JP3397945B2 - 帯電防止装置及び帯電防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、シリコン
ウェーハを切断する際に冷却、潤滑、切削くず除去等の
目的にて供給される純水などの液体について、その帯電
を防止すべく用いられる帯電防止装置及び帯電防止方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路が形成されたシリコンウェーハ
を縦横に切断して個々のチップに分割するとき、上記目
的を以て、切断用ブレード（刃）及びシリコンウェーハ
に対して純水を放射することが行われる。ところで、純
水は常温にて数〜１５（ＭΩ・ｃｍ）程度（理論限界
値：１８．２５〔ＭΩ・ｃｍ〕）、具体的には約３乃至
１０（ＭΩ・ｃｍ）の比抵抗値を有する故に、上記ブレ
ードとの摩擦及び放射時の摩擦等によって高電圧に帯電
し易く、その高電界によって電子回路が静電気破壊され
ることが懸念される。

【０００３】そこで、従来、純水の帯電電圧を低く抑え
るために、図６に示す帯電防止装置が採用されている。

【０００４】図示のように、当該初期のフラッシング型
帯電防止装置は、液体供給源としてのタンク（図示せ
ず）から給水管６を通じて供給される純水７を貯留する
貯留槽８を有している。そして、該貯留槽８の底部近傍
にはガスホース１０の一端が接続され、このガスホース
の他端は炭酸ガスボンベ１１の噴出口に接続される。

【０００５】すなわち、貯留槽８に貯留した純水７中に
炭酸ガスを噴射して混入（溶存）させるものである。こ
のように炭酸ガスを混入せしめられた純水７は、その比
抵抗値が約１乃至２（ＭΩ・ｃｍ）程度以下に低下す
る。

【０００６】上記のように比抵抗値を低められた純水７
は、他の給水管１３を通じてノズル１４に至り、シリコ
ンウェーハ１６及び切断用ブレード１７に対して該ノズ
ル１４より放射される。純水は該ブレード１７との摩擦
等によって帯電するが、比抵抗値が低い故に帯電電圧も
低く抑えられる。その結果電子回路が形成されたシリコ
ンウェーハの切断中の電子回路素子の静電気破壊は抑制
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の装置においては、炭酸ガスのボンベ補充や、混入
量等の調整維持に多くの労力を必要とするなどの問題を
擁している。さらに、排水時に中和処理を必要とする。

【０００８】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなさ
れたものであって、その主目的とするところは、基板の
切断等に供される液体の帯電を、ほとんど労せず、しか
も効果的に防止し得る帯電防止装置及び帯電防止方法を
提供することであり、更に他の効果をも併せ奏し得る帯
電防止装置を提供することも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る帯電防止装
置は、液体供給源から液体を供給する給水管、上面が開
放され液体を貯留する貯留槽、前記貯留槽内の液体に対
し大気を泡として供給する大気供給手段、前記貯留槽内
に超音波を照射可能な超音波励振手段、前記超音波励振
手段によって超音波が照射された前記貯留槽内の液体を
ノズルに導く給水管を備え、前記ノズルには、前記貯留
槽内の液体に超音波が照射されて比抵抗値が低下した液
体が導かれて放射されることを特徴とする。本発明に係
る帯電防止装置の前記液体供給源からの液体は貯留槽の
上部から注入されることを特徴とする。本発明に係る帯
電防止装置の前記液体は、前記貯留槽内に貯留された液
体の液面よりも下方から注入されることを特徴とする。
本発明に係る帯電防止装置の前記貯留槽からの液体の送
出は、前記貯留槽の下部からなされることを特徴とす
る。本発明に係る帯電防止装置は、前記超音波励振手段
が発する超音波の伝達領域外に前記大気が供給されるこ
とを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば、電子回路が形
成されたシリコンウェーハを切断用ブレードを使用して
切断する際、該ブレードの冷却などを目的として放射さ
れる純水について、放射時の帯電を抑えるべく比抵抗値
を低下せしめるために実施される。

