(57)【要約】【課題】半導体のダイシング工程においてウエハーの温度維持のために循環液を供給する際に、現在値温度と目標値温度にズレが生じることを防止可能とする。【解決手段】循環液温度を目標温度より低くする冷凍機２と、目標温度より低い温度にされた循環液を加熱して目標温度にするヒーター１９と、目標温度の循環液をダイサー側に供給及び一部循環する循環回路１３と、循環液の現在温度を検知する温度センサー２２と、循環液の現在温度に基づいてヒーターを制御する制御手段を具備したチラーを用いて、ウエハーカット中は目標温度にした循環液をウエハー及びスピンドルに供給し、ウエハーに供給した循環液は外部に放出し、スピンドルに供給した循環液は装置内を循環させるとともに、循環液の検知温度に基づいてヒーターの出力を制御し、カット終了後は、ウエハーへの循環液の供給を停止するとともにヒーターの出力値を予め設定した値にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイサーによるウエハーカッティング工程において、予め設定した目標温度に制御した循環液をダイサー側に供給することでウエハーのカット時の温度を一定に維持するための循環液温度制御方法であって、
前記循環液の温度を目標温度よりも低い温度にするための冷凍機（２）と、
該冷凍機（２）で目標温度よりも低い温度にされた循環液を加熱して循環液の温度を目標温度にするための加熱源（１９）と、
該加熱源で加熱された循環液をウエハー及びダイサーのスピンドルに供給するための循環回路を、独立した２回路ではなく１回路とした循環回路（１３）と、
前記加熱源（１９）で加熱された循環液の温度を検知する温度センサー（２２）と、
該温度センサー（２２）で検知された循環液の温度に基づいて前記加熱源等（１９）を制御するための制御手段と、を具備した循環液温度制御装置（１）を用いて、
ウエハーのカットが行われているときは、前記循環液温度制御装置（１）において予め設定した目標温度にした循環液をウエハー及びダイサーのスピンドルに供給し、
ウエハーへの循環液の供給がなくなる分を考慮し加熱源（１９）の出力値を予め設定した出力値にし、
ダイサーによるカットが終了した後は、循環流量が変更後の流量に合う様に、瞬時に変更し、循環流量の変化に対応出来る様にし、
同様に、ウエハーのカットが開始される場合も、循環流量が変更後の流量に合う様に、前記加熱源（１９）の出力を瞬時に変更し、循環流量の変化に対応出来る様にした、ことを特徴とする循環液温度制御方法。
【請求項２】
ウエハーへの循環液の供給を停止しているときに循環液の温度を目標温度にすることが可能な加熱源の出力値を、前記予め設定した出力値にすることを特徴とする請求項１に記載の循環液温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造の工程において各種装置やプロセス等の温度を制御するために用いられる循環液温度制御方法に係り、より詳しくは、ダイサーによってウエハーをカットして、ウエハー上に形成された集積回路等を切り出すためのダイシング工程において、ダイサーに供給する循環液の温度を一定に維持するためのハイブリッド制御方式循環液温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、半導体製造に際しては、ダイサーと言われる切削装置を用いて、ウエハーを切削し、ウエハー上に形成された集積回路などを切り出してチップ化するダイシングの工程がある。そしてこのダイシング工程においては、ウエハーのカット時の温度を一定に維持するために、切削水の温度を一定に保つ必要があり、そのために、チラーを用いて、液温を管理した循環液をダイサーに供給することが行われている。
【０００３】
ここで、ダイサーに供給する循環液温度を制御するための循環液温度制御方法について説明すると、従来の循環液温度制御方法では、冷凍機を用いて循環液の温度を目標温度以下まで下げ、その後に、目標温度以下まで下げた循環液の温度をヒーター等の加熱源によって目標温度まで上げ、目標温度まで上げた循環液をダイサーに供給することとしていた。以降はヒーター制御を例にして説明を行う。
【０００４】
