ダイシング装置およびダイシング方法
【課題】薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができるダイシング装置およびダイシング方法を提供する。
【解決手段】半導体ウェハ６を回転するブレード１３によって切削することにより個片の半導体チップ６ａに分割するダイシング装置において、ラバールノズルを用いてブレード１３に対して洗浄水の凍結粒子２０ａ、過冷却状態の液滴２０ｂを含む洗浄媒体２０を噴射するアイスブラストノズル１５を配設し、ブレード１３による半導体ウェハ６切削加工部位やブレード１３の側面に対して噴射する。これにより、冷却効果とともにブレード１３へ微細な有機異物が付着することによる目詰まりを防止して、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができる。
【解決手段】半導体ウェハ６を回転するブレード１３によって切削することにより個片の半導体チップ６ａに分割するダイシング装置において、ラバールノズルを用いてブレード１３に対して洗浄水の凍結粒子２０ａ、過冷却状態の液滴２０ｂを含む洗浄媒体２０を噴射するアイスブラストノズル１５を配設し、ブレード１３による半導体ウェハ６切削加工部位やブレード１３の側面に対して噴射する。これにより、冷却効果とともにブレード１３へ微細な有機異物が付着することによる目詰まりを防止して、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング装置およびダイシング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に使用される半導体素子は、円板状の半導体ウェハに複数個分の機能回路を一括して作り込んだ後、この半導体ウェハを個片毎に分割するダイシング工程を経て製造される。ダイシング工程は、従来より一般に高速回転するダイシングブレードを用いて、半導体ウェハを素子毎の区分線であるスクライブラインに沿って切削することにより行われる。この工程に用いられるダイシング装置では、ダイシングブレードによる切削部位に研削液が供給され、これにより切削屑を加工部位から排出するとともに、切削によって生じた熱によってダイシングブレードやウェハシートが過熱されることによる切削不良を防止するようにしている（特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、圧縮空気を冷気と熱気とに分離する冷却気体発生器を用いて、研削水を低温に冷却するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２０９８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで近年半導体素子の薄型化が進展し、数十μｍ程度の極薄の半導体素子が用いられるようになっている。このためダイシング工程においても、同様の厚みの半導体ウェハを対象としてダイシングを行うことが求められている。しかしながら、粘着シートに貼着されたこのような極薄の半導体ウェハをダイシングブレードを用いて切断するに際しては、以下に述べるような課題がある。
【０００４】
切削対象の半導体ウェハが薄い場合には、切削過程においてダイシングブレードに付着する粘着シートの樹脂成分の残留度合いが増大する。すなわち、半導体ウェハの厚みが大きい場合には、切削過程においてダイシングブレードに付着した樹脂成分は半導体ウェハ自体との摩擦によって除去される割合が大きいのに対し、半導体ウェハが薄い場合には、付着した樹脂成分は半導体ウェハとの摩擦によって除去されずに相当部分が残留する。この結果、ダイシングブレードの目詰まりが進行しやすくなり、切削部位における欠けの多発など切削性の低下が顕著となる。このように、従来のダイシング装置においては、薄型の半導体ウェハを対象とする場合には、良好な切削性を確保することが困難であるという課題があった。
【０００５】
そこで本発明は、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができるダイシング装置およびダイシング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】
【０００６】
本発明のダイシング装置は、半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング装置であって、ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハを保持するウェハテーブルと、前記ブレードが装着されたダイシングヘッドと、前記ウェハテーブルを前記ダイシングヘッドに対して相対移動させる移動手段と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射手段とを備え、前記凍結洗浄媒体噴射手段は、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射する。
【０００７】
本発明のダイシング方法は、半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング方法であって、ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハをウェハテーブルによって保持するウェハ保持工程と、前記ウェハテーブルを前記ブレードが装着されたダイシングヘッドに対して相対移動させることにより、半導体ウェハを回転する前記ブレードによって切削する切削工程と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射工程とを含み、前記凍結洗浄媒体噴射工程において、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラバールノズルを用いることにより洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成してブレードに対して噴射することにより、冷却効果とともにブレードへ微細な有機異物が付着することによる目詰まりを防止して、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイシング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルによる洗浄媒体の噴射状態の説明図、図３は本発明の一実施の形態のダイシング装置における作動流体供給部の配管系統図、図４は本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルの構造説明図、図５は本発明の一実施の形態のダイシング方法における切削異物洗浄の説明図、図６、図７は本発明の一実施の形態のダイシング装置におけるラバールノズルの配置状態の説明図、図８は本発明の一実施の形態のダイシング方法におけるブレード付着異物除去の説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して、ダイシング装置１の構成を説明する。ダイシング装置１は、複数の半導体チップが作り込まれた半導体ウェハを、高速回転するダイシングブレードによって切削することにより、半導体ウェハを個片の半導体チップに分割する機能を有するものである。図１においてウェハ装着部２は、ウェハテーブル３をテーブル移動機構４によってＸＹＺΘ方向に移動自在に保持した構成となっている。ウェハテーブル３の上面には、切削加工対象のワークを保持するためのウェハチャック機構３ａが設けられている。
【００１１】
本実施の形態においては、半導体ウェハ６を樹脂製のウェハシート７に貼着状態で保持し、さらにウェハシート７を円環状のウェハリング８に展張したウェハ冶具５が、切削加工対象のワークとして、ウェハチャック機構３ａに保持される。すなわち、ウェハテーブル３はウェハシート７に貼着された状態の半導体ウェハ６を保持する。ここでは、半導体ウェハ６として厚みが１００μｍ以下の薄型の半導体ウェハを対象としている。
【００１２】
ウェハテーブル３がテーブル移動機構４によってＹ方向に移動した位置は、ダイシング機構１０によるダイシング作業位置となっている。ダイシング機構１０は、回転駆動機構を内蔵したスピンドル部１１の端部にダイシングヘッド１２を設けて構成されている。ダイシングヘッド１２には、半導体ウェハ６を切削するための薄型砥石であるダイシングブレード１３（以下、単にブレード１３と記述する。）が、装着フランジ１４によって挟み込まれた状態で装着されている。
【００１３】
ウェハチャック機構３ａにウェハ冶具５を保持させた状態で、テーブル移動機構４を駆動してウェハテーブル３をＹ方向に移動させることにより、ウェハシート７に貼着された半導体ウェハ６はダイシングヘッド１２によるダイシング作業位置に位置決めされる。すなわち、テーブル移動機構４はウェハテーブル３をダイシングヘッド１２に対して相対移動させる移動手段となっている。なお移動手段としては、ウェハテーブル３を固定配置し、ダイシングヘッド１２をスピンドル部１１とともにウェハテーブル３に対して移動させる構成を用いてもよい。
