JP2007188974A - ダイシング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切断加工中の被加工材を効率良く洗浄することによって被加工材の汚染を防止するとともに、加工時のスループット及び歩留りを向上させることができるダイシング装置を提供する。
【解決手段】ブレード１４を回転駆動させる切断装置１０と、ウェーハＷを支持し切断装置に対して相対移動されるカッティングテーブル６０と、装置本体に固定され切断加工中のウェーハに向けて洗浄水を噴射する固定ウォーターカーテンノズル６２と、カッティングテーブルに固定され切断加工中のウェーハに向けて洗浄水を噴射する移動ウォーターカーテンノズル６６と、装置本体に固定され切断加工中のウェーハの表面に当接されながら表面を洗浄するスポンジブロック６４とが設けられ、切断加工中のウェーハの全面が洗浄水で覆われるようになっている。
【選択図】 図３

Description

本発明はダイシング装置に係り、特に、半導体や電子部品材料のウェーハ等の被加工材をダイス状チップに切断する際に使用されるダイシング装置に関する。

ダイシング装置では、高速回転するブレード（切断刃）と半導体ウェーハとの間の潤滑及び冷却のために切削水をブレードに、そして冷却水をブレードや切断部に噴射しながら切断加工を実施している。このようなダイシング装置では、汚水（切断加工中に発生する切り粉を含む汚れた切削水、冷却水）でチップが汚れると、この汚れが製品不良の原因となるため、切断工程の後に高圧スプレー装置等を備えた洗浄工程を設け、この洗浄工程でチップを洗浄し、切り粉等を除去していた。

ところで、チップの表面に汚水が残留した状態で、洗浄工程の前にチップが乾燥すると、切り粉がチップの表面にこびりついてしまうので、短時間の洗浄では、切り粉を除去することができない。

そこで、従来のダイシング装置では、洗浄時間を長めに設定し、切り粉を除去するようにしていた。したがって、従来のダイシング装置では、スループットを向上させることができないという問題点があった。

この問題点を解決すべく、本出願人によりウェーハの乾燥を防ぐために複数のノズルを配したダイシング装置の提案がなされており（特許文献１参照。）、所期の効果が確認されている。
特開２０００−１５０４２８号公報

しかしながら、上記従来のダイシング装置であっても、切り粉の完全な除去は困難な場合がある。ましてや、最近の半導体ウェーハは大径化（たとえば、直径が２０３ｍｍ（公称８インチ）以上）が進み、このような大径の半導体ウェーハは切断加工時間が長いので、汚水がチップ上に留まっている時間も長くなる。したがって、半導体ウェーハが大径になるに従って、チップが汚染される確率が高くなるという問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、切断加工中の被加工材を効率良く洗浄することによって被加工材の汚染を防止するとともに、加工時のスループット及び歩留りを向上させることができるダイシング装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、切断刃を回転駆動させる切断装置と、被加工材を支持し前記切断装置に対して相対移動される支持テーブルと、装置本体に固定され、切断加工中の被加工材に向けて洗浄水を噴射する第１の洗浄水噴射手段と、前記支持テーブルに固定され、切断加工中の被加工材に向けて洗浄水を噴射する第２の洗浄水噴射手段と、装置本体に固定され、切断加工中の被加工材の表面に当接されながら該被加工材の表面を洗浄するスクラブ洗浄手段と、が設けられ、切断加工中の被加工材の全面が洗浄水で覆われるようになっていることを特徴とするダイシング装置を提供する。

本発明によれば、装置本体に固定される第１の洗浄水噴射手段と、支持テーブルに固定される第２の洗浄水噴射手段と、が設けられ、切断加工中の被加工材の全面が洗浄水で覆われるようになっているので、ウェーハの乾燥を防ぐことができ、被加工材の汚染を防止することができる。

また、本発明によれば、切断加工中の被加工材の表面に当接されながら洗浄するスクラブ洗浄手段が設けられているので、切断加工中の被加工材を効率良く洗浄することによって被加工材の汚染を防止するとともに、加工時のスループット及び歩留りを向上させることができる。

