JP2014143322A

JP2014143322A - 洗浄装置、及び、洗浄方法

Info

Publication number: JP2014143322A
Application number: JP2013011406A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-08-07

Abstract

【課題】例えば、幅が数百μｍ〜数十μｍの切削溝が特定の洗浄領域となる場合であっても、このような洗浄領域を効果的に洗浄可能とする洗浄装置及び洗浄方法を提供する。
【解決手段】被加工物を洗浄する洗浄装置であって、被加工物を保持する保持手段と、保持手段で保持された被加工物に洗浄液を噴出する洗浄液噴出ノズルを有した洗浄液噴出手段と、洗浄液噴出手段と保持手段とをＸ方向に相対移動させるＸ方向移動手段と、洗浄液噴出手段と保持手段とをＸ方向に直交するＹ方向に相対移動させるＹ方向移動手段と、保持手段で保持された被加工物を撮像して洗浄領域を検出する撮像手段と、を備えた洗浄装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

従来、例えば、特許文献１に開示されるように、半導体ウェーハなどの被加工物を切削加工した後において、スピンナ洗浄装置を用いたスピン洗浄がなされることが知られている。

このスピン洗浄は、切削加工によって生じる切削屑を除去することを目的として行われるものであり、スピン洗浄後においては、半導体ウェーハなどの表面や、切削溝内に切削屑を残存させないことが求められるものである。

特開２００６−１２８３５９号公報

しかしながら、スピン洗浄による洗浄形態では、半導体ウェーハの表面の切削屑が洗い流されることは期待されるが、切削溝内に切削屑が残存してしまうことが懸念される。

特に、例えば、洗浄領域となる切削溝の幅が数百μｍ〜数十μｍと狭い場合には、洗浄液が切削溝内に十分に到達し難い状況となるため、スピン洗浄のみでは切削溝内に切削屑が残存してしまうことが懸念される。

チップ分割後にスピン洗浄をした後には、洗浄が行われないため、スピン洗浄によって除去されなかった切削屑は、そのまま残存したままとなってしまう。そして、チップ側面（切削溝）中に切削屑が残存すると、具体的には、例えば以下の不具合が生じることが懸念される。

チップピックアップ時にピックアップされたチップの側面に付着していた切削屑が、ピックアップされていないチップ上に落下してボンディングパッド上に付着する。そして、このようにボンディングパッド上に切削屑が付着していると、後のボンディング工程でボンディング不良が発生することいった不具合である。

また、チップピックアップ時やハンドリング中に切削溝中（チップ側面）の切削屑が切削溝から発生する（脱落などする）ことで、チップピックアップ装置やハンドリングしている装置内部を汚染させてしまうといった不具合である。

そこで、本発明は、以上の問題に鑑み、例えば、幅が数百μｍ〜数十μｍの切削溝が特定の洗浄領域となる場合であっても、このような洗浄領域を効果的に洗浄可能とする洗浄装置及び洗浄方法を提供するものである。

本発明では、被加工物を洗浄する洗浄装置であって、被加工物を保持する保持手段と、保持手段で保持された被加工物に洗浄液を噴出する洗浄液噴出ノズルを有した洗浄液噴出手段と、洗浄液噴出手段と保持手段とをＸ方向に相対移動させるＸ方向移動手段と、洗浄液噴出手段と保持手段とをＸ方向に直交するＹ方向に相対移動させるＹ方向移動手段と、保持手段で保持された被加工物を撮像して洗浄領域を検出する撮像手段と、を備えた洗浄装置が提供される。

また、好ましくは、洗浄液には、砥粒が混入されている、ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置とする。

また、好ましくは、洗浄領域と非洗浄領域を有した被加工物の洗浄領域を洗浄する洗浄方法であって、被加工物を保持手段で保持する保持ステップと、保持手段で保持された被加工物を撮像手段で撮像して洗浄領域を検出する洗浄領域検出ステップと、洗浄領域検出ステップで検出された洗浄領域に洗浄液噴出ノズルを位置付けて被加工物に洗浄液を噴出するとともに、洗浄液噴出ノズルと保持手段とを相対移動させて被加工物の洗浄領域を洗浄する洗浄ステップと、を備えた洗浄方法とする。

また、好ましくは、洗浄領域は、交差する複数のライン状洗浄領域を有し、洗浄ステップでは、洗浄液噴出ノズルから被加工物に洗浄液を噴出しつつＸ方向に相対移動させる洗浄送りとＸ方向に直交するＹ方向に相対移動させて洗浄液噴出ノズルを各ライン状洗浄領域に位置付ける割り出し送りとを繰り返す、ことを特徴とする請求項３に記載の洗浄方法とする。

また、好ましくは、洗浄液には、砥粒が混入されている、ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の洗浄方法とする。

