JP6173192B2 - 液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハの上面に液体を噴射する液体噴射装置に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ，ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイヤウエーハ等のウエーハは、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。

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。

一方、近年では、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームをウエーハに照射することでレーザー加工溝を形成し、ブレーキング装置でウエーハに外力を付与してレーザー加工溝に沿ってウエーハを割断して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、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。

レーザー加工装置によるレーザー加工溝の形成は、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、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、加工溝を例えば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。

ところが、ウエーハにパルスレーザービームを照射すると、パルスレーザービームが照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生する。このデブリがデバイス表面に付着するとデバイスの品質を低下させるという問題が生じる。

そこで、例えば特開２００４−３２２１６８号公報には、このようなデブリによる問題を解消するために、ウエーハの加工面にＰＶＡ（ポリ・ビニール・アルコール）、ＰＥＧ（ポリ・エチレン・グリコール）等の水溶性樹脂を塗布して保護膜を被覆し、この保護膜を通してウエーハにパルスレーザービームを照射するようにしたレーザー加工装置が提案されている。

特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００４−３２２１６８号公報

しかし、水溶性樹脂を塗布する段階でウエーハがダイシングテープを介して環状フレームと一体となっていると、環状フレームがウエーハの外周側にあるため、スピンナーテーブルを回転させるとウエーハ上に滴下された水溶性樹脂が飛散して環状フレームの上面にも付着する。

そして、ウエーハの搬送時には環状フレームが搬送装置の吸着パッドにより吸着された状態で搬送されるため、吸着を解除して一定の場所に載置しようとすると、水溶性樹脂の粘着性により環状フレームが吸着パッドから離脱しないことがあるという問題があり、環状フレームの上面に付着した水溶性樹脂を洗浄して除去することが行われている。

環状フレームの上面を洗浄する際には、洗浄水を洗浄水ノズルから噴射して行うが、洗浄終了後、洗浄水ノズルを移動させる際などに洗浄水ノズルの先から洗浄水の水滴がウエーハ上に落下し、ウエーハに塗付された水溶性樹脂を溶解させてしまうという問題がある。

また、ウエーハの上面に水溶性樹脂を塗布する際には、樹脂供給ノズルからウエーハの表面に水溶性樹脂を滴下し、スピンナーテーブルを回転させて水溶性樹脂をウエーハの表面に均一に塗付するが、塗付終了後に樹脂供給ノズルの先端から水溶性樹脂の滴が落下してウエーハ表面の樹脂被膜の均一性が損なわれるという問題も発生している。

このような問題に対処するため、液体を供給するノズルに連通する経路に負圧を付加することによってノズル先端に形成された液滴をノズル内に吸引し、予期しない液滴の落下を防ぐ所謂サックバックが行われている。

サックバックを行うためには、ノズルに連通した経路の開閉を行う電磁弁とノズルとの間にサックバック弁を設けて、電磁弁を閉作動した後にサックバック弁を作動して経路の一部を拡張し、ノズル先端に形成された液滴をノズル内に吸引している。しかし、サックバック弁を設けることはコスト高につながり、装置の制御も煩雑になるという問題がある。

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、コスト高を招くことなくノズル先端から予期しない液滴の落下を防止可能な液体噴射装置を提供することである。