【００１４】
ダイシング機構１０には、アイスブラストノズル１５およびアイスブラストノズル１５に作動流体を供給する作動流体供給部１６が付随して設けられており、アイスブラストノズル１５は、ブレード１３に対して洗浄媒体を噴射することにより、切削加工部位を冷却するとともに切削により発生した切削屑やブレード１３に付着する異物を除去して切削性を向上させる機能を有するものである。
【００１５】
半導体ウェハ６を個片に分割するダイシング過程においては、図２（ａ）に示すように、ブレード１３を矢印ａ方向に高速回転させて半導体ウェハ６に設定された個片の区画線であるスクライブライン６ｂに沿って切削を行いながら、半導体ウェハ６をブレード１３に対して矢印ｂ方向に相対移動させる。これにより、半導体ウェハ６におけるスクライブライン６ｂに沿って、数十μｍ程度の厚みのブレード１３によって半導体ウェハ６を厚み方向に貫通したダイシング溝６ｃが形成され、これにより半導体ウェハ６は個片の半導体チップ６ａに分割される。
【００１６】
前述のように、対象となる半導体ウェハ６は薄型ウェハであり、厚みｔ１は半導体ウェハ６を保持するウェハシート７の厚みｔ２よりも小さい。ブレード１３による半導体ウェハ６の切削においては、図２（ｂ）に示すように、ブレード１３の先端部は半導体ウェハ６を厚み方向に貫通して、ウェハシート７に部分的に切り込んだ形で切削が行われる。このため、ダイシング過程においては、半導体ウェハ６の成分であるシリコンが切削された切削屑やウェハシート７が部分的に切削されることによって発生した有機異物などの異物がスクライブライン６ｂに沿って生じてダイシング溝６ｃから排出される。これらの異物の一部は半導体ウェハ６の表面に付着するとともに、一部はブレード１３の先端部にも付着する。このような有機異物は、半導体ウェハ６に付着したものは製品品質を損なうため、またブレード１３に付着したものは目詰まりの原因となって切削性を低下させるため、いずれもダイシング過程において除去する必要がある。
【００１７】
しかしながらこのような異物のうち、有機異物はウェハシート７の主成分である樹脂と半導体ウェハ６とウェハシート７とを貼着するための粘着物質とが切削時に発生した熱によって軟化したものであり、半導体ウェハ６やブレード１３の表面に付着するとこれらを剥離させて除去するのは容易ではない。特に薄型の半導体ウェハ６を対象とする場合には、有機異物を高硬度の半導体ウェハ６によって研磨して除去する作用が小さいことから、有機異物の付着による影響はより顕著となる。そこで本実施の形態に示すダイシング装置１においては、このような除去難易度が高い有機異物を対象として、アイスブラストノズル１５による洗浄を適用することにより、良好な異物除去結果を得るようにしている。
【００１８】
すなわち、図２（ｂ）に示すように、アイスブラストノズル１５によって洗浄液（ここでは洗浄水）の凍結粒子２０ａ、過冷却状態の液滴２０ｂの双方またはどちらか一方を含む洗浄媒体２０を、ブレード１３において半導体ウェハ６と接触して切削する切削加工部位に対して噴射するようにしている。これにより、切削加工部位をウェハシート７ごと冷却するとともに、スクライブライン６ｂに生じた切削屑や有機異物などを除去するようにしている。洗浄媒体２０の半導体ウェハ６の入射角度や、半導体ウェハ６からの距離などの詳細は、個別の半導体ウェハ６を対象として実際にダイシングテストを行った試行結果に基づいて設定される。
【００１９】
次に、図３を参照して、作動流体供給部１６の配管系の構成を説明する。図３において、作動流体供給部１６には、洗浄水供給源２２およびエア供給源２１から、洗浄液として使用される水および噴射媒体として使用される圧縮空気がそれぞれ供給される。アイスブラストノズル１５に洗浄水と圧縮空気を供給する配管系について説明する。エア供給源２１に接続されたエア供給管２１ａは、レギュレータ２３、フィルタ２４、冷凍式エアドライヤ２５、および開閉バルブ２７を介してアイスブラストノズル１５に接続されている。開閉バルブ２７を開閉制御することにより、アイスブラストノズル１５に供給される圧縮空気がオンオフ制御される。
【００２０】
レギュレータ２３はエア供給配管２１ａに供給される圧縮空気の圧力を調整し、フィルタ２４は共給される圧縮空気の異物を濾過して除去する。冷凍式エアドライヤ２５は圧縮空気を冷却することにより水分を凍結させて除去する。エア供給配管２１ａに接続された温度センサ２６は、供給される圧縮空気の温度を検出する。レギュレータ２３を操作することにより、アイスブラストノズル１５に供給される圧力を所定の圧力に設定することができる。
【００２１】
洗浄水供給源２２に接続された洗浄水供給配管２２ａは定量吐出型のポンプ２８に接続されており、ポンプ２８は供給された洗浄水を定量吐出する。吐出された洗浄水は、吐出水配管２８ａを介して冷却ユニット３２に送給される。吐出水配管２８ａには、流量センサ２９、逆止弁３０、フィルタ３１が介設されている。流量センサ２９は吐出水配管２８ａを流れる洗浄液の流量を検出する。逆止弁３０は洗浄液の逆流を防止し、フィルタ３１は洗浄液中の異物を濾過して除去する。
【００２２】
冷却ユニット３２には冷媒循環部３３によって冷却される不凍液などの冷媒が循環しており、吐出水配管２８ａから送給された洗浄液は、冷却ユニット３２内を通過することによって所定の設定温度（本実施の形態においては、約５℃）に冷却され、この状態で冷水供給配管３２ａを介してアイスブラストノズル１５に供給される。このとき、流量センサ２９の検出結果に基づいて制御部（図示省略）によってポンプ２８の駆動を制御することにより、アイスブラストノズル１５には常に予め設定された規定流量の冷水が供給される。
【００２３】
次に図４を参照して、アイスブラストノズル１５の構造およびアイスブラストノズル１５による洗浄媒体２０の噴射態様について説明する。図４（ａ）に示すように、アイスブラストノズル１５は、円筒形状のノズル本体部１５ａを主体としており、ノズル本体部１５ａには長手方向に貫通して内部流路孔１７が形成されている。内部流路孔１７の上流側は、エア供給配管２１ａが接続されて圧縮空気（矢印ｃ）が導入される導入部１７ａとなっている。導入部１７ａの下流側には、内部流路孔１７の流路径が流れ方向に沿って絞られた縮径部１７ｂ、流路径が最も小さく絞られた喉部１７ｃ、流路径が拡大する拡径部１７ｄおよび流路径が漸増する加速冷却部１７ｅが圧縮空気の流れ方向に順次設けられている。
【００２４】
すなわち、上述構成のアイスブラストノズル１５は、縮径部１７ｂ、喉部１７ｃおよび拡径部１７ｄを有するラバールノズルを形成している。縮径部１７ｂ、喉部１７ｃおよび拡径部１７ｄの形状は、供給される圧縮空気が断熱膨張により低温に冷却されるように設定される。喉部１７ｃの上流側には、洗浄液を圧縮空気の流れと同方向に導入する液滴供給管１８が設けられており、冷水供給配管３２ａから予め設定された規定量で供給される冷却された洗浄水は、液滴供給管１８の先端部から微細な液滴１９の状態で下流側へ放出される。
【００２５】
導入部１７ａに０．２Ｍｐａ〜１ＭＰａ程度の圧力で供給された圧縮空気の流れは、縮径部１７ｂによって加速され（矢印ｄ）、音速程度の流速で喉部１７ｃを通過する。そして拡径部１７ｄを通過して拡径部１７ｄ内に移動することにより圧力が低下してさらに加速され（矢印ｅ）、断熱膨張により−１１０℃程度まで温度が低下する。そして液滴供給管１８の先端部から流出して圧縮空気の流れによって微粒化した液滴１９は、温度が低下した圧縮空気によって急激に冷却され、液滴１９が凍結した凍結粒子２０ａおよび液滴１９が過冷却のまま液滴の状態で存在する液滴２０ｂの双方またはどちらか一方が生成される。ここでは凍結粒子２０ａおよび液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群を形成させるようにしている。そしてこのような固液２相の噴霧粒子群を含む圧縮空気の流れである洗浄媒体２０は、徐々に拡径する加速冷却部１７ｅ内で加速されながら下流側へ高速で流動し（矢印ｆ）、アイスブラストノズル１５の先端部から噴射される。
【００２６】
上記構成において、アイスブラストノズル１５およびアイスブラストノズル１５に洗浄水、圧縮空気を供給するエア供給源２１、ポンプ２８は、洗浄液の凍結粒子２０ａおよび過冷却の液滴２０ｂを含む洗浄媒体を半導体ウェハ６のブレード１３による切削加工部位に対してアイスブラストノズル１５を介して噴射する凍結洗浄媒体噴射手段を構成する。そして、図６に示す例においては、凍結洗浄媒体噴射手段は、ラバールノズルを用いることにより洗浄水を微粒化するとともに、断熱膨張による急冷効果により洗浄水の凍結粒子２０ａおよび過冷却状態の液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群を形成するようにしている。このようなアイスブラストノズル１５は既に公知のものであり、その構成は特開２００７−７３６１５号公報に詳述されている。
【００２７】