【００１２】すなわち、放射する純水に予め超音波を照
射することによって比抵抗値を低減させる。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の第１実施例としての帯電防止
装置を添付図面を参照しながら説明する。但し、以下の
説明において、図６に示した従来の装置の各構成部分と
同一の構成部分については同じ参照符号を用いて示して
いる。

【００１４】図１は、シリコンウェーハ１６を切断用ブ
レード１７を用いて切断する作業に、本発明に係る帯電
防止装置を適用した状態を示すものである。

【００１５】図示のように、当該帯電防止装置では、直
方体状の貯留槽２１を備え、液体供給源としてのタンク
（図示せず）より給水管６を通じて供給される純水７は
該貯留槽２１に貯留される。

【００１６】なお、上記給水管６は貯留槽２１の底部近
傍に接続されており、該貯留槽２１内の純水をノズル１
４に導く給水管１３は該貯留槽２１の上部に接続されて
いる。

【００１７】上記貯留槽２１は上面が開放されており、
超音波の定在波が立ち易くし、ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ
（気泡）の発生を助長させ、その気泡の圧縮破壊時の高
温（気泡内部の気体温度が５５００℃程度となる）によ
る化学作用が促進されて比抵抗値が低下する。しかも該
貯留槽２１は、比較的長く形成され、このように貯留槽
を長くすることによって該貯留槽２１内の水面の面積が
大となり、純水７が大気と自然に接触する率が高まって
いる。従って前記化学作用に加えて該純水７の比抵抗値
を低下させる作用をなす大気中成分の溶込み量が多くな
り、帯電防止に寄与する。但し、該大気中成分が何であ
るかは未だ確認してはいないが、恐らくは炭酸ガスであ
ると推察され、実験及び実作業によってその効果は既に
確かめられている。

【００１８】図１に示すように、上記貯留槽２１の底部
下面には振動子２３が装着されている。該振動子２３の
電極（図示せず）は接続ケーブル２５にて発振器２６の
出力端子と接続されており、振動子２３はこの発振器２
６から加えられるパルス電圧によって駆動されて超音波
振動を発する。これら振動子２３及び発振器２６を、超
音波励振手段と総称する。

【００１９】上記振動子２３より発せられる超音波は貯
留槽２１内の純水７に照射される。この超音波照射によ
って、純水７の比抵抗値が例えば約３乃至５（ＭΩ・ｃ
ｍ）から１（ＭΩ・ｃｍ）未満に低下する。このように
比抵抗値が低下せしめられた純水７は、給水管１３によ
り導かれてノズル１４に達し、シリコンウェーハ１６及
び切断用ブレード１７に対して該ノズル１４より放射さ
れる。純水はこのブレード１７との摩擦及び放射時の摩
擦等によって帯電するが、比抵抗値が極く低いが故に帯
電電圧はかなり低く抑えられ、シリコンウェーハ１６に
形成された電子回路に悪影響は何等及ぼさない。

【００２０】純水の比抵抗値が上述のように超音波の照
射によって低下することの理論的な裏づけは現在のとこ
ろ解析段階であるが、実験及び実作業にては充分な効果
が確認され、多数の実験において常に一定の結果が得ら
れる反復性を有することも解明されている。

【００２１】超音波照射による比抵抗値の低下について
実験を行ったので、ここでその結果について説明する。

【００２２】この実験において、測定の条件等は次のよ
うに設定した。

【００２３】まず、図２に示すように、処理槽２１内の
純水７について直接測定するのではなく、該純水中にビ
ーカー２８を設置し、このビーカー２８内に注いだ純水
７についての測定を行った。これは、繰り返し行う数々
の実験毎に大きな処理槽２１内の純水を交換などしては
非能率的である等の理由による。但し、ビーカー２８を
介すことは、供試液として該ビーカー内に注入された該
純水７に至る超音波の通過に関しては却って不利な条件
となるため、該ビーカー２８が浸かる外側の純水７（本
来の測定対象）についてはビーカー２８内の純水に比し
て更に高い効率にて比抵抗値が低下することは明白であ
る。