そして、ヒーターの出力の制御を行うに際しては、いわゆるフィードバック制御が行われている。即ち、従来の方法では、ヒーターによって加熱された循環液の温度を検知し、この検知した現在温度と目標とする温度とを比較して、ヒーターによって加熱された循環液の現在温度が目標温度になるようにヒーターの動作を制御していた。
【０００５】
しかし、ダイシング工程においてダイサーに循環液を供給するに際してこのフィードバック制御のみを採用した場合には、ヒーターによる温度制御の過程で、大きな制御偏差を生じてしまうことがある。
【０００６】
即ち、ダイシング工程においては、ウエハーのカットを行っている場合は、カットしているウエハーに切削水としての循環液をかけ、カットが終了すると循環液の供給を停止し又は供給量を変更する。
【０００７】
そうすると、カットが終了して切削水としての循環液の供給量が変化することで、チラーの内部を流れる循環液の量が変化してしまうために、カットが行われて循環液が供給されているときのヒーター出力では、循環液の温度が目標温度よりも高くなってしまう。そこで、フィードバック制御ではこのとき、ヒーターによって加熱された循環液の温度を検知し、この検知した現在温度と目標温度とを比較して、ヒーターによって加熱された循環液が目標温度になるようにヒーターの動作を制御し、これにより現在の流量に合ったヒーター出力にしている。
【０００８】
例えば、ウエハーのカットが行われているときはヒーター出力を８０％にすることで制御温度を目標温度にすることができ、一方、カットを終了して循環液の流量が変更になった時には、ヒーター出力を３０％にすることで、制御温度を目標温度にすることができる場合を例にすると、カットが終了して、循環液の流量が変化すると、ヒーター出力が８０％から３０％に変化していき、最終的に制御温度が目標温度になって行く。
【０００９】
しかしこの方法では、カットが終了して循環液の流量が変化し、それによって、チラーの内部を流れる循環液の量が変更になり、循環液の温度が目標温度よりも高くなってしまった時点から、フィードバック制御によって、ヒーター出力が８０％から３０％に変化していき最終的に制御温度が目標温度になるまでの間は、循環液の制御温度と目標温度とに大きなズレが生じてしまう問題点があった。
【００１０】
この点、ダイサーの場合、切削水の供給と、スピンドルを冷却する冷却水の供給の２回路の供給が必要であり、通常これらを供給するチラーは、切削水用の回路とスピンドル用の回路を独立させて構成している。従って、切削水の供給回路の液温の変動が、スピンドル回路の液温に影響を与えることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−１０５３５９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１７８１２号公報
【特許文献３】特開２００８−２７６４３９号公報
【特許文献４】特開２０００−０９９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、切削水を供給する回路とスピンドルの冷却水を供給する回路とを別回路にしてチラー内に２回路を具備すると、装置が大きくなり、製造コストも上がってしまうという問題点が指摘できる。
【００１３】
そこで、本発明は、ウエハーのカットを行うダイシング工程において、所定の温度に温調された切削水をダイサーに供給することでウエハーのカット時の温度を一定に維持するための循環液温度制御方法において、コストを上げることなく、ダイサーの状態変化に影響されることなく、循環液の現在温度と目標温度にズレが生じることを防止可能とすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の循環液温度制御方法は、ダイサーによるウエハーカッティング工程において、所定温度に制御された循環液をダイサー側に供給することでウエハーのカット時の温度を一定に維持するための循環液温度制御方法であって、
前記循環液の温度を目標温度よりも低い温度にするための冷凍機と、
該冷凍機で目標温度よりも低い温度にされた循環液を加熱して循環液の温度を目標温度にするためのヒーター等の加熱源と、