本発明によると、ウエーハの上面に液体を噴射する液体噴射装置であって、ウエーハを保持して回転するスピンナーテーブルと、該スピンナーテーブルを回転させる回転駆動手段と、該スピンナーテーブルに保持されたウエーハに液体を噴射する液体噴射ノズルと、該液体噴射ノズルに液体を供給する液体供給源と、該液体供給源と該液体噴射ノズルとを連結する液体搬送経路と、該液体搬送経路に配設され該液体供給源から該液体噴射ノズルに向けて液体を送るポンプと、該液体搬送経路における該ポンプと該液体噴射ノズルとの間に配設され該液体搬送経路を開閉する電磁弁と、該電磁弁と該液体噴射ノズルとの間に配設され該液体搬送経路を液体が流れることによって負圧を発生するアスピレーターと、を備え、該アスピレーターは、第１端と第２端が該液体搬送経路に連通するとともに該第１端と該第２端の間に絞り部を有する主流路と、該主流路の該絞り部から分岐し該主流路を液体が流れることによって負圧を発生する負圧発生部と、を有し、該負圧発生部は、該負圧発生部で負圧が発生した際には内部が吸引されて収縮し、該負圧発生部で発生していた負圧が解除された際には膨張して復元する弾性を有する液体バッグに連通し、該液体バッグは、該電磁弁の閉作動によって液体の流れが停止して該負圧発生部での負圧の発生がなくなった際、収縮した状態から収縮前の形状に復元するときに該液体搬送経路の該液体噴射ノズル側から該液体バッグに向けて液体を吸引することを特徴とする液体噴射装置が提供される。

本発明によると、アスピレーターの負圧発生部に連通する液体バッグを配設したので、流体の流れが停止してアスピレーターの負圧発生部の負圧がなくなった際に、液体バッグは収縮した状態から収縮前の状態に復元するが、その際に液体搬送経路の液体噴射ノズル側から液体バッグに向けて液体を吸引することができるため、コスト高を招くことなく液体噴射ノズルから予期しない液滴の落下を防ぐことができる。

レーザー加工装置の斜視図である。 ダイシングテープを介して環状フレームでウエーハを支持した形態のフレームユニットの斜視図である。 レーザービーム照射ユニットのブロック図である。 保護膜塗付装置の斜視図である。 ウエーハ上に水溶性樹脂を塗布している状態の保護膜塗付装置の斜視図である。 図６（Ａ）は本発明一実施形態に係る液体噴射装置の模式図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の液体噴射装置に配設されたアスピレーターの断面図である。 本発明一実施形態に係る液体噴射装置の作用を説明する図である。

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、ウエーハの表面に水溶性樹脂からなる保護膜を被覆する保護膜被覆装置（樹脂被覆装置）を具備し、ウエーハにレーザー加工を施すことのできるレーザー加工装置２の斜視図が示されている。

レーザー加工装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像ユニットにより撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。

図２に示すように、加工対象の半導体ウエーハ１１の表面においては、複数の分割予定ライン（ストリート）１３が格子状に形成されており、交差する分割予定ライン１３により区画された各領域にはＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

ウエーハ１１は粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されて一体化されフレームユニット１７が形成される。このように、ウエーハ１１はダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

カセットエレベータ９の後方には、ウエーハカセット８からレーザー加工前のウエーハ１１を搬出するとともに、加工後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。

ウエーハカセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２にはウエーハ１１のＸ軸方向の中心の位置合わせする一対の位置合わせバー１４が配設されている。

３０は保護膜被覆装置であり、この保護膜被覆装置３０は加工後のウエーハを洗浄する洗浄装置を兼用する。仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されている。

仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送ユニット１６により吸着されて保護膜被覆装置３０に搬送される。保護膜被覆装置３０では、後で詳細に説明するようにウエーハ１１の加工面に保護膜が被覆される。

加工面に保護膜が被覆されたウエーハ１１は、搬送ユニット１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、チャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷのレーザー加工すべきストリートを検出するアライメントユニット２０が配設されている。

アライメントユニット２０は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によってレーザー加工すべきストリートを検出することができる。撮像ユニット２２によって取得された画像は、表示ユニット６に表示される。

アライメントユニット２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対してレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット２４が配設されている。レーザービーム照射ユニット２４のケーシング２６中には後で詳細に説明するレーザービーム発振手段等が収容されており、ケーシング２６の先端にはレーザービームを加工すべきウエーハ上に集光する集光器２８が装着されている。

