JP2012222016A

JP2012222016A - 粉塵除去方法

Info

Publication number: JP2012222016A
Application number: JP2011083359A
Authority: JP
Inventors: Yasukichi Yuhira; 泰吉湯平
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】ウエーハの分割溝に滞留している粉塵を除去可能な粉塵除去方法を提供することである。
【解決手段】外周部が環状フレームに貼着された粘着テープ上に貼着され、複数の分割溝により個々のデバイスに分割されたウエーハの該分割溝から粉塵を除去する粉塵除去方法であって、ウエーハが貼着された粘着テープ側を下方に露出するフレーム支持工程と、商用交流電源と、該商用交流電源の交流電圧を高圧交流電圧に変換する電圧変換器と、該高圧交流電圧の周波数を調整する周波数調整器と、該周波数調整器に接続された複数の放電端子を備えた放電器とから構成される放電手段の該放電器を該粘着テープの下方に位置付けて放電し、該分割溝に滞留した粉塵を強制的に排出する放電工程と、ウエーハの表面を洗浄して排出した粉塵をウエーハの表面から除去する洗浄工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、内部に形成された改質層を起点として個々のデバイスに分割されたウエーハの分割溝から粉塵を除去する粉塵除去方法に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成された半導体ウエーハは、裏面が研削されて所定の厚さに加工された後、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

ウエーハの分割にはダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを。３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。

一方、近年では、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザビームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後ブレーキング装置によりウエーハに外力を付与してウエーハを割断し、個々のデバイスへと分割する方法が提案されている（例えば、特許第３４０８８０５号公報参照）。

レーザ加工装置による改質層の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、改質層の幅を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができる。

特許第３４０８８０５号公報

ウエーハ内部に改質層を形成してからブレーキング装置によりウエーハに外力を付与してウエーハを個々のデバイスに分割すると、分割されたデバイスの側面に残存している改質層から粉塵が飛散してデバイスの表面に付着し、後工程を汚染し電極の結線に支障をきだす等の問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブレーキング装置により改質層を起点として分割されたデバイスの側面に付着している粉塵を分割溝から除去することのできる粉塵除去方法を提供することである。

本発明によると、外周部が環状フレームに貼着された粘着テープ上に貼着され、複数の分割溝により個々のデバイスに分割されたウエーハの該分割溝から粉塵を除去する粉塵除去方法であって、ウエーハが貼着された粘着テープ側を下方に露出するように環状フレームを支持するフレーム支持工程と、商用交流電源と、該商用交流電源の交流電圧を高圧交流電圧に変換する電圧変換器と、該高圧交流電圧の周波数を調整する周波数調整器と、該周波数調整器に接続された複数の放電端子を備えた放電器とから構成される放電手段の該放電器を該粘着テープの下方に位置付けて放電し、該分割溝に滞留した粉塵を強制的に排出する放電工程と、ウエーハの表面を洗浄して排出した粉塵をウエーハの表面から除去する洗浄工程と、を具備したことを特徴とする粉塵除去方法が提供される。

本発明によると、粘着テープの下方に放電器を位置付けて放電して分割溝に滞留している粉塵を強制的に排出し、その後ウエーハの表面に付着した粉塵を洗浄工程において洗浄するので、デバイスの側面に滞留した粉塵を効果的に除去することができ、後工程を汚染することがない。

改質層形成工程を説明する斜視図である。レーザビーム照射ユニットのブロック図である。全ての分割予定ラインに沿ってウエーハ内部に改質層が形成された状態の粘着テープを介して環状フレームに支持されたウエーハの斜視図である。分割装置（ブレーキング装置）の斜視図である。ウエーハ分割工程の説明図である。粉塵排出装置の全体斜視図である。放電実施中の粉塵排出装置の斜視図である。スピンナ洗浄装置の斜視図である。洗浄工程実施中のスピンナ洗浄装置の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、半導体ウエーハ１１の内部に分割予定ライン１３に沿って改質層を形成している状態の斜視図が示されている。

半導体ウエーハ１１は、例えば、厚さが１００μｍのシリコンウエーハから構成されており、その表面には格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にそれぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。半導体ウエーハ１１は、外周部が環状フレームＦに貼着された粘着テープＴに貼着され、ウエーハユニット２５としてハンドリングされる。

レーザ加工装置のレーザビーム照射ユニット６は、図２のブロック図に示すように、ＹＡＧレーザ発振機或いはＹＶＯ４レーザ発振器等のレーザビーム発振手段８と、レーザビーム発振手段から発振されたレーザビームを変調するレーザビーム変調手段１０と、集光器（レーザヘッド）１８とから構成される。