該加熱源で加熱された循環液をウエハー及びダイサーのスピンドルに供給するための循環回路を、独立した２回路ではなく１回路とした循環回路と、
前記加熱源で加熱された循環液の温度を検知する温度センサーと、
該温度センサーで検知された循環液の温度に基づいて前記加熱源を制御するための制御手段と、を具備した循環液温度制御装置を用いて、
ウエハーのカットが行われているときは、前記循環液温度制御装置において予め設定した温度に制御した循環液をウエハー及びダイサーのスピンドルに供給し、
ウエハーへの循環液の供給がなくなる分を考慮し加熱源の出力値を予め設定した値にし、
ダイサーによるカットが終了した後は、循環流量が変更後の流量に合う様に、瞬時に変更し、前記加熱源の出力を循環流量の変化に対応できるようにし、
ウエハーのカットが開始される場合も、循環流量が変更後の流量に合う様に、前記加熱源の出力を循環流量の変化に対応出来るようにした、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の循環液温度制御方法では、ダイサーによるウエハーのカットが行われている間は、予め設定した温度に制御した循環液をウエハー及びダイサーのスピンドルに供給するとともに、供給する循環液の温度を検知して、この検知した温度を目標温度にするためにフィードバック制御を行っている。そして、ダイサーによるカットが終了した後は、ウエハーへの循環液の供給が停止されるため、ヒーター等の加熱源の出力を予め設定した値にすることとしている。即ち、フィードバック制御では、ヒーター等の加熱源で加熱された循環液の温度を目標温度と比較するために、ウエハーへの循環液の供給が停止した時点で、装置内を循環する循環液の量は減少するため、循環液の温度があがってしまう。そこで、本発明では、循環液の温度上昇の原因となるウエハーへの循環液の供給停止を受けて、ヒーター等の加熱源の出力を下げることで、フィードバック制御とともにフィードフォワード制御を行い、循環液の温度が上昇することを防止している。
【００１６】
従って、本発明によれば、ウエハーのカットを行うダイシング工程において、コストを上げることなく、カットを終了してウエハーへの循環液供給を停止した後に循環液の温度が上昇してしまうことを防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のハイブリッド制御式循環液温度調節方法の実施例の構成を説明するためのブロック図であり、加熱源をヒーターとしている。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のハイブリッド制御式循環液温度制御方法では、ダイサーによるウエハーカッティング工程において、循環液温度制御装置を用いて、この循環液温度制御装置によって目標温度に制御された循環液をダイサー側に供給し、それによりカット時のウエハーの温度を一定に維持するための循環液制御方法であり、本発明で用いる循環液温度制御装置は、冷凍機、加熱源としてのヒーター、循環回路、温度センサー、及び制御手段を具備している。
【００１９】
そして、冷凍機は、循環液の温度を目標温度よりも低い温度にするために用いられ、この冷凍機で目標温度よりも低い温度にされた循環液は、ヒーターにより加熱され、目標温度まで昇温される。
【００２０】
また、循環液温度制御装置では、循環回路を具備しており、この循環回路は、ヒーターで加熱された循環液をウエハー及びダイサーのスピンドルに供給するために用いられ、ウエハーに供給した循環液は外部に放出して、スピンドルに供給した循環液は循環液温度制御装置へ循環される。
【００２１】
また、循環液温度制御装置では、ヒーターで加熱された循環液の温度を検知する温度センサーと、この温度センサーで検知した循環液の温度に基づいてヒーターを制御するための制御手段を有している。そして、制御手段は、温度センサーで検知した循環液の温度と目標温度とを比較して、ヒーターで加熱された循環液の温度が目標温度になるように、ヒーターの出力を制御する。
【００２２】