レーザービーム照射ユニット２４のケーシング２６内には、図３のブロック図に示すように、レーザービーム発振手段３４と、レーザービーム変調手段３６が配設されている。

レーザービーム発振手段３４としては、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器を用いることができる。レーザービーム変調手段３６は、繰り返し周波数設定手段３８と、パルス幅設定手段４０と、波長設定手段４２を含んでいる。レーザービーム変調手段３６を構成する繰り返し周波数設定手段３８、パルス幅設定手段４０及び波長設定手段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。

レーザービーム照射ユニット２４によりレーザー加工が終了したウエーハ１１は、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送ユニット３２により保持されて洗浄装置を兼用する保護膜被覆装置３０まで搬送される。保護膜被覆装置３０では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハ１１を低速回転（例えば８００〜１０００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハ１１を高速回転（例えば１５００〜２０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハ１１を乾燥させた後、搬送ユニット１６によりウエーハ１１を吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入ユニット１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハ１１は戻される。

次に、ウエーハの上面に水溶性樹脂（液体）を噴射してウエーハ上面を保護膜で被覆する本発明実施形態に係る保護膜被覆装置（液体噴射装置）について図４乃至図７を参照して説明する。図４を参照すると、保護膜被覆装置３０の斜視図が示されている。図５はウエーハ上面に水溶性樹脂を噴射している状態の保護膜被覆装置３０の斜視図である。

保護膜被覆装置３０は、スピンナーテーブル４６と、スピンナーテーブル４６を包囲して配設された浄水受け容器４８を具備している。浄水受け容器４８は３本（図４及び図５には２本のみ図示）の支持脚６４により支持されている。

スピンナーテーブル４６は、ポーラスセラミックス等の多孔性材料から形成された吸引保持部５０と、吸引保持部５０を囲繞する金属製の枠体５２とから構成される。吸引保持部５０は図示しない吸引手段に選択的に連通される。

従って、スピンナーテーブル４６は、スピンナーテーブル４６上にフレームユニット１７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、吸引保持部５０上にダイシングテープＴを介してウエーハ１１を吸引保持する。環状フレームＦは図示しないクランプにより固定される。

スピンナーテーブル４６は電動モータ５４の出力軸５６に連結されている。支持機構５８は複数の支持脚６０と、支持脚６０にそれぞれ連結され電動モータ５４に取り付けられた複数のエアシリンダ６２とから構成される。

このように構成された支持機構５８は、エアシリンダ６２を作動することにより、電動モータ５４及びスピンナーテーブル４６を上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、図４及び図５に示す下降位置である作業位置に位置付け可能である。

保護膜塗付装置３０は、スピンナーテーブル４６に保持された加工前の半導体ウエーハ１１に水溶性樹脂を噴射する樹脂噴射ノズル６６と、洗浄水を噴射する洗浄水噴射ノズル６８と、エアを噴射するエア噴射ノズル７０を有している。

樹脂噴射ノズル６６、洗浄水噴射ノズル６８、エア噴射ノズル７０は図４に示した待避位置と、スピンナーテーブル４６に保持されたウエーハ１１の上方に位置付けられる作業位置との間で図示しないモータにより回動される。

図５を参照すると、スピンナーテーブル４６でフレームユニット１７を吸引保持し、樹脂噴射ノズル６６をウエーハ１１上方の作業位置に回動して、樹脂噴射ノズル６６から水溶性樹脂をウエーハ１１上に噴射している状態の保護膜塗付装置３０の斜視図が示されている。

保護膜を形成する水溶性樹脂としては、ＰＶＡ（ポリ・ビニール・アルコール）、ＰＥＧ（ポリ・エチレン・グリコール）、ＰＥＯ（酸化ポリエチレン）等の水溶性のレジストが望ましい。