レーザビーム変調手段１０は、繰り返し周波数設定手段１２と、レーザビームパルス幅設定手段１４と、レーザビーム波長設定手段１６とを含んでいる。レーザビーム変調手段１０を構成する繰り返し周波数設定手段１２、レーザビームパルス幅設定手段１４及びレーザビーム波長設定手段４２は周知の形態のものであり、本明細書においてはその詳細な説明を省略する。

改質層形成工程を実施するには、ウエーハユニット２５をレーザ加工装置２のチャックテーブル４上に搭載し、環状フレームＦを図示しないクランプによりクランプして固定する。

そして、レーザビーム照射ユニット６の集光器１８でウエーハ１１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を分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の内部に位置づけ、集光器１８からレーザビームを照射しながらチャックテーブル４を矢印Ｘ１方向に加工送りして、ウエーハ１１の内部に改質層１７を形成する。

分割予定ライン１３のピッチずつウエーハ１１を矢印Ｘ１方向に直交する割り出し送り方向に割り出し送りしながら、第１の方向に伸長する全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の内部に改質層１７を形成する。

次いで、チャックテーブル４を９０度回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の内部に改質層１７を形成する。全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ内部に改質層１７を形成した状態の斜視図が図３に示されている。

この改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。

光源：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザ
波長：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
パルス出力：１０μＪ
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒

このように全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１内部に改質層１７を形成してから、図４に示す分割装置（ブレーキング装置）２０を用いて半導体ウエーハ１１を改質層１７が形成されたストリート１３に沿って個々のチップ（デバイス）に分割するウエーハ分割工程を実施する。

図４に示す分割装置２０は、環状フレームＦを保持するフレーム保持手段２２と、フレーム保持手段２２に保持された環状フレームＦに装着された粘着テープＴを拡張するテープ拡張手段２４を具備している。

フレーム保持手段２２は、環状のフレーム保持部材２６と、フレーム保持部材２６の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ２８から構成される。フレーム保持部材２６の上面は環状フレームＦを載置する載置面２６ａを形成しており、この載置面２６ａ上に環状フレームＦが載置される。

そして、載置面２６ａ上に載置された環状フレームＦは、クランプ２８によってフレーム保持部材２６に固定される。このように構成されたフレーム保持手段２２はテープ拡張手段２４によって上下方向に移動可能に支持されている。

テープ拡張手段２４は、環状のフレーム保持部材２６の内側に配設された拡張ドラム３０を具備している。この拡張ドラム３０は、環状フレームＦの内径より小さく、該環状フレームＦに装着された粘着テープＴに貼着される半導体ウエーハ１１の外径より大きい内径を有している。

拡張ドラム３０はその下端に一体的に形成された支持フランジ３２を有している。テープ拡張手段２４は更に、環状のフレーム保持部材２６を上下方向に移動する駆動手段３４を具備している。この駆動手段３４は支持フランジ３２上に配設された複数のエアシリンダ３６から構成されており、そのピストンロッド３８がフレーム保持部材２６の下面に連結されている。

複数のエアシリンダ３６から構成される駆動手段３４は、環状のフレーム保持部材２６をその載置面２６ａが拡張ドラム３０の上端と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム３０の上端より所定量下方の拡張位置の間を上下方向に移動する。

以上のように構成された分割装置２０を用いて実施する半導体ウエーハ１１の分割工程について図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して説明する。図５（Ａ）に示すように、半導体ウエーハ１１を粘着テープＴを介して支持した環状フレームＦを、フレーム保持部材２６の載置面２６ａ上に載置し、クランプ２８によってフレーム保持部材２６を固定する。このとき、フレーム保持部材２６はその載置面２６ａが拡張ドラム３０の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。

次いで、エアシリンダ３６を駆動してフレーム保持部材２６を図５（Ｂ）に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材２６の載置面２６ａ上に固定されている環状フレームＦも下降するため、環状フレームＦに装着された粘着テープＴは拡張ドラム３０の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。

その結果、粘着テープＴに貼着されている半導体ウエーハ１１には放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ１１に放射状に引張力が作用すると、ストリート１３に沿って形成された改質層１７は強度が低下されているので、この改質層１７が分割基点となって半導体ウエーハ１１は改質層１７に沿って破断され、個々の半導体チップ（デバイス）１５に分割される。

分割装置２０により個々のデバイス１５に分割されたウエーハ１１では、ウエーハの分割溝に改質層１７からの粉塵が滞留している。この粉塵をウエーハ１１の分割溝から強制的に排出する粉塵排出装置について図６及び図７を参照して説明する。

図６を参照すると、粉塵排出装置４０の全体構成を示す斜視図が示されている。粉塵排出装置４０は、ウエーハユニット２５を支持する支持プレート４２を有している。支持プレート４２はウエーハユニット２５のウエーハ１１を収容する大きさの開口４３と、複数の吸引孔４５と、一対のピン４４，４６を有しており、ロッド４８によりＸ軸移動ブロック５０に取り付けられている。