本発明において、前記切断装置には、前記切断刃の端面に向けて切削水を供給する切削水噴射手段と、前記切断刃の両側面に設けられ、前記切断刃による被加工材の切断部に向けて冷却水を供給する冷却水噴射手段とが設けられ、前記第１の洗浄水噴射手段から噴射される洗浄水の噴射方向及び前記第２の洗浄水噴射手段から噴射される洗浄水の噴射方向が、前記切断刃によって吹き飛ばされる前記切削水及び冷却水の吹き飛び方向に対して、逆らわない方向に設定されていることが好ましい。

切断装置に、このような切削水噴射手段と冷却水噴射手段とが設けられていれば、被加工材の切断が良好に行える。また、第１及び第２の洗浄水噴射手段から噴射される洗浄水の噴射方向が、切削水及び冷却水の吹き飛び方向に対して逆らわない方向に設定されていれば、切断加工中の被加工材の全面を洗浄水で覆うのに好適である。

また、本発明において、前記第１の洗浄水噴射手段及び第２の洗浄水噴射手段が棒状の部材であり、前記切断装置と支持テーブルとの相対移動方向に対し直角方向に配され、被加工材の全幅を覆うように前記第１の洗浄水噴射手段及び第２の洗浄水噴射手段から洗浄水が供給されることが好ましい。このような棒状の第１及び第２の洗浄水噴射手段により、被加工材の全幅を覆うように洗浄水が供給されれば、切断加工中の被加工材を効率良く洗浄できる。

また、本発明において、前記スクラブ洗浄手段は前記切断装置と支持テーブルとの相対移動方向に対し直角方向に配され、被加工材の全幅を覆うようなスポンジ部材であることが好ましい。このように、スクラブ洗浄手段が被加工材の全幅を覆うようなスポンジ部材であれば、切断加工中の被加工材を効率良く洗浄できる。

また、本発明において、前記切断装置と支持テーブルとの相対移動方向における前記スクラブ洗浄手段と被加工材との接触幅が１０ｍｍ以下であることが好ましい。このように、スクラブ洗浄手段と被加工材との接触幅を適正値にすることにより、洗浄性と装置レイアウトの効率化を両立できる。

以上説明したように、本発明によれば、切断加工中の被加工材を効率良く洗浄することによって被加工材の汚染を防止するとともに、加工時のスループット及び歩留りを向上させることができる。

以下、添付図面に従って、本発明に係るダイシング装置の好ましい実施の形態について詳説する。なお、各図において同一部材には同一の番号又は符号を付してある。

図１は、本発明の実施の形態のダイシング装置１の斜視図であり、図２はその平面図である。図１に示されるように、ダイシング装置１は、主として切断装置１０、洗浄装置２０、カセット収納部３０、エレベータ装置４０、及び搬送装置５０等から構成されている。

このように構成されたダイシング装置１によるウェーハＷの切断工程について説明する。先ず、カセット収納部３０に複数枚収納されている加工前のウェーハＷが、エレベータ装置４０によって順次引き出され、そして、引き出されたウェーハＷは、図２に示される位置Ｐ４にセットされる。

次に、このウェーハＷは、搬送装置５０によって位置Ｐ１のプリロードステージを介して位置Ｐ２（ロード位置、及びアンロード位置）に搬送され、この位置Ｐ２で切断装置１０のカッティングテーブル６０（図３参照）上に載置される。ここで、ウェーハＷは支持テーブルであるカッティングテーブル６０に吸着保持される。

吸着保持されたウェーハＷは、図２に示されるアライメント部１２によってウェーハＷ上のパターンが画像認識され、これに基づいてアライメントされる。そして、アライメントされたウェーハＷは、切断装置１０を構成するブレード１４の矢印Ａ、Ｂで示すＹ軸方向移動と、カッティングテーブル６０の矢印Ｃ、Ｄで示すＸ軸方向移動（ウェーハＷとカッティングテーブル６０の相対移動に相当）とによって、ストリートが切断される。