樹脂噴射ノズル６６から水溶性樹脂をウエーハ１１上に噴射してから、電動モータ５４を駆動してスピンナーテーブル４６を例えば２０００ｒｐｍで回転させて、噴射された水溶性樹脂をウエーハ１１の全面にスピンコーティングする。フレームユニット１７がこのように高速で回転されるため、水溶性樹脂は環状フレームＦ上にも塗付される。

水溶性樹脂をスピンコーティングした後、純水源とエア源に接続された洗浄水噴射ノズル６８から純水とエアとからなる洗浄水を環状フレームＦに噴射しながらスピンナーテーブル４６を１００〜２００ｒｐｍの低速で回転させて環状フレームＦを洗浄する。

水溶性樹脂をウエーハ１１上にスピンコーティングし、更に環状フレームＦの洗浄を実施した後、搬送ユニット３２でフレームユニット１７の環状フレーム１７を吸着してフレームユニット１７をチャックテーブル１８まで搬送し、チャックテーブル１８でウエーハ１１をダイシングテープＴを介して吸引保持するとともに、環状フレームＦをクランプ１９でクランプして固定する。ウエーハ１１上にスピンコーティングされた水溶性樹脂はしばらく時間がたつと硬化して、ウエーハ１１の表面は保護膜で被覆される。

次に、図６及び図７を参照して、保護膜被覆装置３０に適用可能な本発明の特徴を一般化した液体噴射装置７１について説明する。図６（Ａ）に示すように、液体噴射装置７１は、容器７４内に水溶性樹脂等の液体７６を収容した液体供給源７２と、スピンナーテーブル４６に保持されたウエーハ１１に液体（水溶性樹脂）を噴射する液体噴射ノズル（樹脂噴射ノズル）６６と、液体供給源７２と液体噴射ノズル６６とを連結する液体搬送路８０を含む。

液体搬送路８０には、液体供給源７２から液体噴射ノズル６６に向けて液体を送るポンプ７８と、液体搬送路８０におけるポンプ７８と液体噴射ノズル６６との間に配設され液体搬送路８０を開閉する電磁弁８２と、電磁弁８２と液体噴射ノズル６６との間に配設され液体搬送路８０を液体が流れることによって負圧を発生するアスピレーター８４とが介装されている。

アスピレーター８４は、図６（Ｂ）に示すように、第１端８４ａと第２端８４ｂが液体搬送路８０に連通するとともに第１端８４ａと第２端８４ｂとの間に絞り部９０を有する主流路８８と、主流路８８の絞り部９０から分岐し主流路８８を液体が流れることによって負圧を発生する負圧発生部９２とを有している。負圧発生部９２は、図６（Ａ）に示すように、液体バッグ８６に接続されている。液体バッグ８６中には、液体供給源７２の液体７６と同一の液体７６が収容されている。

次に、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照して、本発明実施形態に係る液体噴射装置７１の作用について説明する。まず、図７（Ａ）に示すように、電磁弁８２を連通位置に切り替えると、液体搬送路８０は液体供給源７２に連通される。

ポンプ７８を作動して液体供給源７２から液体を液体搬送路８０を介して液体噴射ノズル６６に送り、液体噴射ノズル６６から液体を噴射する。この時、アスピレーター８４の主流路８８を液体が通過するため、絞り部９０により負圧発生部９２に負圧が発生し、液体バッグ８６中の液体７６が吸い上げられる。

図７（Ｂ）に示すように、電磁弁８２を遮断位置に切り替えると、液体噴射ノズル６６からの液体７６の噴射は中止され、液体噴射ノズル６６の先端に液滴９４が残留することがある。この時、液体バッグ８６は収縮している。

しばらくすると、液体バッグ８６に負圧が作用しないため、図７（Ｃ）に示すように、液体バッグ８６は元の位置に復元（膨張）する。これにつれて、アスピレーター８４と液体噴射ノズル６６との間の液体搬送路８０中の液体が液体バッグ８６中に吸引されるため、液体噴射ノズル６６の先端から垂れ下がっていた液滴９４は液体噴射ノズル６６内に吸引される。従って、この状態で液体噴射ノズル６６を移動させても、液体噴射ノズル６６の先端から液的９４が落下することはない。

