを使用したダイシングによって複数の素子（チップ）に分割される。ダイシングにおいては、板状部材は真空チャックに保持され、あるいは接着シートに固定された状態で真空チャックに保持され、砥石ブレードによって切断される。

砥石ブレードによるダイシングでは、機械的な振動や衝撃を受けて素子が破損しやすい問題がある。特に、微小な構造を有する素子では、振動や衝撃により、基板の表面に形成された微小な構造が破損しやすい。

そこで、本願の発明者は、微小な構造を有する素子の製造において、基板の表面に形成された微小な構造を保護又は補強しながらダイシングを行うことに着目した。

特開昭５９−１７２６４号公報（特許文献２）、特開２００１−３４５５３３号公報（特許文献３）、特開平１−１８８３０８号公報（特許文献４）、および、特開平１０−２３０４２９号公報（特許文献５）は、半導体ウエハを冷凍物により真空チャックに保持するようにしたダイシング方法を開示している。冷凍物は凹部を有するトレー状のホルダに配置される。トレー状のホルダは真空チャックに取付けられる。使用において、ホルダの凹部に半導体ウエハが挿入され、かつ、水やシリコーンオイル等の液体が入れられる。液体は半導体ウエハとホルダの凹部の底面との間に進入し、冷却（冷凍）することにより固化する。半導体ウエハはこの固化した冷凍物及びホルダによって真空チャックに固定される。

この方法によれば、接着シートを使用することなく、安全確実に精度の高い加工を行うことができる。また、水やシリコーンオイル等の液体を半導体ウエハの表面に塗布するようにすれば、その液体が半導体ウエハとホルダの凹部の底面との間で固化するとともに、半導体ウエハの表面においても固化し、それによって半導体ウエハの表面が冷凍物で覆われた状態でダイシングを行うことができる。

この方法では、ダイシングの完了後に冷却を停止して冷凍物を液体に融解させる。この後、個片化された複数のチップをホルダから取り外すことができる。しかし、個片化された複数のチップは１個ずつバラバラの状態となってしまい、分離された素子を後工程に移送する際に問題が生じる。例えば、バラバラの状態の素子は移送装置への自動移載が困難であり、また、基板への実装においても自動実装装置を使用することができなくなる。

特公平７−１１４２８９号公報 特開昭５９−１７２６４号公報 特開２００１−３４５５３３号公報 特開平１−１８８３０８号公報 特開平１０−２３０４２９号公報

本発明の目的は、微小な構造に損傷を与えることなくダイシングを行うことができ、切断された複数の素子をまとめて取り出すことができるようにした微小な構造を有する素子の製造方法を提供することである。

本発明による微小な構造を有する素子の製造方法は、表面に微小な構造を有する板状部材を保持部材によってチャックに固定し、該板状部材の表面に温度変化により状態が変化する物質を塗布し、該物質を冷却して該物質を該板状部材の表面で固化し、該物質が固化された状態で該板状部材を複数の素子に切断し、個片化された素子を保持部材から取外すことを特徴とするものである。

この構造によれば、板状部材の表面が固化された物質で覆われた状態で、そして、その物質が板状部材の表面の微小な構造内に進入して固化した状態で、ダイシングを行うことができるので、微小な構造を有する板状部材（および素子）はダイシング時に固化した物質によって保護又は補強され、砥石ブレードを使用したダイシングであっても微小な構造の損傷は防止される。さらに、ダイシングの完了後に、複数の素子を保持部材に保持された状態でまとめてハンドリングすることができる。

微小な構造に損傷を与えることなくダイシングを行うことができ、切断された複数の素子をまとめて取り出すことができる。従って、安定した機能を有する微小な構造を有する素子を得ることができ、微小な構造を有する素子の製造の歩留りを向上させることができる。

以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は微小な構造を有する素子を製造するための板状部材の一例を示す図である。図２は図１の板状部材を切断して得られた微小な構造を有する素子を示す図である。以下微小な構造を有する素子をＭＥＭＳデバイスを例として本発明を説明するが、本発明はＭＥＭＳデバイスの製造方法に限定されることなく、その他の微小な構造を有する素子の製造に適用することができる。

図１において、板状部材１０は複数の微小な構造を有する素子１２が作りこまれた基板からなる。板状部材１０には電気回路等が形成されるとともに、板状部材１０の表面には微小な可動構造が形成されている。板状部材１０は切断（ダイシング）されて複数の微小な構造を有する素子１２に分割される。図２は分割された１つの素子１２を示している。素子１２の表面には微小な構造１４が形成され、微小な構造１４は素子１２（及び板状部材１０）の表面に凹凸を提供する。ＭＥＭＳデバイスの場合には、微小な構造１４は微小な可動部分を含む。板状部材１０はシリコンウエハ１６とガラス基板１８との積層基板として形成されている。