最初のストリートが切断されると、切断装置１０のブレード１４をストリートのピッチ分だけＹ軸方向に移動させ、そして、カッティングテーブル６０を再びＸ軸方向に移動させる。これによって、次のストリートが切断される。

このような切断動作を繰り返して行い、一方向（Ｘ方向）の全てのストリートの切断が終了すると、カッティングテーブル６０を９０°回動させて、切断したストリートに直交する他方向（図２上でＹ方向）のストリートを同様な動作を繰り返して順次切断する。これにより、ウェーハＷは最終的にダイス状に切断される。

切断終了したウェーハＷは、カッティングテーブル６０によって位置Ｐ２（アンロード位置）に戻された後、搬送装置５０によって位置Ｐ３の洗浄装置２０のスピナーテーブルに搬送される。ここでウェーハＷは、洗浄水により洗浄された後、エアブローによって乾燥される。乾燥したウェーハＷは、搬送装置５０によって位置Ｐ４に搬送された後、エレベータ装置４０によってカセット部３０に向けて搬送され、所定のカセットに収納される。以上が前記ダイシング装置１による１枚のウェーハＷの切断工程の流れである。

次に、ダイシング装置１の構成について説明する。図３は、切断装置１０の形態を示す正面図であり、図４は、同じく平面図である。

ダイシング装置１の切断装置１０は、図３、図４に示されるように、ブレード１４、カッティングテーブル６０、固定ウォーターカーテンノズル（第１の洗浄水噴射手段に相当）６２、スポンジブロック（スクラブ洗浄手段に相当）６４、及び移動ウォーターカーテンノズル（第２の洗浄水噴射手段に相当）６６等から構成されている。

ブレード１４は、図２に示されるモータ６８のスピンドル７０に取り付けられている。このモータ６８が駆動されると、ブレード１４は図３上矢印Ａで示される方向に高速回転される。また、ブレード１４は、図３に示されるフランジカバー７２によって包囲されている。フランジカバー７２は図４に示されるＹキャリッジ７４に固定され、このＹキャリッジ７４が図示しないＹ軸方向移動機構に連結されている。

フランジカバー（装置本体の一部）７２には、図３に示されるように、切削水供給ノズル（切削水供給手段に相当）７６、及び冷却水供給ノズル（冷却水供給手段に相当）７８が設けられている。切削水供給ノズル７６は、ブレード１４に対向して配置され、この切削水供給ノズル７６から図３上矢印Ｂ方向に噴射された切削水が、切断直前のブレード１４に供給される。また、冷却水供給ノズル７８は、ブレード１４を挟んで一対設けられており、この冷却水供給ノズル７８から噴射された冷却水が、切断中のブレード１４及びウェーハＷの切断部に供給され、ブレード１４及び切断部が冷却される。

なお、フランジカバー７２には、切削水供給ノズル７６に切削水を供給するチューブ７７が接続されるとともに、冷却水供給ノズル７８に冷却水を供給するチューブ７９が接続されている。また、フランジカバー７２には、ブレード１４の磨耗、欠け等を非接触で検出するセンサが内蔵され、このセンサからの情報がケーブル８０を介して図示しない制御装置に出力されるようになっている。

ところで、固定ウォーターカーテンノズル６２、及びスポンジブロック６４は図４に示されるように、ブレード１４のＸ軸移動方向のうちＤ方向側（一方側）に配設されている。また、固定ウォーターカーテンノズル６２、及びスポンジブロック６４は、上下に近接して配置されるとともにカッティングテーブル６０のＸ軸移動方向に対して直交する方向に配設されている。

更に、固定ウォーターカーテンノズル６２は、この下方を通過するウェーハＷ全体に洗浄水を噴射することができ、スポンジブロック６４は、この下方を通過するウェーハＷ全面をスクラブ洗浄できる長さに設定されている。また、固定ウォーターカーテンノズル６２、及びスポンジブロック６４は、Ｙキャリッジ（装置本体の一部）７４に連結されている。これによって、固定ウォーターカーテンノズル６２、及びスポンジブロック６４はブレード１４とともにＹ軸方向に移動される。

