多層ウェハレベル接合体の低ストレスダイシング技術

摘要

従来、MEMSウェハのダイシングにはダイヤモンドブレードが用いられてきたが、接触式のダイシング手法であるため加工時のストレスが大きく、脆弱構造を有するMEMS用のダイシングに適しているとは言い難かった。また，加工時に掛かる負荷だけでなく、ブレードを冷却し研磨粉を取り除くために研削水をかけ続ける必要があり、これによるMEMS構造内へのゴミの進入および乾燥時の貼りつきが問題となっていた。このようなことを避けるため、一般的にダイシング前にレジストで構造を保護する等の対策が立てられるが、そのために余計な工程が複数必要になりMEMS設計時の制約となっている。このような背景から，MEMSに適した低ストレスかつドライでゴミの発生しない新たなダイシング手法の登場が望まれている。低ストレスを実現するためには非接触のダイシング手法を用いる必要がある。レーザーアブレーションによる方法が候補の一つであるが、この手法ではデブリの発生が避けられないためダイシング後に洗浄を行わねばならない。グリーンレーザーとウォーターガイドを用いたレーザーマイクロジェットと呼ばれる手法を用いれば、デブリを洗い流しながら加工できるが、これはMEMSへの水の進入が問題となる。これらの問題を完全に解決する手法として内部加工を利用するステルスダイシングが期待されているが、Si以外のウェハへの対応はまだ十分ではく、装置が非常に高額である。我々は積層構造MEMSウェハをレーザーによってデブリなしに低ストレスで分割する技術開発を進めてきた。MEMSの代表的な構造はガラス／Si接合体である。本研究ではNd:YVO_4レーザー、Ybファイバーレーザーを用いて、テンパックスガラスウェハやSiウェハに内部加工を施し、その割断に必要な曲げ応力を測定した。また、CO_2レーザーをガラスウェハ表面に照射し熱応力を加えることでチップへの分割を試みた。これらの実験で得られた最適な条件で積層構造試料の割断を行ったのでそれらについて述べる。