なお、ラバールノズルを用いた凍結洗浄媒体噴射手段の構成としては、図４（ａ）に示す構成例以外にも、図４（ｂ）に示す構成例のものを用いることもできる（特開平１０−２２３５８７号公報参照）。すなわち図４（ｂ）に示すアイスブラストノズル１１５は、ノズル本体部１１５ａを長手方向に貫通して、内部流路孔１１７を形成した構成となっている。内部流路孔１１７の上流側は、エア供給配管３３ｂが接続されて圧縮空気（矢印ｇ）が導入される導入部１１７ａとなっている。導入部１１７ａの下流側には、内部流路孔１１７の流路径が流れ方向に沿って絞られた縮径部１１７ｂ、流路径が最も小さく絞られた喉部１１７ｃ、流路径が拡大する拡径部１１７ｄおよび流路径が漸増する加速冷却部１１７ｅが圧縮空気の流れ方向に順次設けられている。縮径部１１７ｂ、喉部１１７ｃおよび拡径部１１７ｄの形状は、アイスブラストノズル１５の場合と同様に、供給される圧縮空気が断熱膨張により低温に冷却されるように設定される。
【００２８】
すなわち導入部１１７ａに供給された圧縮空気の流れは、縮径部１１７ｂによって加速され（矢印ｈ）、音速程度の流速で喉部１１７ｃを通過する。そして拡径部１１７ｄを通過して拡径部２４ｄ内に移動することにより圧力が低下してさらに加速され（矢印ｉ）、断熱膨張により−１１０℃程度まで温度が低下する。喉部１１７ｃの上流側には、洗浄液を圧縮空気の流れと同方向に導入する液滴供給路１１８が開口した開口部１１８ａが縮径部１１７ｂの内側面に設けられており、冷水供給配管３２ａから供給される洗浄液は開口部１１８ａから微細な液滴１９の状態で放出される。
【００２９】
そして圧縮空気の流れによって微粒化した液滴１９は、温度が低下した圧縮空気によって急激に冷却され、アイスブラストノズル１５と同様に凍結粒子２０ａおよび過冷却状態の液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群が形成される。このような噴霧粒子を含む圧縮空気の流れである洗浄媒体２０は、徐々に拡径する加速冷却部１１７ｅ内で加速されながら下流側へ高速で流動し（矢印ｊ）、アイスブラストノズル１１５の先端部から噴射される。
【００３０】
次に図５を参照して、ブレード１３によって半導体ウェハ６を切削するダイシング過程におけるアイスブラストノズル１５の機能を説明する。図５（ａ）は、ブレード１３によって半導体ウェハ６を切削する切削加工部位４０における異物発生状態を模式的に示している。すなわち半導体ウェハ６をブレード１３によって切削する際には、図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ６を厚み方向に貫通するダイシング溝６ｃがスクライブライン６ｂに沿って形成され、このときブレード１３の先端部はウェハシート７の内部にまで進入する。
【００３１】
この溝形成時においては、半導体ウェハ６が切削された切削屑のほか、ウェハシート７の樹脂成分やウェハシート７の表面に形成された粘着層などの有機成分が切削時の熱によって軟化して細片となった有機異物７ａがスクライブライン６ｂに沿って発生し、半導体ウェハ６の表面に付着する。そしてこれとともに、ブレード１３の先端部の側面においても、有機異物７ｂの付着が発生し、ブレード１３の切削性能を低下させる原因となる目詰まりが発生する。
【００３２】
図５（ｂ）は、このように半導体ウェハ６の表面に有機異物７ａが付着した状態の切削加工部位４０に対して、アイスブラストノズル１５によって洗浄媒体２０を噴射した状態を示している。洗浄媒体２０の噴射により、切削加工部位４０の半導体ウェハ６およびウェハシート７は、凍結粒子２０ａや液滴２０ｂによって冷却され、ブレード１３による切削性が向上する。この冷却効果とともに、切削により半導体ウェハ６の成分が細片化して発生した切削屑や、有機異物７ａのうち半導体ウェハ６への付着力が小さいものが、圧縮空気の噴流や凍結粒子２０ａによる衝撃力によって除去される。
【００３３】
これらによって除去されずに半導体ウェハ６の表面に付着した状態となっている有機異物７ａに対しては、液滴２０ｂが作用する。すなわち、液滴２０ｂは過冷却状態にあることから、微細な有機異物７ａに接触すると急速に凍結固化する。そして複数の液滴２０ｂが有機異物７ａに付着堆積することにより、有機異物７ａは液滴２０ｂが凍結固化した氷結体２０ｃによって包み込まれ、固形物３４が生成される。このような固形物３４は有機異物７ａそのもののサイズと比較して格段に大きく広い受圧面積を有していることから、図５（ｃ）に示すように、洗浄媒体２０の噴射による外力によって容易に切削加工部位４０の半導体ウェハ６の表面から剥離脱落し、これにより有機異物７ａが半導体ウェハ６から除去される。すなわち、ここに示す例では、凍結洗浄媒体噴射手段は、洗浄媒体２０をブレード１３において半導体ウェハ６と接触して切削する切削加工部位４０に対して噴射することにより、切削加工部位４０をウェハシート７ごと冷却するとともに、スクライブライン６ｂに生じた切削屑や有機異物７ａなどの異物を除去するようにしている。
【００３４】
なお図１，図２に示す例においては、１つのアイスブラストノズル１５のみによって切削加工部位４０に対して洗浄媒体２０を噴射する例を示したが、図６に示すように、２つのアイスブラストノズル１５を配置するようにしてもよい。すなわち、図６に示す例においては、ブレード１３によって半導体ウェハ６を切削する切削加工部位４０をブレード１３の両面側から狙う位置にアイスブラストノズル１５が配置される。これにより、洗浄媒体２０を異物除去に最適な方向から切削加工部位４０に対して噴射することができ、異物除去性能が向上する。
【００３５】
また切削加工部位４０をアイスブラストノズル１５による洗浄の対象とすることに加えて、図７に示すようにブレード１３そのものを洗浄の対象とするようにしてもよい。ここでは、図５（ａ）に示す有機異物７ｂをブレード１３の表面から除去して目詰まりを防止するために、洗浄媒体２０を噴射する。すなわち、図７（ａ）に示すように、ブレード１３の回転方向における切削加工部位４０の下流側（ここでは切削加工部位４０から略４５度〜６０度時計回り方向に回転した位置）に、ブレード１３の外周端部を洗浄するブレード洗浄部位４１を設定し、このブレード洗浄部位４１を噴射狙い位置として、アイスブラストノズル１５を配置する。ここでは、ブレード１３の側面が異物除去対象となることから、２つのアイスブラストノズル１５をブレード１３の両面側から狙う位置に配置することが望ましい。
【００３６】
さらに本実施の形態においては、ブレード１３においてブレード洗浄部位４１と略対向する位置に、氷結異物剥離部４２を配置している。図７（ｂ）に示すように、氷結異物剥離部４２にはブレード１３の外周側の洗浄対象範囲が通過可能な剥離溝４３ａが設けられた剥離部材４３を備えており、剥離溝４３ａの内面にはブレード１３の側面に摺接する細毛のワイヤブラシ４４が植設されている。剥離部材４３を装着した状態でブレード１３を回転させることにより、ブレード１３の側面に付着した異物はワイヤブラシ４４の先端部によって掻き落とされて除去される。
【００３７】
図８は、アイスブラストノズル１５によるブレード付着異物除去を模式的に示している。前述のように、図８（ａ）は切削加工部位４０には発生してブレード１３の表面に付着した有機異物７ｂ（図５（ａ）参照）が、ブレード１３の回転によってブレード洗浄部位４１に到達した状態を示している。そしてこのような状態のブレード１３の表面に対して、図８（ｂ）に示すように、洗浄媒体２０がアイスブラストノズル１５によって噴射される。これにより、噴射された洗浄媒体２０に含まれる凍結粒子２０ａや液滴２０ｂがブレード１３の側面に衝突し、ブレード１３に付着した有機異物７ｂのうちブレード１３への付着力が小さいものが、圧縮空気や凍結粒子２０ａによる衝撃力によって除去される。
【００３８】
これらによって除去されずにブレード１３の表面の微細な凹凸に付着して目詰まり状態を生じさせている有機異物７ｂに対しては、液滴２０ｂが作用する。すなわち、液滴２０ｂは過冷却状態にあることから、微細な有機異物７ｂに接触すると急速に凍結固化する。そして複数の液滴２０ｂが有機異物７ｂに付着堆積することにより、有機異物７ｂは液滴２０ｂが凍結固化した氷結体２０ｃによって包み込まれ、固形物３４が生成される。
【００３９】
そしてこのようにして生成された固形物３４が氷結異物剥離部２４に到達することにより、図８（ｃ）に示すように、ブレード１３の表面に付着した状態の固形物３４は、剥離部材４３に植毛されたワイヤブラシ４４がブレード１３の表面に摺接することにより掻き落とされる。すなわち、単独で付着した状態ではワイヤブラシ４４によって掻き落とすことが困難な微細な有機異物７ｂでも、氷結体２０ｃによって包み込まれて固形物３４を形成することにより、ワイヤブラシ４４によって容易に掻き落とすことができる。
【００４０】