本発明によれば、特定の洗浄領域を効果的に洗浄できる洗浄装置及び洗浄方法が提供される。具体的には、洗浄領域を検出する撮像手段と、洗浄液噴出手段と保持手段とをＸ方向とＹ方向とにそれぞれ相対移動させるＸ方向移動手段とＹ方向移動手段とを備えるため、重点的に洗浄したい特定の洗浄領域を検出した上で、当該洗浄領域を効果的に洗浄することができる。

本発明を実施するのに適した洗浄装置の斜視図である。洗浄の対象とされる被加工物の斜視図である。保持ステップについて説明する図である。洗浄領域検出ステップについて説明する図である。洗浄ステップについて説明する図である。積層物の洗浄除去について説明する図である。

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、本発明を実施するのに適した洗浄装置２の斜視図が示されている。洗浄装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ方向に伸張する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４によりＸ方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸引保持部２４を有しており、吸引保持部２４の上面にて保持面２４ａが形成される。チャックテーブル２０には図２に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランプ２６が配設されている。

図２は、洗浄が施される被加工物の例である半導体ウェーハＷについて示している。本実施形態では、ウェーハＷの分割予定ラインＳ１，Ｓ２について既に切削溝Ｍの加工が施されたものとしている。分割予定ラインＳ１，Ｓ２は、図２においてそれぞれ第一の方向、第二の方向に複数本が伸びて格子状に配置され、各分割予定ラインＳ１，Ｓ２にて区画される領域内にデバイスＤが形成される。

図２において、ウェーハＷは粘着テープＴに貼着されており、粘着テープＴを介して環状フレームＦに固定された状態でハンドリングされるようになっている。

なお、洗浄が施される被加工物としては、図２に示すような半導体ウェーハＷのほか、光デバイスウェーハ、パッケージ基板、ガラス、セラミック等の被加工物も含まれる。

図１に示すＸ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読取るＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は洗浄装置２の図示せぬ制御装置に接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。Ｙ軸送り機構は、図示せぬ制御装置に接続されており、制御装置によるパルスモータ３４の制御によって、洗浄液噴出ユニット４６のＹ軸方向の位置制御がなされる。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。Ｚ軸送り機構は、図示せぬ制御装置に接続されており、制御装置によるパルスモータ４２の制御によって、洗浄液噴出ユニット４６のＺ軸方向の位置制御がなされる。

４６は洗浄液噴出ユニット（洗浄液噴出ユニット手段）であり、洗浄液噴出ユニット４６のハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。ハウジング４８の先端には、洗浄液噴出ノズル５０が設けられており、洗浄液噴出ノズル５０からウェーハＷの洗浄領域に向けて洗浄液が噴出されるように構成されている。

ハウジング４８内には、この洗浄液噴出ノズル５０に洗浄液を供給するための流路６０が配設されている。この流路６０は、切替弁６２，６４を介して洗浄液供給源６６、砥粒供給源６８に接続されており、切替弁６２，６４の制御によって洗浄液噴出ノズル５０から洗浄液や砥粒の一方、或いは、混合したものが噴出されるようになっている。

ハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウェーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。洗浄液噴出ノズル５０と撮像ユニット５４はＸ方向に整列して配置されている。

この撮像ユニット５４ではウェーハＷの表面が撮像され、ウェーハＷに形設された切削溝Ｍ（図２参照）の位置が検出されるようになっている。そして、本実施形態では、この切削溝Ｍの位置が洗浄領域として定義されるようになっている。

以上のようにして、図１及び図２に示すように、被加工物であるウェーハＷを洗浄する洗浄装置２であって、ウェーハＷを保持する保持手段となるチャックテーブル２０と、チャックテーブル２０で保持されたウェーハＷに洗浄液を噴出する洗浄液噴出ノズル５０を有した洗浄液噴出ユニット（洗浄液噴出手段手段）４６と、洗浄液噴出ユニット４６とチャックテーブル２０とをＸ方向に相対移動させるＸ軸送り機構（Ｘ方向移動手段）１４と、洗浄液噴出ユニット４６とチャックテーブル２０とをＸ方向に直交するＹ方向に相対移動させるＹ軸送り機構（Ｙ方向移動手段）３６と、チャックテーブル２０で保持されたウェーハＷを撮像して洗浄領域（切削溝Ｍ）を検出する撮像ユニット（撮像手段）５４と、を備えた洗浄装置２が構成される。

次に、以上の構成の洗浄装置２を用いた洗浄方法の実施形態について説明する。
本実施形態では、図２に示す被加工物であるウェーハＷについて洗浄を実施するものであり、切削溝Ｍが洗浄領域とされ、切削溝Ｍを含まない他の部位が非洗浄領域とされる。