固定ウォーターカーテンノズル６２は、図示しない遮断弁を介して給水源に接続されている。また、固定ウォーターカーテンノズル６２の下面には、ノズル６２の軸方向に沿って多数の噴射孔（不図示）が形成されている。したがって、遮断弁が開放されると、給水源から圧送された洗浄水が噴射孔から噴射（噴霧）され、そして、噴射された洗浄水はカーテン状となってウェーハＷの表面に供給される。この洗浄水によってウェーハＷの表面に付着した汚水が洗い流され、汚水中の切り粉等が除去される。なお、遮断弁は、ウェーハＷの切断加工中に常時開放されているので、ウェーハＷは常に濡れた状態に保持される。これにより、ウェーハＷの乾燥が防止されている。

固定ウォーターカーテンノズル６２の噴射孔から噴射される洗浄水の噴射方向は、ブレード１４によって吹き飛ばされる切削水及び冷却水の吹き飛び方向に対して逆らわない方向に設定されている。これによって、固定ウォーターカーテンノズル６２から噴射された洗浄水は、切削水及び冷却水で邪魔されることなく、ウェーハＷに供給される。洗浄水の噴射方向は、図３及び図５上で矢印Ｅで示している。この方向Ｅは、切削水供給ノズル７６から噴射される切削水の噴射方向Ｂと略同方向である。

スポンジブロック６４は、先端（下端）がウェーハＷに接するように設けられるスクラブ洗浄手段である。スクラブ洗浄手段としてのスポンジブロック６４は、ウェーハＷに傷、スクラッチ等の欠陥を生じさせずに、ウェーハＷの表面の汚染を除去できるものであれば、材質的な制限はないが、たとえば、ＰＶＡスポンジ（商品名：ベルクリン）のブロックが好ましく使用できる。

スポンジブロック６４は、先端がウェーハＷの全幅に亘ってもれなく接してスクラブ洗浄できるように、真直度が良好に形成されている、又は支持されていることが好ましい。また、スポンジブロック６４の先端のウェーハＷと接触する幅は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。

スポンジブロック６４によるスクラブ洗浄の際には、スポンジブロック６４に洗浄水が供給されていることが好ましいが、この洗浄水の供給は、後述する移動ウォーターカーテンノズル６６によりなされる。

なお、スポンジブロック６４の形態は、図示の例（たとえば、ベルクリンＤ３）に限定されるものではなく、他の形態、たとえば、ＰＶＡスポンジのシート（たとえば、ベルクリンＤ１）を小径のバックアップローラに巻き掛けた構成でウェーハＷと接触させる等、各種の形態が採用できる。

移動ウォーターカーテンノズル６６は、カッティングテーブル６０の右端部の斜め上方に固定されている。すなわち、カッティングテーブル６０の右端部には断面コ字状の部材であるブラケット６６Ａの一端部が固定され、このブラケット６６Ａの他端部に移動ウォーターカーテンノズル６６が取り付けられている。したがって、移動ウォーターカーテンノズル６６は、カッティングテーブル６０とともにＸ軸方向に移動される。

また、移動ウォーターカーテン６６は、カッティングテーブル６０のＸ軸移動方向に対して直交する方向に配設されている。更に、移動ウォーターカーテンノズル６６は、ウェーハＷ全体に洗浄水を噴射することができる長さに設定されている。

移動ウォーターカーテンノズル６６は、図示しない遮断弁を介して給水源に接続されている。また、移動ウォーターカーテンノズル６６の下面には、ノズル６６の軸方向に沿って多数の噴射孔（不図示）が形成されている。したがって、遮断弁が開放されると、給水源から圧送された洗浄水が噴射孔から噴射（噴霧）され、そして、噴射された洗浄水はカーテン状となってウェーハＷの表面に供給される。この洗浄水によってウェーハＷの表面に付着した汚水が洗い流され、汚水中の切り粉等が除去される。なお、遮断弁は、ウェーハＷの切断加工中に常時開放されているので、ウェーハＷは常に濡れた状態に保持される。これにより、ウェーハＷの乾燥が防止されている。