すなわち、ここに示す例において洗浄媒体噴射手段は、洗浄媒体２０をブレード１２において切削加工部位４０以外の部位に設定されたブレード洗浄部位４１に対して噴射することにより、ブレード１３に付着した微細な異物である有機異物７ｂを除去するようにしている。そして氷結異物剥離部２４は、ブレード１３に付着した有機異物７ｂの除去において、有機異物７ｂを包み込んだ過冷却の液滴２０ｂが凍結固化することによって生成した固形物３４をブレード１３から剥離させる剥離手段となっている。
【００４１】
なお剥離手段としては、ワイヤブラシ４４が植毛された剥離部材２５以外にも、スクレーパなどの剥離部材をブレード１３の側面に接触させる構成や、エアーナイフによって高圧エアをブレード１３の側面に対して斜め方向から吹き付ける方法などを用いることも可能である。このような方法を用いる場合においても、微細な有機異物７ｂを氷結体２０ｃによって包み込んで固形物３４を形成することにより、通常の方法では除去困難な有機異物を容易に剥離除去することが可能とる。
【００４２】
本発明のダイシング装置１は上記のような構成を備えており、ダイシング装置１を用いた半導体ウェハ６のダイシング方法、すなわち半導体ウェハ６を高速回転するブレード１３によってスクライブライン６ｂに沿って切削することにより、半導体ウェハ６を個片の半導体チップ６ａに分割するダイシング方法は、以下の各工程を含んで構成される。
【００４３】
すなわち、まずウェハシート７に貼着された状態の半導体ウェハ６を、図１に示すウェハテーブル３によって保持する（ウェハ保持工程）。次いで、テーブル移動機構４を駆動してウェハテーブル３をダイシング機構１０によるダイシング作業位置に移動させる。ここでテーブル移動機構４によってウェハテーブル３を所定の位置合わせ経路で移動させて、ブレード１３が装着されたダイシングヘッド１２に対して半導体ウェハ６を相対移動させることにより、半導体ウェハ６を高速回転するブレード１３によってスクライブライン６ｂに沿って切削する（切削工程）。
【００４４】
この切削工程においては、図２に示すように、アイスブラストノズル１５によってブレード１３に対して洗浄水の凍結粒子２０ａおよびまたは過冷却状態の液滴２０ｂを含む洗浄媒体２０を噴射する（洗浄媒体噴射工程）。この洗浄媒体噴射工程においては、ラバールノズルを用いたアイスブラストノズル１５により洗浄水を微粒化するとともに、断熱膨張による急冷効果により洗浄水の凍結粒子２０ａおよび過冷却状態の液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射するようにしている。このように、ラバールノズルを用いることにより、簡略な構成によって固液２相の噴霧粒子群を形成して洗浄媒体として用いることが可能となっている。
【００４５】
そして洗浄媒体噴射工程においては、洗浄媒体２０をブレード１３において半導体ウェハ６と接触して切削する切削加工部位４０に対して噴射することにより、切削加工部位４０をウェハシート７ごと冷却するとともに、スクライブライン６ｂに生じた切削屑や有機異物などの異物を除去するようにしている。さらに望ましくは、この洗浄媒体噴射工程において、洗浄媒体２０を切削加工部位４０以外の部位に設定されたブレード洗浄部位４１に対して噴射することにより、ブレード１３に付着した有機異物７ｂなどの微細な異物を除去する。
【００４６】
本実施の形態においては、この微細な異物の除去において、異物を包み込んだ過冷却の液滴２０ｂが凍結固化することによって生成した固形物３４を氷結異物剥離部２４によってブレード１３から剥離させる構成を採用している。このような構成を採用することにより、従来は除去することが困難であった微細な有機異物７ｂを効率よくブレード１３から除去することができる。
【００４７】
したがって切削過程において付着した微細な有機異物が残留することによるブレードの目詰まりが進行しやすい薄型の半導体ウェハ６を対象とする場合にあっても、一旦付着した有機異物を効率よく除去することにより、目詰まりに起因する切削性の低下を防止して、切削部位における欠けの発生などの不具合を防止することが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができるという効果を有し、半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング過程において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態のダイシング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルによる洗浄媒体の噴射状態の説明図
【図３】本発明の一実施の形態のダイシング装置における作動流体供給部の配管系統図
【図４】本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルの構造説明図
【図５】本発明の一実施の形態のダイシング方法における切削異物洗浄の説明図
【図６】本発明の一実施の形態のダイシング装置におけるラバールノズルの配置状態の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のダイシング装置におけるラバールノズルの配置状態の説明図
【図８】本発明の一実施の形態のダイシング方法におけるブレード付着異物除去の説明図
【符号の説明】
【００５０】
１ ダイシング装置
３ ウェハテーブル
６ 半導体ウェハ
６ａ 半導体チップ
６ｂ スクライブライン
６ｃ ダイシング溝
７ ウェハシート
７ａ、７ｂ 有機異物
１０ ダイシング機構
１２ ダイシングヘッド
１３ ブレード
１５ アイスブラストノズル
１６ 作動流体供給部
２０ 洗浄媒体
２０ａ 凍結粒子
２０ｂ 液滴
２１ エア供給源
２２ 洗浄水供給源
３４ 固形物
４０ 切削加工部位
４１ ブレード洗浄部位
４２ 氷結異物剥離部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング装置およびダイシング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に使用される半導体素子は、円板状の半導体ウェハに複数個分の機能回路を一括して作り込んだ後、この半導体ウェハを個片毎に分割するダイシング工程を経て製造される。ダイシング工程は、従来より一般に高速回転するダイシングブレードを用いて、半導体ウェハを素子毎の区分線であるスクライブラインに沿って切削することにより行われる。この工程に用いられるダイシング装置では、ダイシングブレードによる切削部位に研削液が供給され、これにより切削屑を加工部位から排出するとともに、切削によって生じた熱によってダイシングブレードやウェハシートが過熱されることによる切削不良を防止するようにしている（特許文献１参照）。この特許文献例に示す先行技術では、圧縮空気を冷気と熱気とに分離する冷却気体発生器を用いて、研削水を低温に冷却するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−２０９８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで近年半導体素子の薄型化が進展し、数十μｍ程度の極薄の半導体素子が用いられるようになっている。このためダイシング工程においても、同様の厚みの半導体ウェハを対象としてダイシングを行うことが求められている。しかしながら、粘着シートに貼着されたこのような極薄の半導体ウェハをダイシングブレードを用いて切断するに際しては、以下に述べるような課題がある。
【０００４】
切削対象の半導体ウェハが薄い場合には、切削過程においてダイシングブレードに付着する粘着シートの樹脂成分の残留度合いが増大する。すなわち、半導体ウェハの厚みが大きい場合には、切削過程においてダイシングブレードに付着した樹脂成分は半導体ウェハ自体との摩擦によって除去される割合が大きいのに対し、半導体ウェハが薄い場合には、付着した樹脂成分は半導体ウェハとの摩擦によって除去されずに相当部分が残留する。この結果、ダイシングブレードの目詰まりが進行しやすくなり、切削部位における欠けの多発など切削性の低下が顕著となる。このように、従来のダイシング装置においては、薄型の半導体ウェハを対象とする場合には、良好な切削性を確保することが困難であるという課題があった。
【０００５】
そこで本発明は、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができるダイシング装置およびダイシング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】
【０００６】
本発明のダイシング装置は、半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング装置であって、ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハを保持するウェハテーブルと、前記ブレードが装着されたダイシングヘッドと、前記ウェハテーブルを前記ダイシングヘッドに対して相対移動させる移動手段と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射手段とを備え、前記凍結洗浄媒体噴射手段は、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射する。