【００２４】上記ビーカー２８は容積１（リットル）の
ものを採用し、該ビーカー内には８００（ｃｃ）の純水
７、具体的には脱イオン水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａ
ｔｅｒ）を注入した。そして、図２において記号Ｄにて
示す寸法、すなわち、処理槽２１の底部に対する該ビー
カー２８の底面の離間距離を、約２０（ｍｍ）に設定し
た。

【００２５】また、振動子２３より発生する超音波の周
波数は２００（ｋＨｚ）に設定し、パワー密度を種々変
化させた。

【００２６】これらの条件下において、上記振動子２３
を振動させ、超音波照射開始から任意時間経過毎に比抵
抗値を測定した。この測定作業は、ビーカー２８内の純
水７を交換しつつ、パワー密度を変化させて幾度も繰り
返し行った。

【００２７】上記実験により得られた各種測定結果のう
ち代表的なものを図３に示す。この図３は、経過時間と
比抵抗値との関係をグラフ化したものである。

【００２８】図３に示す結果から明らかなように、超音
波照射前には約３（ＭΩ・ｃｍ）あった比抵抗値が、照
射開始後６０（秒）で０．５（ＭΩ・ｃｍ）に減少し、
その後、時間を経るにつれて更に減少し、、照射開始か
ら３６０（秒）にて０．０６（ＭΩ・ｃｍ）に達した。
ここで超音波照射は中止された。この後、更に数分を経
た時点で再度測定のみを行ったところ、比抵抗値は０．
０６（ＭΩ・ｃｍ）に保たれていた。

【００２９】上記の結果から、図１に示した装置を実作
業に供しても充分な効果が得られることは明らかであ
る。すなわち、超音波の照射によって、秒単位（又は分
単位）の短時間で純水の比抵抗値が３（ＭΩ・ｃｍ）程
度から１（ＭΩ・ｃｍ）以下に低下する。この比抵抗値
の低下は、静電気の発生を抑えるのに十分である。

【００３０】なお、本実施例では、作業はシリコンウェ
ーハ１６の切断であり、使用される液体は純水である
が、例えばシリコンウェーハの洗浄のみを行うなど、作
業の内容に応じて他の種々の液体の使用が考えられ、こ
れら各種液体について本発明を適用し得ることは勿論で
ある。

【００３１】また、本実施例においては帯電防止の対象
をシリコンウェーハとしているが、本発明は、液晶ガラ
スなどの他の基板や、基板以外の他の物品をも帯電防止
対象としてもよい。すなわち、高電界に曝されることを
嫌う物品を扱う場合であれば有効である。

【００３２】これまでの記載から明らかなように、本発
明によれば、シリコンウェーハの切断など所要の作業に
供される液体に予め超音波を照射することによる化学作
用で比抵抗値を低下させ、以て帯電防止を図っている。
従って、従来の如き炭酸ガスボンベの補充や混入量調整
維持、さらに酸性化された排水の中和処理など、煩雑な
作業はほとんど不要であり、超音波照射用のスイッチ等
を操作するのみにて労力を費すことなく帯電防止をなし
得、しかも、確実かつ効果的に防止することができるも
のである。

【００３３】ところで、図１に示す構成においては、貯
留槽２１の底部下面に振動子２３が装着されているが、
貯留槽２１の側部外面に装着してもよいし、該底部及び
側部の内面側に設けることをしてもよい。すなわち、貯
留槽２１に対する振動子２３の装着箇所は本実施例のも
のに限らず、要は、該貯留槽内の液体に超音波が有効に
伝達されればよい。

【００３４】また、上記振動子２３を貯留槽２１に装着
することをせず、単に貯留槽内に投入する形式としても
よい。但し、本実施例のように振動子２３を貯留槽２１
に装着することにより、常に同じ条件下にて最も効率的
に超音波を付与することができる。

