(57)【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排出する粉塵排出装置であって、
開口を有するフレーム支持手段と、
該フレーム支持手段で支持された該環状フレームに貼着された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位置付けられる一対の帯電板と、
該一対の帯電板に直流高電圧を印加する電圧印加手段と、
を具備したことを特徴とする粉塵排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割予定ラインに外力を付与して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排出する粉塵排出装置に関する。
【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排出することのできる粉塵排出装置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排出する粉塵排出装置であって、開口を有するフレーム支持手段と、該フレーム支持手段で支持された該環状フレームに貼着された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位置付けられる一対の帯電板と、該一対の帯電板に直流高電圧を印加する電圧印加手段と、を具備したことを特徴とする粉塵排出装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の粉塵排出装置によると、例えば粘着テープ側に位置付けられた帯電板に負の電圧を印加するとともにウエーハの表面側に位置付けられた帯電板に正の電圧を印加すると、分割溝に付着した負の電荷を帯びた粉塵がウエーハの表面に追いやられ、ウエーハの表面側に位置付けられた帯電板の正の電荷に引き付けられて分割溝から排出される。
【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
【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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