Ｘ軸移動ブロック５０は、Ｚ軸移動ブロック５２に形成された一対のガイドレール５４に沿ってＸ軸方向に移動可能にＺ軸移動ブロック５２に装着されている。パルスモータ５６と、一端がパルスモータ５６に連結され他端が部材５８により回転可能に支持された図示しないボールねじとからなるＸ軸移動機構６０により、Ｘ軸移動ブロック５０はＸ軸方向に移動される。

Ｚ軸移動ブロック５２は、Ｙ軸移動ブロック６２に形成された一対のガイドレール６４に沿ってＺ軸方向に移動可能にＹ軸移動ブロック６２に装着されている。ボールねじ６６とパルスモータ６８とから構成されるＺ軸移動機構７０により、Ｚ軸移動ブロック５２は一対のガイドレール６４に案内されてＺ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック６２は、固定ブロック７２に形成された一対のガイドレール７４に沿ってＹ軸方向に移動可能なように固定ブロック７２に装着されている。ボールねじ７６とパルスモータ７８とから構成されるＹ軸移動機構８０により、Ｙ軸移動ブロック６２は一対のガイドレール７４に案内されてＹ軸方向に移動される。

粉塵排出装置４０は放電ユニット８２を備えている。放電ユニット８２は、ケーシング８４と、ケーシング８４上に搭載された複数の放電端子８８を有する放電器８６を含んでいる。放電器８６は、周波数調整器９４、電圧変換器９２を介して１００Ｖの商用電源９０に接続されている。

本実施形態では、１００Ｖの商用電源９０の交流を電圧変換器９２により５．５ｋＶの高圧交流電流に変換し、周波数調整器９４により商用電源９０の周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）を２３Ｈｚの周波数に変換して、放電器８６に供給する。

このように構成された粉塵排出装置４０において、ウエーハユニット２５をフレーム保持プレート４２上に搭載し、吸引孔４５によりウエーハユニット２５を吸引保持する。ウエーハユニット２５の支持プレート４２上への搭載には、環状フレームＦの切欠き１９，２１をピン４４，４６に当接させてウエーハユニット２５を位置決めする。

そして、Ｙ軸移動機構８０、Ｘ軸移動機構６０及びＺ軸移動機構７０を駆動して、図７に示すように、フレーム支持プレート４２に支持されたウエーハユニット２５のウエーハ１１を、粘着テープＴ及びフレーム支持プレート４２の開口４３を介して放電器８６の真上に位置付ける。

そして、放電器８６を２３Ｈｚの周波数で５．５ｋＶの高電圧を印加して駆動すると、放電器８６の放電端子８８に放電が発生し、この放電の衝撃によりウエーハ１１の分割溝に滞留している粉塵が強制的に排出される。

Ｙ軸移動機構８０を駆動することにより、ウエーハユニット２５をＹ軸方向に移動して、全ての分割溝に滞留している粉塵を強制的に排出する。このように分割溝から強制的に排出された粉塵はウエーハ表面に付着する。

よって、本発明の粉塵除去方法では、ウエーハ１１の分割溝から粉塵を排出した後、図８及び図９に示されているスピンナ洗浄装置１００によりウエーハ１１を洗浄してウエーハ表面から粉塵を除去した後、スピン乾燥する。

図８に示す洗浄装置１００は、スピンナテーブル機構１０２と、スピンナテーブル機構１０２を包囲して配設された洗浄水受け機構１０４を具備している。スピンナテーブル機構１０２は、スピンナテーブル１０６と、スピンナテーブル１０６を回転駆動する電動モータ１０８と、電動モータ１０８を上下方向に移動可能に支持する支持機構１１０とから構成される。

スピンナテーブル１０６は多孔質材料から形成された吸着チャック１０６ａを具備しており、吸着チャック１０６ａが図示しない吸引手段に連通している。従って、スピンナテーブル１０６は、吸着チャック１０６ａにウエーハを載置し図示しない吸引手段により負圧を作用させることにより、吸着チャック１０６ａ上にウエーハ１１を吸引保持する。

スピンナテーブル１０６は、電動モータ１０８の出力軸１０８ａに連結されている。支持機構１１０は、複数の（本実施形態においては３本）の支持脚１１２と、支持脚１１２にそれぞれ連結され電動モータ１０８に取り付けられた複数（本実施形態においては３本）のエアシリンダ１１４とから構成される。

このように構成された支持機構１１０は、エアシリンダ１１４を作動することにより、スピンナテーブル１０６を図８に示す上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、図９に示す下降位置である作業位置に位置付け可能である。