そして、本発明のハイブリッド制御式循環液温度制御方法では、このような循環液温度制御装置を用いて、ウエハーのカットが行われているときは、循環液温度制御装置において予め設定した目標温度にした循環液を、循環回路を用いてダイサー側に流して、ウエハー及びダイサーのスピンドルに供給する。また、ウエハーに供給した循環液は外部に放出し、スピンドルに供給した循環液は、循環回路を介して循環液温度制御装置へ循環される。更に、ヒーターで加熱された循環液の温度を温度センサーで検知して、この検知した温度を目標温度と比較して、目標温度と異なっているときには、ヒーターの出力を制御して、ヒーターで加熱された循環液の温度を目標温度にする。
【００２３】
一方、ダイサーによるカットが終了した後は、ウエハーへの循環液の供給を停止するとともに、ヒーターの出力を、予め設定したヒーターの設定値にし、これにより、ウエハーへの循環液の供給を停止して循環回路内を流れる循環液の量が変化したことに起因する循環液の温度変化を防止することとしている。
【００２４】
ここで、ダイサーによるカットが終了してウエハーへの循環液の供給を停止したときに制御するヒーターの出力は、ウエハーへの循環液の供給を停止しているときに循環液の温度を目標温度にすることが可能なヒーター出力とするとよく、これにより、ウエハーへの循環液の供給を停止して循環回路内を流れる循環液の量が変化したときの循環液の温度と、フィードバック制御により目標温度に制御された循環液の温度とのズレを有効に防止することが可能である。
【実施例１】
【００２５】
本発明のハイブリッド制御式循環液温度制御方法（以下単に「循環液温度制御方法」と言う。）の実施例について説明すると、図１は、本実施例の循環液温度制御方法に用いる循環液温度制御装置（以下単に「チラー」と言う。）の構成を示すブロック図である。
【００２６】
そして、図において１がチラーであり、本実施例において前記チラー１は、目標温度にした循環液を、ダイサーでカットしているウエハーと、ダイサーのスピンドルに供給し、ウエハーに供給するメインの循環液は供給後に装置の外部に放水し、スピンドルに供給する循環液は回収して循環することとしている。
【００２７】
また、本実施例で用いるチラー１では、冷凍機によって循環液の温度を目標温度以下にし、その後に、目標温度以下にした循環液を、加熱源としてのヒーターによって加熱して目標温度にすることとしている。
【００２８】
即ち、図において２が冷凍機であり、本実施例において前記冷凍機２は、一般的に用いられている冷凍機と同様に、冷媒を循環させる循環回路３を有しており、この循環回路３の途上には、気化した冷媒を圧縮して高圧にするためのコンプレッサー４と、このコンプレッサー４により高圧にされた冷媒を熱交換により凝縮するための凝縮器５と、この凝縮器５で液化された冷媒を低圧にするための膨張弁６と、膨張弁６で低圧にされた冷媒を熱交換により気化させる蒸発器としての熱交換器７を具備している。そして、本実施例において前記コンプレッサー４はインバータ制御可能なコンプレッサーを用いており、更に、前記膨張弁６は電子膨張弁としている。
【００２９】
次に、図において８は冷却水循環回路であり、この冷却水循環回路８は、コンプレッサー４で高圧高温にされた気体状の冷媒を熱交換によって凝縮するために用いられている。
【００３０】
即ち、前記冷却水循環回路８は、クーリングタワー等で冷却された冷却水を前記凝縮器５へ供給する冷却水供給路８０１と、凝縮器５において冷媒との間で熱交換を行い温度が上昇した後の冷却水を再びクーリングタワー等に戻す冷却水戻り路８０２とを有しており、クーリングタワー等と凝縮器との間を循環する循環路としている。
【００３１】
なお、図において９は、前記熱交換器７の手前において熱交換器７にホットガスを供給するためのホットガス供給路で、１０はホットガスの流量等を調節するための電子膨張弁である。また、１１は、コンプレッサー４の圧力に応じて冷却水の流量を調整する制水弁で、この制水弁１１は、コンプレッサー４の圧力に応じて冷却水の流量を調整している。
【００３２】
次に、図において１３は循環回路である。即ち、本実施例に用いられるチラー１は、前記冷凍機２とダイサー側とを循環回路１３で連結しており、循環回路１３を介して、目標温度にした循環液をダイサー側に供給することとしている。
【００３３】