【００３５】また、前述した実験により、更に次のこと
が判明した。

【００３６】第１に、照射する超音波のエネルギーが大
きい程、短い時間で比抵抗値が低下する点である。

【００３７】第２に、照射する超音波の周波数は高い方
が有効である点である。具体的には、３０（ｋＨｚ）程
度よりも高周波の方が効果が高い。これは、例えば水中
では１（ＭＨｚ）の１波長はλ＝１．５（ｍｍ）であ
り、このピッチで超音波の強いところが生じるので、水
深が一定なら超音波の強い箇所が多数存在することとな
るからである。

【００３８】次に、本発明の第２実施例としての帯電防
止装置について、図４及び図５に基づいて説明する。但
し、この第２実施例の帯電防止装置は、以下に説明する
部分以外は図１に示した第１実施例としての帯電防止装
置と同様に構成されており、装置全体としての構成及び
動作の説明は重複する故に省略し、要部のみの説明に留
める。

【００３９】また、以下の説明並びに図４，図５におい
て、上記第１実施例の帯電防止装置の構成部分と同一又
は対応する構成部分については同じ参照符号を付して示
している。

【００４０】図４に示すように、この第２実施例の帯電
防止装置においては、貯留槽２１の前後両端部近傍に、
純水７中に没するように例えば２本の給気管（バブラ
ー）３１が互いに平行に配設されている。これら給気管
３１には、図５に示すように、その略全長にわたって小
さな気孔３１ａが多数列設されており、一端から供給さ
れる大気がこれらの気孔３１ａを通じて純水７内に泡３
３（図４参照）として供給される。この給気管３１は１
本でも良好な効果を示す。

【００４１】上記給気管３１と、大気を所定圧力に加圧
して該給気管３１に送り込む加圧ポンプ（図示せず）等
とを、大気供給手段と総称する。

【００４２】上記のように純水７中に大気を泡３３とし
て供給することによって、該純水７が大気と接触する率
が高まり、純水７の比抵抗値を低減させる作用をなす大
気中の成分の溶込み量が多くなり、前述した超音波照射
による化学的作用での比抵抗値低下作用と併せて更に有
効である。

【００４３】ここで、図４に示すように、上記の泡３３
は、振動子２３が発する超音波の伝達領域Ｅの外側に供
給されるようになされている。この構成によれば、超音
波が泡３３にて反射することがなく、超音波が純水７を
通過する効率は高く維持される。

【００４４】なお、前述したように、振動子２３から発
せられる超音波は高周波のものが好ましく、その場合、
指向性も大であるから、上記の伝達領域Ｅはほぼ正確に
確定され、泡３３をこの領域を外して供給することは容
易になされる。

【００４５】加えて、当該帯電防止装置においては、図
４に示すように、液体供給源としてのタンク（図示せ
ず）から供給される純水を貯留槽２１内に導く給水管６
が、該貯留槽２１の上部に接続されている。すなわち、
純水は該貯留槽２１内に上部から注入される。この構成
によれば、該給水管６から注入された新たな純水は貯留
槽２１内の水面に沿う流れを生ずる。従って、この新た
に注入された純水が大気と接触する率が高まり、純水の
比抵抗値を低減させる作用をなす大気中成分の溶込み量
が多くなり、前述した超音波照射による化学的作用での
比抵抗値低下作用と併せて更に有効である。

【００４６】また、更に詳しくは、上記給水管６よりの
新たな純水は、貯留槽２１内に既に貯留されている多量
の純水７の液面７ａよりも下方から注入される。この構
成では、注入によって該液面が乱されることがなく、そ
れ故に液面より上方からの純水供給の場合のように気泡
（キャビテーションによる気泡とは異なる）が発生せ
ず、気泡による超音波の反射を防止する観点から好まし
い。キャビテーションによる気泡については、その発生
後、瞬時に圧縮破壊して消滅するので、超音波反射の影
響はほとんどない。