移動ウォーターカーテンノズル６６の噴射孔から噴射される洗浄水の噴射方向は、ブレード１４によって吹き飛ばされる切削水及び冷却水の吹き飛び方向に対して逆らわない方向に設定されている。これによって、移動ウォーターカーテンノズル６６から噴射された洗浄水は、切削水及び冷却水で邪魔されることなく、ウェーハＷに供給される。洗浄水の噴射方向は、図３及び図５上で矢印Ｆで示している。この方向Ｆは、切削水供給ノズル７６から噴射される切削水の噴射方向Ｂと略同方向である。

次に、前記の如く構成された切断装置１０の作用について説明する。先ず、図２の位置Ｐ２でウェーハＷを吸着保持したカッティングテーブル６０は、図３に示される切断開始位置まで移動され、その位置に待機される。そして、カッティングテーブル６０を図３上矢印Ｃ方向に移動させることにより、ウェーハＷの切断が開始される。図５は、切断中間の位置であり、図６は切断が終了したブレード１４とカッティングテーブルと６０の相対位置である。

ウェーハＷの切断時において、切削水供給ノズル７６からブレード１４に向けて切削水が常時供給され、また、冷却水供給ノズル７８からブレード１４に、そして切断部に冷却水が常時供給されている。そして、固定ウォーターカーテンノズル６２、及び移動ウォーターカーテンノズル６６から、切断加工中のウェーハＷに洗浄液が常時噴射されている。これにより、ウェーハＷに付着した汚水が直ぐに洗い流されるとともにウェーハＷの乾燥が防止されている。

この際、固定ウォーターカーテンノズル６２から、切断加工中のウェーハＷに洗浄液が噴射された場合、カッティングテーブル６０の位置により、洗浄液が噴射されるウェーハＷの部位が時々刻々異なり、たとえば、図６の状態では、ウェーハＷの左端部近傍への洗浄液の噴射量が不足気味になる。

一方、移動ウォーターカーテンノズル６６とウェーハＷとの相対位置は常に一定であり、移動ウォーターカーテンノズル６６から、切断加工中のウェーハＷに洗浄液が噴射された場合、カッティングテーブル６０の位置に拘らず洗浄液が噴射されるウェーハＷの部位に変化はない。したがって、あらかじめ移動ウォーターカーテンノズル６６の洗浄液の噴射方向Ｆを適正にセットしておくことにより、ウェーハＷに洗浄液が常時噴射されている状態を維持できる。

以上説明した本実施の形態によれば、汚水によるウェーハＷ及びチップの汚染を防止することができる。また、ウェーハＷの乾燥が防止されているので、切断加工後の洗浄装置２０（図２参照）における洗浄時間を短縮することができる。よって、ウェーハＷのスループットを向上させることができる。特に、本実施の形態の切断装置１０は、大径のウェーハＷに好適となる。

以上、本発明に係るダイシング装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

たとえば、本実施形態においては、スクラブ洗浄手段としてのスポンジブロック６４として、棒状の固定部材が採用されているが、これに代えてローラ状のスポンジ部材を使用してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。この場合、ローラ状スポンジ部材は、回転駆動させてもよく、従動状態に支持してもよい。

また、本実施形態においては、洗浄水を噴射（噴霧）してウェーハＷに供給したが、シャワー状、又はスプレー状にして供給してもよい。

更に、本実施形態においては、半導体ウェーハを切断するダイシング装置について説明したが、被加工材の適用対象は半導体ウェーハに限定されるものではなく、切断しながら洗浄することを必要とする被加工材（たとえば、液晶セル等）であれば、本発明を適用することができる。

図１等に示されるダイシング装置１を使用してシリコンウェーハのダイシング処理を行った。

ワークＷとしては、外径が１００ｍｍ（公称４インチサイズ）のシリコンウェーハ（厚さ２ｍｍ）を使用した。ブレード１４の外径は５６ｍｍであり、回転数は３０００ｒｐｍである。Ｘ方向の研削送り速度は５ｍｍ／秒とした。洗浄・乾燥後のシリコンウェーハ（チップ）の表面を光学顕微鏡（倍率：５０倍及び２００倍）により観察（撮像）し、汚染の状態を評価した。測定箇所は、図７に示される５箇所（１〜５）である。