図３は板状部材１０を切断するためのダイシング装置を示す図である。ダイシング装置２０は、送りテーブル２２に取付けられた真空チャック２４と、真空チャック２４に吸着固定された接着シート２６と、接着シート２６によって真空チャック２４に固定された板状部材１０を切断するための砥石ブレード２８とからなる。接着シート２６はベースシート２６ａに接着層２６ｂを設けたものであり、接着層２６ｂは紫外線の照射により粘着力が低下又はなくなる特性を有する接着剤からなる。

真空チャック２４は真空吸着溝３０を有し、真空源３２から真空吸着溝３０へ真空を導入することにより接着シート２６を真空チャック２４に固定することができ、板状部材１０は接着シート２６に接着、保持されて、接着シート２６によって真空チャック２４に固定される。

さらに、真空チャック２４は冷媒孔３４を有し、冷媒源３４から冷媒孔３４に冷媒を供給することにより真空チャック２４を冷却し、よって真空チャック２４を介して板状部材１０を冷却する。

板状部材１０の表面には温度変化により状態が変化する物質３６が塗布されている。物質３６は水やシリコーンオイル等の液体からなり、この液体を冷却することにより液体は固化して固体になり、冷却を停止することにより固体は融解して液体になる。物質３６は例えばノズル３８から板状部材１０の表面に塗布される。しかし、物質３６はノズル３８以外の手段により板状部材１０の表面に塗布されることができる。上記したように、板状部材１０の表面には凹凸を有する微小な構造１４が形成されているので、液体の物質３６は板状部材１０の表面を覆うばかりでなく、板状部材１０の表面の微小な構造１４の内部に入り込む。物質３６は板状部材１０の表面の微小な構造１４の内部に入り込んだ状態で固化されるので、ダイシングの間に微小な構造１４が動かないように板状部材１０の表面を保護又は補強する。従って、ダイシング時に振動や衝撃が発生しても、微小な構造１４は損傷することがない。また、切り屑や熱の排出のために大量の水をかけながらダイシングを行っても、その水流の衝撃により微小な構造１４は損傷することがない。これは、ＭＥＭＳデバイスに限定されることではなく、その他の微小な構造を有する素子、例えばエアーブリッジと呼ぶ微小な空中配線が施された高周波（ＲＦ）領域で使用する素子についても同様である。

図４は微小な構造を有する素子の製造方法の前半の工程を説明する図であり、図５は図４の工程に続く後半の工程を説明する図である。図４（Ａ）において、板状部材１０を接着シート２６に接着、保持させる。図４（Ｂ）において、板状部材１０を保持した接着シート２６を真空チャック２４に固定する。この場合、板状部材１０を保持した接着シート２６を真空チャック２４に載置し、真空源３２から真空吸着溝３０へ真空を導入することにより接着シート２６を真空チャック２４に固定する。

図４（Ｃ）において、温度変化により状態が変化する物質３６をノズル３８によって板状部材１０の表面に塗布する。図４（Ｄ）において、冷媒源３４から冷媒孔３４に冷媒を供給することにより真空チャック２４を冷却し、よって真空チャック２４を介して板状部材１０を冷却する。例えば、物質３６がシリコーンオイルの場合には、冷媒には水を使用する。物質３６が水の場合には、冷媒には冷凍回路で使用される冷媒を使用する。

図５（Ａ）において、物質３６が固化された状態で、板状部材１０を砥石ブレード２８によって切断し、複数の素子１２に個片化する。ダイシングは、送りテーブル２２を動かしながら、砥石ブレード２８を回転させることにより行われる。このとき、板状部材１０の表面が固化された物質３６で覆われ、そして、その物質３６が板状部材１０の表面の微小な構造１４内に進入して固化されているので、微小な構造１４を有する板状部材１０（および素子１２）はダイシング時に保護又は補強され、砥石ブレード２８を使用したダイシングであっても微小な構造１４の損傷は防止される。

図５（Ｂ）において、ダイシングが完了したら、物質３６の冷却を停止して物質３６を融解する。すなわち、冷媒源３４から冷媒孔３４への冷媒の供給を停止し、真空チャック２４及び板状部材１０の温度を自然に上昇させ、物質３６を固体状態から液体状態へ融解する。

図５（Ｃ）において、真空チャック２４の真空吸着溝３０への真空の導入を停止する。接着シート２６は真空チャック２４から解放される。複数の素子１２を接着シート２６とともに真空チャック２４から取り出す。この状態でも、複数の素子１２は接着シート２６に固定されており、バラバラになることなく、接着シート２６上で整列して保持されている。図５（Ｄ）において、適当な時期に素子１２を乾燥させ、液体の物質３６を素子１２から除去する。このようにして、ダイシングの完了後に、複数の素子１２を接着シート２６とともに真空チャック２４から取り出すことができるので、複数の素子１２をまとめて移送することができる。その後、接着シート２６に紫外線を照射することにより接着シート２６の接着力を弱め、素子１２を１つずつ接着シート２６から取り外すことができる。