ここで、図において１４は供給側循環回路、１５は戻り側循環回路である。即ち、本実施例において前記循環回路１３は、目標温度にした循環液をウエハー及びスピンドルへ供給するための供給側循環路１４と、スピンドルに供給した循環液を回収して循環するための戻り側循環回路１５を有している。
【００３４】
また、前記供給側循環回路１４は、ウエハーに循環液を供給するためのメイン用回路１４０１と、スピンドルに循環液を供給するためのスピンドル用回路１４０２に分岐されており、メイン用回路１４０１は、ウエハーに循環液を供給した後は供給した循環液をチラー１の外に放水する構成としている。一方、スピンドル側回路１４０２は、前記戻り側循環回路１５に連結され、スピンドルに供給した循環液を回収し、回収した循環液を前記戻り側循環回路１５に戻すこととしている。そして、メイン用回路１４０１には、流量計１６及びバルブ１７が配置され、前記戻り側循環回路１５にはバルブ１７及びポンプ１９が配置されている。
【００３５】
なお、図において２０は、循環液タンクである。即ち、本実施例においては、ウエハーに供給した循環液は循環せずにチラーの外部に放水するために、何らの手当てもしないと循環回路１３内の循環液が枯渇してしまう、そこで、循環液タンク２０を備えて、循環液タンク２０内の循環液を循環回路１３内に供給することとしている。そして、循環液タンク２０では、フロートスイッチ２１を具備して、循環液タンク２０内の循環液の量の管理をしている。また、図において２２は温度センサー、１２は圧力ゲージ、２４はドレイン回路、２５はドレイン用バルブである。
【００３６】
次に、図において１９はヒーターである。即ち、本実施例において前記供給側循環路１４には、メイン用回路１４０１とスピンドル用回路１４０２の分岐点より手前（熱交換器７側）に加熱源としてのヒーター１９を備えており、このヒーター１９によって、前記冷凍機２で目標温度以下にした循環液を、目標温度まで加熱することとしている。また、メイン用回路１４０１とスピンドル用回路１４０２の分岐点とヒーター１９間には温度センサー２２を配置しており、ヒーター１９で加熱された循環液の現在温度を検知することとしている。
【００３７】
そして、戻り側循環路１５を介して循環してきた循環液と適宜循環液タンク２０から補充された新たな循環液を混合した循環液を、熱交換器７において目標温度以下に冷却し、その後に、この目標温度以下にされた循環液を、ヒーター１９で加熱して目標温度にしてウエハー及びスピンドルに供給することとしている。
【００３８】
なお、図示は省略するが、前記チラー１はマイコン等の制御部を具備しており、この制御部によって、冷凍機１の各部品、ヒーター１９、ポンプ１８、バルブ等の作動、及び装置全体の作動が制御される。また、加熱源は必ずしもヒーターである必要はなく、循環液を加熱可能であればいずれの手段を用いても良く、例えばコンプレッサーのホットガスを加熱源として用いても良い。
【００３９】
次に、このように構成されるチラー１を用いた本発明の循環液温度制御方法の実施例について説明すると、本実施例の循環液温度制御方法では、予め、循環液の目標温度を設定しておく。また予め、ヒーター１９で加熱した後の循環液の温度（「現在温度」）を目標温度にするために必要なヒーターの出力値（「フィードバック値」）を設定し、それにより、フィードバック制御を可能にしておく。更に予め、循環回路１３内を流れる循環液の流量に応じた、循環液の現在温度を目標温度にするために必要なヒーターの出力値（「フィードフォワード値」）を設定し、それによりフィードフォワード制御を可能にしておく。具体的には、ウエハーへの循環液の供給を停止しているときに、スピンドルに供給する循環液の温度を目標温度にすることが可能なヒーターの出力値を予め設定しておく。以下においては、現在の流量に応じたヒーターの出力値をフィードバック値と呼び、将来流量が切り替わった際の流量に応じたヒーターの出力値をフィードフォワード値と呼ぶ。なお、ヒーター１９のフィードバック値、及びフィードフォワード値は、予め、チラー１を稼働して実際のヒーター出力値を計測して求めておいてもよく、あるいは、熱力学的な計算手法で求めてもよい。
【００４０】
