説明

粉塵除去方法

【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ように環状フレームを支持するフレーム支持工程と、該粘着テープに配設されたウエーハを挟むように該粘着テープ側及びウエーハ側に一対の帯電板を位置付けるとともに該帯電板に直流高電圧を印加して該分割溝に滞留した粉塵を強制的に排出する電圧印加工程と、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。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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)。
【0005】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3408805号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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。
【0008】
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。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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、該粘着テープに配設されたウエーハを挟むように該粘着テープ側及びウエーハ側に一対の帯電板を位置付けるとともに該帯電板に直流高電圧を印加して該分割溝に滞留した粉塵を強制的に排出する電圧印加工程と、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。
【発明の効果】
【0010】
本発明の粉塵除去方法によると、粘着テープに配設されたウエーハを挟むように粘着テープ側及びウエーハ側に一対の帯電板を位置付けるとともに該帯電板に直流高電圧を印加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、デバイスの側面に付着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。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】改質層形成工程を説明する斜視図である。
【図2】レーザビーム照射ユニットのブロック図である。
【図3】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。
【図4】分割装置(ブレーキング装置)の斜視図である。
【図5】ウエーハ分割工程の説明図である。
【図6】粉塵排出装置の全体斜視図である。
【図7】一対の帯電板に電圧を印加している状態の粉塵排出装置の斜視図である。
【図8】ウエーハユニットを吸引保持した支持プレートを反転した状態の粉塵排出装置の斜視図である。
【図9】直流電源により一対の帯電板に電圧を印加している状態の回路図である。
【図10】スピンナ洗浄装置の斜視図である。
【図11】洗浄工程実施中のスピンナ洗浄装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
粉塵排出装置40は電圧印加手段82を備えている。電圧印加手段82は、ケーシング84と、ケーシング84に搭載された帯電ユニット86を含んでいる。帯電ユニット86は、アルミニウム、銅等の金属から形成された一対の帯電板88,90を有しており、帯電板88,90は絶縁体92により絶縁されている。
【0038】
電圧印加手段82のケーシング84中には、100Vの商用電源の交流電圧を直流電圧に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電圧を5kV〜10kVの高電圧に変換する電圧変換器を内蔵しており、電圧変換器の出力は一対の帯電板88,90に接続されている。好ましくは、電圧変換器は切替スイッチを介して一対の帯電板88,90に接続されており、帯電板88,90に印加する電圧の極性を切り替えられるようになっている。
【0039】
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をフレーム支持プレート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。
【0040】
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、帯電ユニット86の一対の帯電板88,90で粘着テープTに貼着されたウエーハ11を挟むようにウエーハユニット25を位置付ける。即ち、帯電板88をウエーハ11上に位置づけ、帯電板90を開口43を介して粘着テープTの下に位置付ける。
【0041】
そして、図9に示すように、ケーシング84内に内蔵されたコンバータ及び電圧変換器により直流高電圧に変換された直流電源94から、例えば粘着テープT側に位置付けられた帯電板90に負の5kV〜10kVの直流電圧を印加するとともに、ウエーハ11の表面側に位置付けられた帯電板88に正の5kV〜10kVの直流電圧を印加する。
【0042】
その結果、ウエーハ11の分割溝に付着した負の電荷を帯びた粉塵がウエーハ11の表面に追いやられ、ウエーハ11の表面側に位置付けられた帯電板88の正の電荷により引き付けられて帯電板88に吸着され、分割溝から排出される。
【0043】
Y軸移動機構80を駆動して支持プレート42に支持されたウエーハユニット25を帯電ユニット86から引き出し、帯電板88,90に付着した粉塵を除去した後、Y軸移動機構80を駆動して再び図7に示す状態にウエーハユニット25を位置付ける。
【0044】
そして、図示しないスイッチを切り替えて、図9に示す直流電源94の極性を反転して帯電板88に負電圧を、帯電板90に正電圧を印加する。これにより、分割溝に付着した正の電荷を帯びた粉塵がウエーハ11の表面に追いやられ、ウエーハ11の表面側に位置付けられた帯電板88の電荷に引き付けられて分割溝から排出される。
【0045】
図8に示すように、X軸移動ブロック50に回転機構を搭載し、この回転機構によりロッド48を回転して支持プレート42を反転し、この反転した状態で帯電ユニット86の帯電板88,90でウエーハユニット25を挟み込むようにして分割溝中の粉塵を排出するようにしてもよい。この場合には、分割溝中の粉塵が帯電板90に引き付けられるとともに、重力の作用を受けるので、分割溝中からより排出され易くなると考えられる。
【0046】
このように粉塵排出装置40によりウエーハ11の分割溝から粉塵を排出した後、図10及び図11に示されているスピンナ洗浄装置100によりウエーハをスピン洗浄し、次いでスピン乾燥する。
【0047】
図10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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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10に示す上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、図11に示す下降位置である作業位置に位置付け可能である。
【0051】
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10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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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11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。
【0055】
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10に示されたウエーハ搬入・搬出位置と、図11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。
【0056】
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。
【0057】
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10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。
【0058】
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11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11に示す洗浄位置に回動する。
【0059】
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。
【0060】
洗浄終了後、洗浄水ノズル126を図10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。
【符号の説明】
【0061】
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 電圧印加手段
86 帯電ユニット
88,90 帯電板
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、
該粘着テープに配設されたウエーハを挟むように該粘着テープ側及びウエーハ側に一対の帯電板を位置付けるとともに該帯電板に直流高電圧を印加して該分割溝に滞留した粉塵を強制的に排出する電圧印加工程と、
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。

【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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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2012−222018(P2012−222018A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−83361(P2011−83361)
【出願日】平成23年4月5日(2011.4.5)
【出願人】(000134051)株式会社ディスコ (2,397)
【Fターム(参考)】