実施例として、固定ウォーターカーテンノズル６２、スポンジブロック６４、及び移動ウォーターカーテンノズル６６の全てを使用してダイシング処理を行った。

比較例１として、固定ウォーターカーテンノズル６２のみを使用してダイシング処理を行った。

比較例２として、移動ウォーターカーテンノズル６６のみを使用してダイシング処理を行った。

比較例３として、スポンジブロック６４のみを使用してダイシング処理を行った。

実施例においては、乾燥後のシリコンウェーハ（Ｎ＝５点）の表面に汚染は認められなかった。

比較例１においては、乾燥後のシリコンウェーハ（Ｎ＝５点）の表面のほぼ全面に汚染が認められた。

比較例２においては、乾燥後のシリコンウェーハ（Ｎ＝５点）の表面の汚染状態は比較例１より良好であったものの、実施例より明らかに劣っていた。

比較例３においては、乾燥後のシリコンウェーハ（Ｎ＝５点）の表面の汚染状態は比較例１より良好であったものの、局所的に点状の汚染が認められ、実施例より明らかに劣っていた。

以上の結果より、本実施例の顕著な効果が確認できた。

本発明の実施の形態のダイシング装置を示す斜視図 図１に示したダイシング装置の平面図 図１に示したダイシング装置の切断装置の構造図 図３に示した切断装置の平面図 図３に示した切断装置の動作説明図 図３に示した切断装置の動作説明図 実施例におけるウェーハの測定箇所を示す平面図

符号の説明

１…ダイシング装置、１０…切断装置、１４…ブレード、６０…カッティングテーブル、６２…固定ウォーターカーテンノズル、６４…スポンジブロック、６６…移動ウォーターカーテンノズル、７２…フランジカバー、７６…切削水供給ノズル、７８…冷却水供給ノズル

Claims (5)

1. 切断刃を回転駆動させる切断装置と、
   被加工材を支持し前記切断装置に対して相対移動される支持テーブルと、
   装置本体に固定され、切断加工中の被加工材に向けて洗浄水を噴射する第１の洗浄水噴射手段と、
   前記支持テーブルに固定され、切断加工中の被加工材に向けて洗浄水を噴射する第２の洗浄水噴射手段と、
   装置本体に固定され、切断加工中の被加工材の表面に当接されながら該被加工材の表面を洗浄するスクラブ洗浄手段と、が設けられ、
   切断加工中の被加工材の全面が洗浄水で覆われるようになっていることを特徴とするダイシング装置。
2. 前記切断装置には、前記切断刃の端面に向けて切削水を供給する切削水噴射手段と、前記切断刃の両側面に設けられ、前記切断刃による被加工材の切断部に向けて冷却水を供給する冷却水噴射手段とが設けられ、
   前記第１の洗浄水噴射手段から噴射される洗浄水の噴射方向及び前記第２の洗浄水噴射手段から噴射される洗浄水の噴射方向が、前記切断刃によって吹き飛ばされる前記切削水及び冷却水の吹き飛び方向に対して、逆らわない方向に設定されている請求項１に記載のダイシング装置。
3. 前記第１の洗浄水噴射手段及び第２の洗浄水噴射手段が棒状の部材であり、前記切断装置と支持テーブルとの相対移動方向に対し直角方向に配され、被加工材の全幅を覆うように前記第１の洗浄水噴射手段及び第２の洗浄水噴射手段から洗浄水が供給される請求項１又は２に記載のダイシング装置。
4. 前記スクラブ洗浄手段は前記切断装置と支持テーブルとの相対移動方向に対し直角方向に配され、被加工材の全幅を覆うようなスポンジ部材である請求項１〜３のいずれか１項に記載のダイシング装置。
5. 前記切断装置と支持テーブルとの相対移動方向における前記スクラブ洗浄手段と被加工材との接触幅が１０ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載のダイシング装置。
   
   

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