【０００７】
本発明のダイシング方法は、半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング方法であって、ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハをウェハテーブルによって保持するウェハ保持工程と、前記ウェハテーブルを前記ブレードが装着されたダイシングヘッドに対して相対移動させることにより、半導体ウェハを回転する前記ブレードによって切削する切削工程と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射工程とを含み、前記凍結洗浄媒体噴射工程において、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラバールノズルを用いることにより洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成してブレードに対して噴射することにより、冷却効果とともにブレードへ微細な有機異物が付着することによる目詰まりを防止して、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態のダイシング装置の斜視図、図２は本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルによる洗浄媒体の噴射状態の説明図、図３は本発明の一実施の形態のダイシング装置における作動流体供給部の配管系統図、図４は本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルの構造説明図、図５は本発明の一実施の形態のダイシング方法における切削異物洗浄の説明図、図６、図７は本発明の一実施の形態のダイシング装置におけるラバールノズルの配置状態の説明図、図８は本発明の一実施の形態のダイシング方法におけるブレード付着異物除去の説明図である。
【００１０】
まず図１を参照して、ダイシング装置１の構成を説明する。ダイシング装置１は、複数の半導体チップが作り込まれた半導体ウェハを、高速回転するダイシングブレードによって切削することにより、半導体ウェハを個片の半導体チップに分割する機能を有するものである。図１においてウェハ装着部２は、ウェハテーブル３をテーブル移動機構４によってＸＹＺΘ方向に移動自在に保持した構成となっている。ウェハテーブル３の上面には、切削加工対象のワークを保持するためのウェハチャック機構３ａが設けられている。
【００１１】
本実施の形態においては、半導体ウェハ６を樹脂製のウェハシート７に貼着状態で保持し、さらにウェハシート７を円環状のウェハリング８に展張したウェハ冶具５が、切削加工対象のワークとして、ウェハチャック機構３ａに保持される。すなわち、ウェハテーブル３はウェハシート７に貼着された状態の半導体ウェハ６を保持する。ここでは、半導体ウェハ６として厚みが１００μｍ以下の薄型の半導体ウェハを対象としている。
【００１２】
ウェハテーブル３がテーブル移動機構４によってＹ方向に移動した位置は、ダイシング機構１０によるダイシング作業位置となっている。ダイシング機構１０は、回転駆動機構を内蔵したスピンドル部１１の端部にダイシングヘッド１２を設けて構成されている。ダイシングヘッド１２には、半導体ウェハ６を切削するための薄型砥石であるダイシングブレード１３（以下、単にブレード１３と記述する。）が、装着フランジ１４によって挟み込まれた状態で装着されている。
【００１３】
ウェハチャック機構３ａにウェハ冶具５を保持させた状態で、テーブル移動機構４を駆動してウェハテーブル３をＹ方向に移動させることにより、ウェハシート７に貼着された半導体ウェハ６はダイシングヘッド１２によるダイシング作業位置に位置決めされる。すなわち、テーブル移動機構４はウェハテーブル３をダイシングヘッド１２に対して相対移動させる移動手段となっている。なお移動手段としては、ウェハテーブル３を固定配置し、ダイシングヘッド１２をスピンドル部１１とともにウェハテーブル３に対して移動させる構成を用いてもよい。
【００１４】
ダイシング機構１０には、アイスブラストノズル１５およびアイスブラストノズル１５に作動流体を供給する作動流体供給部１６が付随して設けられており、アイスブラストノズル１５は、ブレード１３に対して洗浄媒体を噴射することにより、切削加工部位を冷却するとともに切削により発生した切削屑やブレード１３に付着する異物を除去して切削性を向上させる機能を有するものである。
【００１５】
半導体ウェハ６を個片に分割するダイシング過程においては、図２（ａ）に示すように、ブレード１３を矢印ａ方向に高速回転させて半導体ウェハ６に設定された個片の区画線であるスクライブライン６ｂに沿って切削を行いながら、半導体ウェハ６をブレード１３に対して矢印ｂ方向に相対移動させる。これにより、半導体ウェハ６におけるスクライブライン６ｂに沿って、数十μｍ程度の厚みのブレード１３によって半導体ウェハ６を厚み方向に貫通したダイシング溝６ｃが形成され、これにより半導体ウェハ６は個片の半導体チップ６ａに分割される。
【００１６】
前述のように、対象となる半導体ウェハ６は薄型ウェハであり、厚みｔ１は半導体ウェハ６を保持するウェハシート７の厚みｔ２よりも小さい。ブレード１３による半導体ウェハ６の切削においては、図２（ｂ）に示すように、ブレード１３の先端部は半導体ウェハ６を厚み方向に貫通して、ウェハシート７に部分的に切り込んだ形で切削が行われる。このため、ダイシング過程においては、半導体ウェハ６の成分であるシリコンが切削された切削屑やウェハシート７が部分的に切削されることによって発生した有機異物などの異物がスクライブライン６ｂに沿って生じてダイシング溝６ｃから排出される。これらの異物の一部は半導体ウェハ６の表面に付着するとともに、一部はブレード１３の先端部にも付着する。このような有機異物は、半導体ウェハ６に付着したものは製品品質を損なうため、またブレード１３に付着したものは目詰まりの原因となって切削性を低下させるため、いずれもダイシング過程において除去する必要がある。
【００１７】
しかしながらこのような異物のうち、有機異物はウェハシート７の主成分である樹脂と半導体ウェハ６とウェハシート７とを貼着するための粘着物質とが切削時に発生した熱によって軟化したものであり、半導体ウェハ６やブレード１３の表面に付着するとこれらを剥離させて除去するのは容易ではない。特に薄型の半導体ウェハ６を対象とする場合には、有機異物を高硬度の半導体ウェハ６によって研磨して除去する作用が小さいことから、有機異物の付着による影響はより顕著となる。そこで本実施の形態に示すダイシング装置１においては、このような除去難易度が高い有機異物を対象として、アイスブラストノズル１５による洗浄を適用することにより、良好な異物除去結果を得るようにしている。
【００１８】
すなわち、図２（ｂ）に示すように、アイスブラストノズル１５によって洗浄液（ここでは洗浄水）の凍結粒子２０ａ、過冷却状態の液滴２０ｂの双方またはどちらか一方を含む洗浄媒体２０を、ブレード１３において半導体ウェハ６と接触して切削する切削加工部位に対して噴射するようにしている。これにより、切削加工部位をウェハシート７ごと冷却するとともに、スクライブライン６ｂに生じた切削屑や有機異物などを除去するようにしている。洗浄媒体２０の半導体ウェハ６の入射角度や、半導体ウェハ６からの距離などの詳細は、個別の半導体ウェハ６を対象として実際にダイシングテストを行った試行結果に基づいて設定される。
【００１９】
次に、図３を参照して、作動流体供給部１６の配管系の構成を説明する。図３において、作動流体供給部１６には、洗浄水供給源２２およびエア供給源２１から、洗浄液として使用される水および噴射媒体として使用される圧縮空気がそれぞれ供給される。アイスブラストノズル１５に洗浄水と圧縮空気を供給する配管系について説明する。エア供給源２１に接続されたエア供給管２１ａは、レギュレータ２３、フィルタ２４、冷凍式エアドライヤ２５、および開閉バルブ２７を介してアイスブラストノズル１５に接続されている。開閉バルブ２７を開閉制御することにより、アイスブラストノズル１５に供給される圧縮空気がオンオフ制御される。
【００２０】
レギュレータ２３はエア供給配管２１ａに供給される圧縮空気の圧力を調整し、フィルタ２４は共給される圧縮空気の異物を濾過して除去する。冷凍式エアドライヤ２５は圧縮空気を冷却することにより水分を凍結させて除去する。エア供給配管２１ａに接続された温度センサ２６は、供給される圧縮空気の温度を検出する。レギュレータ２３を操作することにより、アイスブラストノズル１５に供給される圧力を所定の圧力に設定することができる。
【００２１】