【００４７】一方、該貯留槽２１からの純水の送出は、
該貯留槽２１の下部からなされる。すなわち、シリコン
ウェーハ１６及び切断用ブレード１７に対して純水を導
くための他の給水管１３が、該貯留槽２１の底部近傍に
接続されている。この構成によれば、何等かの作用によ
って該貯留槽２１内に発生する泡（キャビテーションに
より生ずる泡とは異なる）、特に、上記給気管３１を使
用する場合にこれから発生する泡３３が上記シリコンウ
ェーハ１６、ブレード１７に流れ込むことが防止され
る。故に、気泡が混入した純水がブレード１７との摩擦
によってキャビテーション現象を生ずることが回避さ
れ、静電気発生防止に寄与する。

【００４８】なお、本発明は、前述した各実施例の構成
に限らず、これら各実施例が含む構成の一部ずつを互い
に組み合わせたり、応用させ合うことなどにより、多岐
にわたる構成を実現できるものである。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリコンウェーハの切断など所要の作業に供される液体
に予め超音波を照射することによる化学的作用で比抵抗
値を低下させ、以て帯電防止を図っている。従って、従
来の如き炭酸ガスボンベの補充や混入量調整維持、酸性
化した排水の中和処理も不要になるなど、煩雑な作業は
ほとんど不要であり、超音波照射用のスイッチ等を操作
するのみにて労力を費すことなく帯電防止をなし得、し
かも、確実かつ効果的に防止することができるものであ
る。加えて、本発明では、帯電防止装置として下記の種
々のものが採用され、固有の効果が奏される。第１に、
上記貯留槽に貯留されている液体に対し、大気を泡とし
て供給する大気供給手段を備えた帯電防止装置が挙げら
れる。第２には、液体供給源としてのタンク等から供給
される液体が上記貯留槽内に該貯留槽の上部から注入さ
れるように構成された帯電防止装置である。これらの構
成では、液体が大気と接触する率が高まり、液体の比抵
抗値を低減させる作用をなす大気中成分の溶込み量が多
くなり、上述した超音波照射による化学的作用での比抵
抗値低下作用と併せて更に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例としての帯電防止
装置の要部の斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した帯電防止装置の効果を確
認するために製作された実験装置の要部の縦断面図であ
る。

【図３】図３は、図２に示した実験装置によって得られ
たデータをまとめたグラフを示すものである。

【図４】図４は、本発明の第２実施例としての帯電防止
装置の要部の縦断面図である。

【図５】図５は、図４に示した構成に含まれる給気管の
斜視図である。

【図６】図６は、従来の装置の要部の斜視図である。

【符号の説明】

６，１３ 給水管 ７ 純水（液体） １４ ノズル １６ シリコンウェーハ １７ 切断用ブレード（刃） ２１ 貯留槽 ２３ 振動子 ２６ 発振器 ３１ 給気管 ３３ 泡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/301 H01L 21/304 C02F 1/36

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体供給源から液体を供給する給水管、
   上面が開放され液体を貯留する貯留槽、前記貯留槽内の
   液体に対し大気を泡として供給する大気供給手段、前記
   貯留槽内に超音波を照射可能な超音波励振手段、前記超
   音波励振手段によって超音波が照射された前記貯留槽内
   の液体をノズルに導く給水管を備え、前記ノズルには、
   前記貯留槽内の液体に超音波が照射されて比抵抗値が低
   下した液体が導かれて放射されることを特徴とする帯電
   防止装置。
2. 【請求項２】 前記液体供給源からの液体は貯留槽の上
   部から注入されることを特徴とする請求項１記載の帯電
   防止装置。
3. 【請求項３】 前記液体は、前記貯留槽内に貯留された
   液体の液面よりも下方から注入されることを特徴とする
   請求項１又は請求項２記載の帯電防止装置。
4. 【請求項４】 前記貯留槽からの液体の送出は、前記貯
   留槽の下部からなされることを特徴とする請求項１乃至
   請求項３のうちいずれか１記載の帯電防止装置。
5. 【請求項５】 前記超音波励振手段が発する超音波の伝
   達領域外に前記大気が供給されることを特徴とする請求
   項１記載の帯電防止装置。