洗浄水受け機構１０４は、洗浄水受け容器１１６と、洗浄水受け容器１１６を支持する３本（図８には２本のみ図示）の支持脚１１８と、電動モータ１０８の出力軸１０８ａに装着されたカバー部材１２０とから構成される。

洗浄水受け容器１１６は、円筒状の外側壁１１６ａと、底壁１１６ｂと、内側壁１１６ｃとから構成される。底壁１１６ｂの中央部には、電動モータ１０８の出力軸１０８ａが挿入される穴１０９が形成されており、内側壁１１６ｃはこの穴１０９の周辺から上方に突出するように形成されている。

また、底壁１１６ｂには廃液口１１７が設けられており、この廃液口１１７にドレンホース１２２が接続されている。カバー部材１２０は円板状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部１２０ａを備えている。

このように構成されたカバー部材１２０は、電動モータ１０８及びスピンナテーブル１０６が図９に示す作業位置に位置付けられると、カバー部１２０ａが洗浄水受け容器１１６を構成する内側壁１１６ｃの外側に隙間を持って重なり合うように位置付けられる。

スピンナ洗浄装置１００は、スピンナテーブル１０６に保持されたウエーハユニット２５を洗浄する洗浄手段１２４を具備している。洗浄手段１２４は、スピンナテーブル１０６に保持されたウエーハ１１に向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズル１２６と、洗浄水ノズル１２６を支持する概略Ｌ形状のアーム１２８と、アーム１２８に支持された洗浄水ノズル１２６を図８に示されたウエーハ搬入・搬出位置と、図９に示された作業位置との間で回動する正転・逆転可能なモータとから構成される。洗浄水ノズル１２６はアーム１２８を介して図示しない洗浄水源に接続されている。

スピンナ洗浄装置１００は、エア供給手段１３０を備えている。エア供給手段１３０は、スピンナテーブル１０６に保持された洗浄後のウエーハ１１に向けてエアを噴出するエアノズル１３２と、エアノズル１３２を支持するアーム１３４と、アーム１３４に支持されたエアノズル１３２を回動する正転・逆転可能なモータとから構成される。エアノズル１３２はアーム１３４を介して図示しないエア供給源に接続されている。

このように構成されたスピンナ洗浄装置１００によりウエーハユニット２５を洗浄するには、図８に示された状態でウエーハユニット２５をスピンナテーブル１０６上に搭載し、吸引手段を作動して吸着チャック１０６ａ上にウエーハユニット２５を吸引保持する。

そして、エアシリンダ１１４を作動することにより、スピンナテーブル１０６を図９に示す下降位置である作業位置に位置付ける。そして、洗浄水ノズル１２６を図９に示す洗浄位置に回動する。

ウエーハユニット２５の洗浄時には、洗浄水ノズル１２６から洗浄水を噴出しながらスピンナテーブル１０６を３００〜５００ｒｐｍで回転して、ウエーハユニット２５をスピン洗浄する。ウエーハユニット２５をスピン洗浄すると、ウエーハ１１の表面に付着していた粉塵を洗い流して除去することができる。

洗浄終了後、洗浄水ノズル１２６を図８に示す待機位置に位置付けるとともに、アーム１３４を回動してエアノズル１３２をウエーハ１１上に位置付ける。エアノズル１３２からエアを噴出しながらスピンナテーブル１０６を２０００〜３０００ｒｐｍで回転することにより、洗浄後のウエーハユニット２５をスピン乾燥する。

１１半導体ウエーハ
１３分割予定ライン
１５デバイス
１７改質層
１８集光器
２０分割装置
２５ウエーハユニット
４０粉塵排出装置
４２支持プレート
８２放電ユニット
８６放電器
８８放電端子
１００スピンナ洗浄装置
１０６スピンナテーブル
１２６洗浄水ノズル
１３２エアノズル

Claims

外周部が環状フレームに貼着された粘着テープ上に貼着され、複数の分割溝により個々のデバイスに分割されたウエーハの該分割溝から粉塵を除去する粉塵除去方法であって、
ウエーハが貼着された粘着テープ側を下方に露出するように環状フレームを支持するフレーム支持工程と、
商用交流電源と、該商用交流電源の交流電圧を高圧交流電圧に変換する電圧変換器と、該高圧交流電圧の周波数を調整する周波数調整器と、該周波数調整器に接続された複数の放電端子を備えた放電器とから構成される放電手段の該放電器を該粘着テープの下方に位置付けて放電し、該分割溝に滞留した粉塵を強制的に排出する放電工程と、
ウエーハの表面を洗浄して排出した粉塵をウエーハの表面から除去する洗浄工程と、
を具備したことを特徴とする粉塵除去方法。
該放電工程において、該放電器をウエーハに対して相対的に移動してウエーハ全面に放電を施す請求項１記載の粉塵除去方法。