洗浄水供給源２２に接続された洗浄水供給配管２２ａは定量吐出型のポンプ２８に接続されており、ポンプ２８は供給された洗浄水を定量吐出する。吐出された洗浄水は、吐出水配管２８ａを介して冷却ユニット３２に送給される。吐出水配管２８ａには、流量センサ２９、逆止弁３０、フィルタ３１が介設されている。流量センサ２９は吐出水配管２８ａを流れる洗浄液の流量を検出する。逆止弁３０は洗浄液の逆流を防止し、フィルタ３１は洗浄液中の異物を濾過して除去する。
【００２２】
冷却ユニット３２には冷媒循環部３３によって冷却される不凍液などの冷媒が循環しており、吐出水配管２８ａから送給された洗浄液は、冷却ユニット３２内を通過することによって所定の設定温度（本実施の形態においては、約５℃）に冷却され、この状態で冷水供給配管３２ａを介してアイスブラストノズル１５に供給される。このとき、流量センサ２９の検出結果に基づいて制御部（図示省略）によってポンプ２８の駆動を制御することにより、アイスブラストノズル１５には常に予め設定された規定流量の冷水が供給される。
【００２３】
次に図４を参照して、アイスブラストノズル１５の構造およびアイスブラストノズル１５による洗浄媒体２０の噴射態様について説明する。図４（ａ）に示すように、アイスブラストノズル１５は、円筒形状のノズル本体部１５ａを主体としており、ノズル本体部１５ａには長手方向に貫通して内部流路孔１７が形成されている。内部流路孔１７の上流側は、エア供給配管２１ａが接続されて圧縮空気（矢印ｃ）が導入される導入部１７ａとなっている。導入部１７ａの下流側には、内部流路孔１７の流路径が流れ方向に沿って絞られた縮径部１７ｂ、流路径が最も小さく絞られた喉部１７ｃ、流路径が拡大する拡径部１７ｄおよび流路径が漸増する加速冷却部１７ｅが圧縮空気の流れ方向に順次設けられている。
【００２４】
すなわち、上述構成のアイスブラストノズル１５は、縮径部１７ｂ、喉部１７ｃおよび拡径部１７ｄを有するラバールノズルを形成している。縮径部１７ｂ、喉部１７ｃおよび拡径部１７ｄの形状は、供給される圧縮空気が断熱膨張により低温に冷却されるように設定される。喉部１７ｃの上流側には、洗浄液を圧縮空気の流れと同方向に導入する液滴供給管１８が設けられており、冷水供給配管３２ａから予め設定された規定量で供給される冷却された洗浄水は、液滴供給管１８の先端部から微細な液滴１９の状態で下流側へ放出される。
【００２５】
導入部１７ａに０．２Ｍｐａ〜１ＭＰａ程度の圧力で供給された圧縮空気の流れは、縮径部１７ｂによって加速され（矢印ｄ）、音速程度の流速で喉部１７ｃを通過する。そして拡径部１７ｄを通過して拡径部１７ｄ内に移動することにより圧力が低下してさらに加速され（矢印ｅ）、断熱膨張により−１１０℃程度まで温度が低下する。そして液滴供給管１８の先端部から流出して圧縮空気の流れによって微粒化した液滴１９は、温度が低下した圧縮空気によって急激に冷却され、液滴１９が凍結した凍結粒子２０ａおよび液滴１９が過冷却のまま液滴の状態で存在する液滴２０ｂの双方またはどちらか一方が生成される。ここでは凍結粒子２０ａおよび液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群を形成させるようにしている。そしてこのような固液２相の噴霧粒子群を含む圧縮空気の流れである洗浄媒体２０は、徐々に拡径する加速冷却部１７ｅ内で加速されながら下流側へ高速で流動し（矢印ｆ）、アイスブラストノズル１５の先端部から噴射される。
【００２６】
上記構成において、アイスブラストノズル１５およびアイスブラストノズル１５に洗浄水、圧縮空気を供給するエア供給源２１、ポンプ２８は、洗浄液の凍結粒子２０ａおよび過冷却の液滴２０ｂを含む洗浄媒体を半導体ウェハ６のブレード１３による切削加工部位に対してアイスブラストノズル１５を介して噴射する凍結洗浄媒体噴射手段を構成する。そして、図６に示す例においては、凍結洗浄媒体噴射手段は、ラバールノズルを用いることにより洗浄水を微粒化するとともに、断熱膨張による急冷効果により洗浄水の凍結粒子２０ａおよび過冷却状態の液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群を形成するようにしている。このようなアイスブラストノズル１５は既に公知のものであり、その構成は特開２００７−７３６１５号公報に詳述されている。
【００２７】
なお、ラバールノズルを用いた凍結洗浄媒体噴射手段の構成としては、図４（ａ）に示す構成例以外にも、図４（ｂ）に示す構成例のものを用いることもできる（特開平１０−２２３５８７号公報参照）。すなわち図４（ｂ）に示すアイスブラストノズル１１５は、ノズル本体部１１５ａを長手方向に貫通して、内部流路孔１１７を形成した構成となっている。内部流路孔１１７の上流側は、エア供給配管３３ｂが接続されて圧縮空気（矢印ｇ）が導入される導入部１１７ａとなっている。導入部１１７ａの下流側には、内部流路孔１１７の流路径が流れ方向に沿って絞られた縮径部１１７ｂ、流路径が最も小さく絞られた喉部１１７ｃ、流路径が拡大する拡径部１１７ｄおよび流路径が漸増する加速冷却部１１７ｅが圧縮空気の流れ方向に順次設けられている。縮径部１１７ｂ、喉部１１７ｃおよび拡径部１１７ｄの形状は、アイスブラストノズル１５の場合と同様に、供給される圧縮空気が断熱膨張により低温に冷却されるように設定される。
【００２８】
すなわち導入部１１７ａに供給された圧縮空気の流れは、縮径部１１７ｂによって加速され（矢印ｈ）、音速程度の流速で喉部１１７ｃを通過する。そして拡径部１１７ｄを通過して拡径部２４ｄ内に移動することにより圧力が低下してさらに加速され（矢印ｉ）、断熱膨張により−１１０℃程度まで温度が低下する。喉部１１７ｃの上流側には、洗浄液を圧縮空気の流れと同方向に導入する液滴供給路１１８が開口した開口部１１８ａが縮径部１１７ｂの内側面に設けられており、冷水供給配管３２ａから供給される洗浄液は開口部１１８ａから微細な液滴１９の状態で放出される。
【００２９】
そして圧縮空気の流れによって微粒化した液滴１９は、温度が低下した圧縮空気によって急激に冷却され、アイスブラストノズル１５と同様に凍結粒子２０ａおよび過冷却状態の液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群が形成される。このような噴霧粒子を含む圧縮空気の流れである洗浄媒体２０は、徐々に拡径する加速冷却部１１７ｅ内で加速されながら下流側へ高速で流動し（矢印ｊ）、アイスブラストノズル１１５の先端部から噴射される。
【００３０】
次に図５を参照して、ブレード１３によって半導体ウェハ６を切削するダイシング過程におけるアイスブラストノズル１５の機能を説明する。図５（ａ）は、ブレード１３によって半導体ウェハ６を切削する切削加工部位４０における異物発生状態を模式的に示している。すなわち半導体ウェハ６をブレード１３によって切削する際には、図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ６を厚み方向に貫通するダイシング溝６ｃがスクライブライン６ｂに沿って形成され、このときブレード１３の先端部はウェハシート７の内部にまで進入する。
【００３１】
この溝形成時においては、半導体ウェハ６が切削された切削屑のほか、ウェハシート７の樹脂成分やウェハシート７の表面に形成された粘着層などの有機成分が切削時の熱によって軟化して細片となった有機異物７ａがスクライブライン６ｂに沿って発生し、半導体ウェハ６の表面に付着する。そしてこれとともに、ブレード１３の先端部の側面においても、有機異物７ｂの付着が発生し、ブレード１３の切削性能を低下させる原因となる目詰まりが発生する。
【００３２】
図５（ｂ）は、このように半導体ウェハ６の表面に有機異物７ａが付着した状態の切削加工部位４０に対して、アイスブラストノズル１５によって洗浄媒体２０を噴射した状態を示している。洗浄媒体２０の噴射により、切削加工部位４０の半導体ウェハ６およびウェハシート７は、凍結粒子２０ａや液滴２０ｂによって冷却され、ブレード１３による切削性が向上する。この冷却効果とともに、切削により半導体ウェハ６の成分が細片化して発生した切削屑や、有機異物７ａのうち半導体ウェハ６への付着力が小さいものが、圧縮空気の噴流や凍結粒子２０ａによる衝撃力によって除去される。
【００３３】
これらによって除去されずに半導体ウェハ６の表面に付着した状態となっている有機異物７ａに対しては、液滴２０ｂが作用する。すなわち、液滴２０ｂは過冷却状態にあることから、微細な有機異物７ａに接触すると急速に凍結固化する。そして複数の液滴２０ｂが有機異物７ａに付着堆積することにより、有機異物７ａは液滴２０ｂが凍結固化した氷結体２０ｃによって包み込まれ、固形物３４が生成される。このような固形物３４は有機異物７ａそのもののサイズと比較して格段に大きく広い受圧面積を有していることから、図５（ｃ）に示すように、洗浄媒体２０の噴射による外力によって容易に切削加工部位４０の半導体ウェハ６の表面から剥離脱落し、これにより有機異物７ａが半導体ウェハ６から除去される。すなわち、ここに示す例では、凍結洗浄媒体噴射手段は、洗浄媒体２０をブレード１３において半導体ウェハ６と接触して切削する切削加工部位４０に対して噴射することにより、切削加工部位４０をウェハシート７ごと冷却するとともに、スクライブライン６ｂに生じた切削屑や有機異物７ａなどの異物を除去するようにしている。