まず、図３に示すように、切削加工がなされ切削溝Ｍが形成されたウェーハＷを保持手段であるチャックテーブル２０で保持する保持ステップが実施される。

本実施形態では、環状フレームＦがクランプ２６により保持されるとともに、ウェーハＷが粘着テープＴを介してチャックテーブル２０の保持面２４ａに吸引保持される。なお、このほか、ウェーハＷなどの被加工物が支持プレートを介してチャックテーブル２０に保持されることとしてもよいし、被加工物がチャックテーブル２０の保持面２４ａに直接吸引保持されることとしてもよい。

次いで、図４に示すように、チャックテーブル２０で保持されたウェーハＷを撮像手段である撮像ユニット５４で撮像して洗浄領域となる切削溝Ｍを検出する洗浄領域検出ステップが実施される。

本実施形態では、図２に示すように、互いに直交する分割予定ラインＳ１，Ｓ２に沿って複数の切削溝Ｍが所定の間隔（ピッチ）で格子状に形成されており、たとえば、或る一つの切削溝Ｍの上方に撮像ユニット５４を位置付けて切削溝Ｍの一点を撮像した後、チャックテーブル２０を移動させることで当該切削溝Ｍの別の一点を撮像し、二点を結んだ線を切削溝Ｍとして検出される。このようにして、切削溝Ｍと撮像ユニット５４のアライメント（位置あわせ）を実施することができる。

この切削溝Ｍの検出は、撮像された画像を画像解析することで自動的に行われることとしてもよいし、作業員によるマニュアル操作によって設定することとしてもよい。また、切削溝Ｍは所定の間隔（ピッチ）で格子状に形成される場合には、一つの切削溝Ｍを検出することで他の切削溝Ｍを計算で求めることができるため、他の切削溝Ｍの検出の為の撮像の工程を省略することができる。

次いで、図５に示すように、洗浄領域検出ステップで検出された洗浄領域となる切削溝Ｍに洗浄液噴出ノズル５０を位置付けてウェーハＷに洗浄液を噴出するとともに、洗浄液噴出ノズル５０とチャックテーブル２０とを相対移動させてウェーハＷの切削溝Ｍを洗浄する洗浄ステップを実施する。

洗浄液噴出ノズル５０とチャックテーブル２０とを相対移動させることで、切削溝Ｍがその溝の長手方向に連続的に洗浄され、切削溝Ｍが全長に渡ってくまなく洗浄されることになる。

洗浄液噴出ノズル５０から噴出された洗浄液は、切削溝Ｍ内の切削屑７２に対し直接的に当てられることになり、切削屑７２を効果的に洗い流すことが可能となる。

また、切削溝Ｍの開口部にバリ７４が形成されている場合においては、洗浄液噴出ノズル５０から噴出された洗浄液によってバリ７４が除去されることも期待される。

洗浄液としては、例えば純水とすることが考えられる。また、洗浄液については、高圧（例えば、１０Ｍｐａ（プラスマイナス２Ｍｐａ））とすることとしてもよい。また、高圧エアと水の二流体（例えば、水量：２００ｍｌ／ｍｉｎ、エア圧力：０．４ＭＰａ）を噴出させることとしてもよい。

さらに、洗浄液噴出ノズル５０からは洗浄液のみを噴出させることとするほか、洗浄液に砥粒を混合させる、或いは、砥粒のみを噴出させることにより、洗浄を実施することとしてもよい。

砥粒としては、例えば、シリカを用いることが考えられるが特に限定されるものではない。また、砥粒としては、例えば、デバイスが形成される領域などの洗浄領域でない他の領域について攻撃を与え難いもの（例えば、損傷させる攻撃性の無い、或いは、少ないもの）が適宜選択されることが好ましい。また、特に、砥粒を用いる場合には、バリ７４をより効果的に除去できることが期待される。

被加工物が図２に示すようなウェーハＷの場合には、洗浄領域は、交差する複数のライン状洗浄領域（切削溝Ｍ）を有し、洗浄ステップでは、洗浄液噴出ノズル５０からウェーハＷに洗浄液を噴出しつつＸ方向に相対移動させる洗浄送りとＸ方向に直交するＹ方向に相対移動させて洗浄液噴出ノズル５０を各ライン状洗浄領域に位置付ける割り出し送りとを繰り返す、洗浄方法を実施することができる。

これにより、図１の装置構成において、チャックテーブル２０をＸ方向に移動させる洗浄送りを行って或る切削溝Ｍについて洗浄を行った後、洗浄液噴出ノズル５０をＹ方向に割り出し送りし、次の切削溝Ｍについて洗浄を行うといった工程の繰り返しにより、第一の分割予定ラインＳ１に沿って伸びる全ての切削溝Ｍについて洗浄を実施することができる。また、その後、チャックテーブル２０を９０度回転させることで、同様に、第二の分割予定ラインＳ２に沿って伸びる全ての切削溝Ｍについて洗浄を実施することができる。