上述した液体噴射装置７１によると、例えば、液体噴射ノズル６６を樹脂噴射ノズルとして採用し、樹脂噴射ノズル６６から水溶性樹脂をウエーハ１１上に噴射して、スピンナーテーブル４６を回転させて水溶性樹脂をウエーハ１１の上面にスピンコーティングした後、電磁弁８２を遮断位置に切り替えて樹脂噴射ノズル６６からの水溶性樹脂の噴射を中止した場合、樹脂噴射ノズル６６の先端から水溶性樹脂の液滴が落下してウエーハ表面にスピンコーティングされた樹脂被膜の均一性が損なわれるという問題を防止できる。

また、液体噴射装置７１を洗浄水噴射ノズル６８に適用した場合には、環状フレームＦの洗浄終了後、洗浄水噴射ノズル６８を移動させる際などに洗浄水噴射ノズル６８の先端から洗浄水の水滴がウエーハ１１上に落下し、ウエーハ１１に塗付された水溶性樹脂を溶解させてしまうという問題を防止できる。

Ｔ ダイシングテープ
Ｆ 環状フレーム
１１ 半導体ウエーハ
１７ フレームユニット
１８ チャックテーブル
２４ レーザービーム照射ユニット
２８ 集光器
３０ 保護膜被覆装置
４６ スピンナーテーブル
５４ 電動モータ
６６ 樹脂噴射ノズル（液体噴射ノズル）
６８ 洗浄水噴射ノズル
７０ エアノズル
７１ 液体噴射装置
７２ 液体供給源
７８ ポンプ
８０ 液体搬送路
８２ 電磁弁
８４ アスピレーター
８６ 液体バッグ
８８ 主流路
９０ 絞り部
９２ 負圧発生部
９４ 液滴

Claims (4)

1. ウエーハの上面に液体を噴射する液体噴射装置であって、
   ウエーハを保持して回転するスピンナーテーブルと、該スピンナーテーブルを回転させる回転駆動手段と、該スピンナーテーブルに保持されたウエーハに液体を噴射する液体噴射ノズルと、該液体噴射ノズルに液体を供給する液体供給源と、該液体供給源と該液体噴射ノズルとを連結する液体搬送経路と、該液体搬送経路に配設され該液体供給源から該液体噴射ノズルに向けて液体を送るポンプと、該液体搬送経路における該ポンプと該液体噴射ノズルとの間に配設され該液体搬送経路を開閉する電磁弁と、該電磁弁と該液体噴射ノズルとの間に配設され該液体搬送経路を液体が流れることによって負圧を発生するアスピレーターと、を備え、
   該アスピレーターは、第１端と第２端が該液体搬送経路に連通するとともに該第１端と該第２端の間に絞り部を有する主流路と、該主流路の該絞り部から分岐し該主流路を液体が流れることによって負圧を発生する負圧発生部と、を有し、
   該負圧発生部は、該負圧発生部で負圧が発生した際には内部が吸引されて収縮し、該負圧発生部で発生していた負圧が解除された際には膨張して復元する弾性を有する液体バッグに連通し、
   該液体バッグは、該電磁弁の閉作動によって液体の流れが停止して該負圧発生部での負圧の発生がなくなった際、収縮した状態から収縮前の形状に復元するときに該液体搬送経路の該液体噴射ノズル側から該液体バッグに向けて液体を吸引することを特徴とする液体噴射装置。
2. 該液体噴射ノズルと、該液体噴射ノズルに連通した液体供給源とをそれぞれ複数有することを特徴とする請求項１記載の液体噴射装置。
3. 該液体供給源から供給される液体は水である請求項２記載の液体噴射装置。
4. 該液体供給源から供給される液体は水溶性樹脂である請求項２又は３記載の液体噴射装置。

Images