【００３４】
なお図１，図２に示す例においては、１つのアイスブラストノズル１５のみによって切削加工部位４０に対して洗浄媒体２０を噴射する例を示したが、図６に示すように、２つのアイスブラストノズル１５を配置するようにしてもよい。すなわち、図６に示す例においては、ブレード１３によって半導体ウェハ６を切削する切削加工部位４０をブレード１３の両面側から狙う位置にアイスブラストノズル１５が配置される。これにより、洗浄媒体２０を異物除去に最適な方向から切削加工部位４０に対して噴射することができ、異物除去性能が向上する。
【００３５】
また切削加工部位４０をアイスブラストノズル１５による洗浄の対象とすることに加えて、図７に示すようにブレード１３そのものを洗浄の対象とするようにしてもよい。ここでは、図５（ａ）に示す有機異物７ｂをブレード１３の表面から除去して目詰まりを防止するために、洗浄媒体２０を噴射する。すなわち、図７（ａ）に示すように、ブレード１３の回転方向における切削加工部位４０の下流側（ここでは切削加工部位４０から略４５度〜６０度時計回り方向に回転した位置）に、ブレード１３の外周端部を洗浄するブレード洗浄部位４１を設定し、このブレード洗浄部位４１を噴射狙い位置として、アイスブラストノズル１５を配置する。ここでは、ブレード１３の側面が異物除去対象となることから、２つのアイスブラストノズル１５をブレード１３の両面側から狙う位置に配置することが望ましい。
【００３６】
さらに本実施の形態においては、ブレード１３においてブレード洗浄部位４１と略対向する位置に、氷結異物剥離部４２を配置している。図７（ｂ）に示すように、氷結異物剥離部４２にはブレード１３の外周側の洗浄対象範囲が通過可能な剥離溝４３ａが設けられた剥離部材４３を備えており、剥離溝４３ａの内面にはブレード１３の側面に摺接する細毛のワイヤブラシ４４が植設されている。剥離部材４３を装着した状態でブレード１３を回転させることにより、ブレード１３の側面に付着した異物はワイヤブラシ４４の先端部によって掻き落とされて除去される。
【００３７】
図８は、アイスブラストノズル１５によるブレード付着異物除去を模式的に示している。前述のように、図８（ａ）は切削加工部位４０には発生してブレード１３の表面に付着した有機異物７ｂ（図５（ａ）参照）が、ブレード１３の回転によってブレード洗浄部位４１に到達した状態を示している。そしてこのような状態のブレード１３の表面に対して、図８（ｂ）に示すように、洗浄媒体２０がアイスブラストノズル１５によって噴射される。これにより、噴射された洗浄媒体２０に含まれる凍結粒子２０ａや液滴２０ｂがブレード１３の側面に衝突し、ブレード１３に付着した有機異物７ｂのうちブレード１３への付着力が小さいものが、圧縮空気や凍結粒子２０ａによる衝撃力によって除去される。
【００３８】
これらによって除去されずにブレード１３の表面の微細な凹凸に付着して目詰まり状態を生じさせている有機異物７ｂに対しては、液滴２０ｂが作用する。すなわち、液滴２０ｂは過冷却状態にあることから、微細な有機異物７ｂに接触すると急速に凍結固化する。そして複数の液滴２０ｂが有機異物７ｂに付着堆積することにより、有機異物７ｂは液滴２０ｂが凍結固化した氷結体２０ｃによって包み込まれ、固形物３４が生成される。
【００３９】
そしてこのようにして生成された固形物３４が氷結異物剥離部２４に到達することにより、図８（ｃ）に示すように、ブレード１３の表面に付着した状態の固形物３４は、剥離部材４３に植毛されたワイヤブラシ４４がブレード１３の表面に摺接することにより掻き落とされる。すなわち、単独で付着した状態ではワイヤブラシ４４によって掻き落とすことが困難な微細な有機異物７ｂでも、氷結体２０ｃによって包み込まれて固形物３４を形成することにより、ワイヤブラシ４４によって容易に掻き落とすことができる。
【００４０】
すなわち、ここに示す例において洗浄媒体噴射手段は、洗浄媒体２０をブレード１２において切削加工部位４０以外の部位に設定されたブレード洗浄部位４１に対して噴射することにより、ブレード１３に付着した微細な異物である有機異物７ｂを除去するようにしている。そして氷結異物剥離部２４は、ブレード１３に付着した有機異物７ｂの除去において、有機異物７ｂを包み込んだ過冷却の液滴２０ｂが凍結固化することによって生成した固形物３４をブレード１３から剥離させる剥離手段となっている。
【００４１】
なお剥離手段としては、ワイヤブラシ４４が植毛された剥離部材２５以外にも、スクレーパなどの剥離部材をブレード１３の側面に接触させる構成や、エアーナイフによって高圧エアをブレード１３の側面に対して斜め方向から吹き付ける方法などを用いることも可能である。このような方法を用いる場合においても、微細な有機異物７ｂを氷結体２０ｃによって包み込んで固形物３４を形成することにより、通常の方法では除去困難な有機異物を容易に剥離除去することが可能とる。
【００４２】
本発明のダイシング装置１は上記のような構成を備えており、ダイシング装置１を用いた半導体ウェハ６のダイシング方法、すなわち半導体ウェハ６を高速回転するブレード１３によってスクライブライン６ｂに沿って切削することにより、半導体ウェハ６を個片の半導体チップ６ａに分割するダイシング方法は、以下の各工程を含んで構成される。
【００４３】
すなわち、まずウェハシート７に貼着された状態の半導体ウェハ６を、図１に示すウェハテーブル３によって保持する（ウェハ保持工程）。次いで、テーブル移動機構４を駆動してウェハテーブル３をダイシング機構１０によるダイシング作業位置に移動させる。ここでテーブル移動機構４によってウェハテーブル３を所定の位置合わせ経路で移動させて、ブレード１３が装着されたダイシングヘッド１２に対して半導体ウェハ６を相対移動させることにより、半導体ウェハ６を高速回転するブレード１３によってスクライブライン６ｂに沿って切削する（切削工程）。
【００４４】
この切削工程においては、図２に示すように、アイスブラストノズル１５によってブレード１３に対して洗浄水の凍結粒子２０ａおよびまたは過冷却状態の液滴２０ｂを含む洗浄媒体２０を噴射する（洗浄媒体噴射工程）。この洗浄媒体噴射工程においては、ラバールノズルを用いたアイスブラストノズル１５により洗浄水を微粒化するとともに、断熱膨張による急冷効果により洗浄水の凍結粒子２０ａおよび過冷却状態の液滴２０ｂを含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射するようにしている。このように、ラバールノズルを用いることにより、簡略な構成によって固液２相の噴霧粒子群を形成して洗浄媒体として用いることが可能となっている。
【００４５】
そして洗浄媒体噴射工程においては、洗浄媒体２０をブレード１３において半導体ウェハ６と接触して切削する切削加工部位４０に対して噴射することにより、切削加工部位４０をウェハシート７ごと冷却するとともに、スクライブライン６ｂに生じた切削屑や有機異物などの異物を除去するようにしている。さらに望ましくは、この洗浄媒体噴射工程において、洗浄媒体２０を切削加工部位４０以外の部位に設定されたブレード洗浄部位４１に対して噴射することにより、ブレード１３に付着した有機異物７ｂなどの微細な異物を除去する。
【００４６】
本実施の形態においては、この微細な異物の除去において、異物を包み込んだ過冷却の液滴２０ｂが凍結固化することによって生成した固形物３４を氷結異物剥離部２４によってブレード１３から剥離させる構成を採用している。このような構成を採用することにより、従来は除去することが困難であった微細な有機異物７ｂを効率よくブレード１３から除去することができる。
【００４７】
したがって切削過程において付着した微細な有機異物が残留することによるブレードの目詰まりが進行しやすい薄型の半導体ウェハ６を対象とする場合にあっても、一旦付着した有機異物を効率よく除去することにより、目詰まりに起因する切削性の低下を防止して、切削部位における欠けの発生などの不具合を防止することが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の、薄型の半導体ウェハを対象とする場合においても良好な切削性を確保することができるという効果を有し、半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング過程において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態のダイシング装置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルによる洗浄媒体の噴射状態の説明図
【図３】本発明の一実施の形態のダイシング装置における作動流体供給部の配管系統図
【図４】本発明の一実施の形態のダイシング装置に使用されるラバールノズルの構造説明図
【図５】本発明の一実施の形態のダイシング方法における切削異物洗浄の説明図
【図６】本発明の一実施の形態のダイシング装置におけるラバールノズルの配置状態の説明図