図６は微小な構造を有する素子の製造方法の他の例を説明する図である。図６は、図４（Ａ）から図５（Ａ）の工程が実施された後の工程を示している。すなわち、図６（Ａ）に示す工程の前に、表面に微小な構造１４を有する板状部材１０を接着シート（保持部材）２６によって真空チャック２４に固定し（図４（Ａ）、図４（Ｂ））、板状部材１０の表面に温度変化により状態が変化する物質３６を塗布し（図４（Ｃ））、物質３６を冷却して物質３６を板状部材１０の表面で固化し（図４（Ｄ））、物質３６が固化された状態で板状部材１０を複数の素子１２に切断する工程が実施されている。

図６（Ａ）においては、板状部材１０を複数の素子１２に切断した後で、真空チャック２４をダイシング装置２０の送りテーブル２２から取り外す。接着シート２６及び板状部材１０は真空チャック２４とともに送りテーブル２２から取り外される。この状態では、板状部材１０の表面に塗布した物質３６は融解させることなく固化した状態にある。従って、板状部材１０をその表面に塗布した物質３６を融解させることなく取り扱うことができるようになる。

この状態で、真空チャック２４を通して接着シート２６に紫外線を照射する。ここでは、真空チャック２４は紫外線を透過する材料で作られている。接着シート２６の接着層は紫外線の照射により粘着力が低下またはなくなる。

図６（Ｂ）において、板状部材１０の表面に塗布した物質３６を融解させることなく、素子１２をハンドラ４０によって接着シート２６から取り外す。素子１２の取り外しに際しては、冷却機能を有するハンドラ４０を用いることで素子１２の表面の物質３６を固化状態に維持しながら移送、実装を行うことができる。

図６（Ｃ）において、素子１２をハンドラ４０によって移送する。図６（Ｄ），（Ｅ）において、移送された素子１２をハンドラ４０によって回路基板４２に実装する。ハンドラ４０が素子１２を離せば、自然に冷却が終了したことになり、素子１２の表面の物質３６は液体に戻る。この状態で素子１２を乾燥させればよい。このようにして、板状部材１０を複数の素子１２に切断した後に物質３６の冷却を停止せずに後工程へ移行し、素子１２が保護又は補強された状態で移送及び実装を行うことができる。

温度変化により液体から固体へ、又は固体から液体へと変化する物質３６を利用して微小な可動部分や微小な構造を固定し、物質３６とは異なる方法あるいは材料（接着シート２６）で板状部材１０全体を固定して加工を行うため、個片化された素子１２は初期配列の状態を維持したままの状態を保つことが可能となり、自動機を使用してのハンドリングを容易に実施することができる。

加工終了後も微小な可動部分や微小な構造の周囲の物質３６を固体状態に保ったままで移送や実装を行えるので、ハンドリングや移動および実装時に発生する振動や衝撃により微小可動部や微小構造部が動くことがないため、素子１２の破損が発生しない。その後、微小な可動部分や微小な構造を固定している物質３６を液体に戻し、乾燥する。

以上説明したように、本発明によれば、微小な可動部分を有するＭＥＭＳデバイスや微小な空中配線を有する素子等の素子のダイシングやその後のダイボンディング等の実装工程において、微小な可動部分や微小な空中配線に損傷を与えることなく素子を製造することができる。

図１は微小な構造を有する素子を製造するための板状部材の一例を示す図である。 図２は図１の板状部材を切断して得られた微小な構造を有する素子を示す図である。 図３は板状部材を切断するためのダイシング装置を示す図である。 図４は微小な構造を有する素子の製造方法の前半の工程を説明する図である。 図５は図４の工程に続く後半の工程を説明する図である。 図６は微小な構造を有する素子の製造方法の他の例を説明する図である。

符号の説明

１０…板状部材
１２…素子
１４…微小な構造
２０…ダイシング装置
２２…送りテーブル
２４…真空チャック
２６…接着シート
２８…砥石ブレード
３０…真空吸着溝
３４…冷媒孔
３６…状態が変化する物質
３８…ノズル
４０…ハンドラ
４２…回路基板

Claims (5)

1. 表面に微小な構造を有する板状部材を保持部材によってチャックに固定し、
   該板状部材の表面に温度変化により状態が変化する物質を塗布し、
   該物質を冷却して該物質を該板状部材の表面で固化し、
   該物質が固化された状態で該板状部材を複数の素子に切断し、
   個片化された素子を保持部材から取外す、
   ことを特徴とする微小な構造を有する素子の製造方法。
2. 該保持部材は接着シートからなることを特徴とする請求項１に記載の微小な構造を有する素子の製造方法。
3. 該板状部材を複数の素子に切断した後で、該物質を融解し、該複数の素子を該保持部材とともに移送することを特徴とする請求項２に記載の微小な構造を有する素子の製造方法。
4. 該板状部材を複数の素子に切断した後で、該物質が固化された状態で該複数の素子を該保持部材とともに移送することを特徴とする請求項２に記載の微小な構造を有する素子の製造方法。
5. 該物質が固化された状態で、該移送された素子を保持部材から取り外して素子を実装することを特徴とする請求項４に記載の微小な構造を有する素子の製造方法。

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