さらに、図６に示すように、例えば、洗浄液噴出ノズル５０から噴出させる洗浄液や砥粒によって、チップ８０に分割された被加工物上の積層物８２を洗浄除去することとしてもよい。この積層物８２としては、例えば、金属膜付ウェーハのウェーハがプラズマダイシングされて残された金属膜層や、ＤＢＧ（ＤｉｃｉｎｇＢｅｆｏｒｅＧｒｉｎｄｉｎｇ）プロセスで分割されたチップに貼着されているＤＡＦ（ＤｉｅＡｔｔａｃｈＦｉｌｍ）について、ストリート対応領域（分割予定ライン対応領域）を洗浄領域８４と設定し、洗浄液などを噴出することで、洗浄領域８４に存在する積層物８２を除去するものである。

この場合、洗浄によって積層物８２を除去することが可能となり、被加工物について個々のチップ８０に分割することが可能となる。なお、図６に示すように、プラズマダイシングやＤＢＧが完了した被加工物について、積層物８２と反対側の面に粘着テープ８６が貼着され、積層物８２が洗浄除去された後にチップ８０が分離しないようにすることが好ましい。

以上に説明した洗浄方法においては、切削溝Ｍの箇所を洗浄領域とし、切削溝Ｍに囲まれるデバイス領域を非洗浄領域とすることで、専ら切削溝Ｍ内の切削屑７２やバリ７４の除去を目的とした洗浄を行うことができる。

このような洗浄方法の他にも、例えば、切削溝Ｍの箇所を非洗浄領域とし、切削溝Ｍに囲まれるデバイス領域を洗浄領域とすることで、専らデバイス領域の表面の洗浄を目的としてもよい。

さらに、以上に説明した洗浄方法においては、その洗浄領域や、被加工物の材質などに応じて、洗浄液の圧力や時間などを適宜設定し、目的に応じた洗浄を行うことが好ましい。また、例えば、デバイス領域等の非洗浄領域のダメージなども考慮することが好ましい。

以上に説明したように、本発明による洗浄方法によれば、様々な洗浄を行うことができるものであり、本発明における洗浄には、洗浄領域上の異物除去のことをいうものであり、図５に示す切削溝Ｍ（カーフ）内のコンタミ（（切削屑７２などの異物）除去やバリ７４の除去や、図６に示すようにチップ８０に分割されたウェーハにおけるストリート対応領域上の膜（金属膜層）やＤＡＦといった積層物８２の除去（カット）が含まれるものである。

２洗浄装置
２０チャックテーブル
４６洗浄液噴出ユニット
５０洗浄液噴出ノズル
５２アライメントユニット
５４撮像ユニット
７２切削屑
７４バリ
８０チップ
８２積層物
８４洗浄領域
８６粘着テープ
Ｍ切削溝

Claims

被加工物を洗浄する洗浄装置であって、
該被加工物を保持する保持手段と、
該保持手段で保持された被加工物に洗浄液を噴出する洗浄液噴出ノズルを有した洗浄液噴出手段と、
該洗浄液噴出手段と該保持手段とをＸ方向に相対移動させるＸ方向移動手段と、
該洗浄液噴出手段と該保持手段とを該Ｘ方向に直交するＹ方向に相対移動させるＹ方向移動手段と、
該保持手段で保持された被加工物を撮像して洗浄領域を検出する撮像手段と、を備えた洗浄装置。
該洗浄液には、砥粒が混入されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
洗浄領域と非洗浄領域を有した被加工物の該洗浄領域を洗浄する洗浄方法であって、
該被加工物を保持手段で保持する保持ステップと、
該保持手段で保持された該被加工物を撮像手段で撮像して該洗浄領域を検出する洗浄領域検出ステップと、
該洗浄領域検出ステップで検出された該洗浄領域に洗浄液噴出ノズルを位置付けて該被加工物に洗浄液を噴出するとともに、該洗浄液噴出ノズルと該保持手段とを相対移動させて該被加工物の該洗浄領域を洗浄する洗浄ステップと、
を備えた洗浄方法。
該洗浄領域は、交差する複数のライン状洗浄領域を有し、
該洗浄ステップでは、該洗浄液噴出ノズルから該被加工物に該洗浄液を噴出しつつＸ方向に相対移動させる洗浄送りと該Ｘ方向に直交するＹ方向に相対移動させて該洗浄液噴出ノズルを各ライン状洗浄領域に位置付ける割り出し送りとを繰り返す、
ことを特徴とする請求項３に記載の洗浄方法。
該洗浄液には、砥粒が混入されている、
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の洗浄方法。