【図７】本発明の一実施の形態のダイシング装置におけるラバールノズルの配置状態の説明図
【図８】本発明の一実施の形態のダイシング方法におけるブレード付着異物除去の説明図
【符号の説明】
【００５０】
１ ダイシング装置
３ ウェハテーブル
６ 半導体ウェハ
６ａ 半導体チップ
６ｂ スクライブライン
６ｃ ダイシング溝
７ ウェハシート
７ａ、７ｂ 有機異物
１０ ダイシング機構
１２ ダイシングヘッド
１３ ブレード
１５ アイスブラストノズル
１６ 作動流体供給部
２０ 洗浄媒体
２０ａ 凍結粒子
２０ｂ 液滴
２１ エア供給源
２２ 洗浄水供給源
３４ 固形物
４０ 切削加工部位
４１ ブレード洗浄部位
４２ 氷結異物剥離部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング装置であって、
ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハを保持するウェハテーブルと、前記ブレードが装着されたダイシングヘッドと、前記ウェハテーブルを前記ダイシングヘッドに対して相対移動させる移動手段と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射手段とを備え、
前記凍結洗浄媒体噴射手段は、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射することを特徴とするダイシング装置。
【請求項２】
前記凍結洗浄媒体噴射手段は、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位に対して噴射することにより、前記切削加工部位を前記ウェハシートごと冷却するとともに切削により前記スクライブラインに生じた異物を除去することを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
【請求項３】
前記凍結洗浄媒体噴射手段は、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位以外の部位に対して噴射することにより、前記ブレードに付着した微細な異物を除去することを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
【請求項４】
前記ブレードに付着した微細な異物の除去において、前記異物を包み込んだ前記過冷却の液滴が凍結固化することによって生成した固形物をブレードから剥離させる剥離手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のダイシング装置。
【請求項５】
半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング方法であって、
ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハをウェハテーブルによって保持するウェハ保持工程と、前記ウェハテーブルを前記ブレードが装着されたダイシングヘッドに対して相対移動させることにより、半導体ウェハを回転する前記ブレードによって切削する切削工程と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射工程とを含み、
前記凍結洗浄媒体噴射工程において、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射することを特徴とするダイシング方法。
【請求項６】
前記凍結洗浄媒体噴射工程において、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位に対して噴射することにより、前記切削加工部位を前記ウェハシートごと冷却するとともに切削により前記スクライブラインに生じた異物を除去することを特徴とする請求項５に記載のダイシング方法。
【請求項７】
前記凍結洗浄媒体噴射工程において、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位以外の部位に対して噴射することにより、前記ブレードに付着した微細な異物を除去することを特徴とする請求項５に記載のダイシング方法。
【請求項８】
前記ブレードに付着した微細な異物の除去において、前記異物を包み込んだ前記過冷却の液滴が凍結固化することによって生成した固形物をブレードから剥離させることを特徴とする請求項７に記載のダイシング方法。
【請求項１】
半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング装置であって、
ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハを保持するウェハテーブルと、前記ブレードが装着されたダイシングヘッドと、前記ウェハテーブルを前記ダイシングヘッドに対して相対移動させる移動手段と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射手段とを備え、
前記凍結洗浄媒体噴射手段は、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射することを特徴とするダイシング装置。
【請求項２】
前記凍結洗浄媒体噴射手段は、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位に対して噴射することにより、前記切削加工部位を前記ウェハシートごと冷却するとともに切削により前記スクライブラインに生じた異物を除去することを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
【請求項３】
前記凍結洗浄媒体噴射手段は、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位以外の部位に対して噴射することにより、前記ブレードに付着した微細な異物を除去することを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
【請求項４】
前記ブレードに付着した微細な異物の除去において、前記異物を包み込んだ前記過冷却の液滴が凍結固化することによって生成した固形物をブレードから剥離させる剥離手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のダイシング装置。
【請求項５】
半導体ウェハを回転するブレードによってスクライブラインに沿って切削することにより前記半導体ウェハを個片の半導体チップに分割するダイシング方法であって、
ウェハシートに貼着された状態の前記半導体ウェハをウェハテーブルによって保持するウェハ保持工程と、前記ウェハテーブルを前記ブレードが装着されたダイシングヘッドに対して相対移動させることにより、半導体ウェハを回転する前記ブレードによって切削する切削工程と、前記ブレードに対して洗浄液の凍結粒子およびまたは過冷却状態の液滴を含む洗浄媒体を噴射する凍結洗浄媒体噴射工程とを含み、
前記凍結洗浄媒体噴射工程において、ラバールノズルを用いることにより前記洗浄液を微粒化するとともに断熱膨張による急冷効果により前記洗浄液の凍結粒子および過冷却状態の液滴を含む固液２相の噴霧粒子群を形成して噴射することを特徴とするダイシング方法。
【請求項６】
前記凍結洗浄媒体噴射工程において、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位に対して噴射することにより、前記切削加工部位を前記ウェハシートごと冷却するとともに切削により前記スクライブラインに生じた異物を除去することを特徴とする請求項５に記載のダイシング方法。
【請求項７】
前記凍結洗浄媒体噴射工程において、前記洗浄媒体を前記ブレードにおいて前記半導体ウェハと接触して切削する切削加工部位以外の部位に対して噴射することにより、前記ブレードに付着した微細な異物を除去することを特徴とする請求項５に記載のダイシング方法。
【請求項８】
前記ブレードに付着した微細な異物の除去において、前記異物を包み込んだ前記過冷却の液滴が凍結固化することによって生成した固形物をブレードから剥離させることを特徴とする請求項７に記載のダイシング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２７０６２７（Ｐ２００８−２７０６２７Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１３７０４（Ｐ２００７−１１３７０４）
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（０００１７９３２８）リックス株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２４日（２００７．４．２４）
【出願人】（０００１７９３２８）リックス株式会社 (33)
【Ｆターム（参考）】
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