そして、ダイサーによってウエハーのカットが行われているときは、前記チラー１において予め設定した目標温度にした循環液を、ウエハーとスピンドルに供給して、ウエハーに供給した循環液は外部に放出し、スピンドルに供給した循環液は戻り側循環路１５を介して冷凍機の熱交換器７に循環する。またこのとき、循環液タンク２０内の循環液を戻り側循環路１５に供給する。
【００４１】
更にこのとき、前記ヒーター１９で加熱された循環液の現在温度を温度センサー２２で検知し、この検知した現在温度と目標温度を比較し、不一致の場合はヒーター１９の出力を制御して、現在温度と目標温度を一致させる。
【００４２】
次に、ダイサーによるウエハーのカットが終了したときは、流量計１６がウエハーへの循環液供給の停止を検知し、ヒーター１９の出力制御が行われる。即ち、ウエハーへの循環液の供給を停止したときには、ヒーター１９の出力値を、前記予め設定したフィードフォワード値にする。そうすると、このフィードフォワード値は、ウエハーへの循環液の供給を停止しているときに、スピンドルに供給する循環液の温度を目標温度にすることが可能なヒーターの出力値であるために、循環回路１３内を流れる循環液の流量の減少に影響されずに、循環液の現在温度を維持することができる。従って、ウエハーへの循環液の供給を停止したときに、循環液の現在温度が一時的に上昇して目標温度になるまでタイムラグが生じてしまうという問題点を解決することが可能である。なお、流量の変動は流量計で検知するだけでなく、ダイサーから接点信号の形でもらう方法でも良い
【００４３】
この関係を前述用いた具体例を参考にして説明すると、例えば、ウエハーのカットが行われているときは、循環回路１３内を流れる循環液の流量が１８Ｌ／ｍｉｎであり、このうち、スピンドル用の循環液が４Ｌ／ｍｉｎ、ウエハー用の循環液の流量が１４Ｌ／ｍｉｎで、この状態のとき、循環液の現在温度を目標温度にするためにはヒーターの出力値を８０％にする必要があるとする。そして、ウエハーのカットが終了してウエハー用の循環液の量が０になり、循環回路１３内を流れる循環液の流量が４Ｌ／ｍｉｎになったときには、循環液の現在温度を目標温度にするためにはヒーター出力を３０％にする必要があるとする。そうすると、この状態においては、本実施例の循環液温度制御方法では、ウエハーのカットを行っているときは、ヒーター１９の出力値を８０％にする。そして、ウエハーのカットが終了してウエハーへの循環液の供給が停止したときには、ヒーターの出力値を３０％に下げる。そうすると、ヒーター１９の出力値が、循環液の流量が４Ｌ／ｍｉｎの場合に対応した出力値になるために、循環液の現在温度が目標温度に対して上昇してしまい、フィードバック制御により目標温度になるまでにタイムラグが生じてしまうことを防止することができる。
【００４４】
このように、本実施例の循環液温度制御方法によれば、ダイシング工程においてダイシング終了後にウエハーへの循環液の供給を停止した場合でも、循環液の温度が上昇してしまい、目標温度に戻るまでタイムラグが生じることを防止することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ダイサーに供給する温度調節用の循環液の流量が変化した場合でも循環液の現在温度が変化してしまうことを防止可能としているため、温度調節用の循環液の供給量が変化する可能性がある循環液温度制御方法の全般に適用可能囲である。
【符号の説明】
【００４６】
１    チラー
２    冷凍機
３    循環路
４    コンプレッサー
５    凝縮器
６    電子膨張弁
７    熱交換器（蒸発器）
８    冷却水循環回路
８０１    冷却水供給路
８０２    冷却水戻り路
９    ホットガス供給路
１０    電子膨張弁
１１    制水弁
１２    圧力ゲージ
１３    循環回路
１４    供給側循環路
１４０１    メイン用回路
１４０２    スピンドル用回路
１５    戻り側循環路
１６    流量計
１７    バルブ
１８    ポンプ
１９    ヒーター
２０    循環液タンク
２１    フロートスイッチ
２２    温度センサー
２４    ドレインライン
２５    ドレイン用バルブ
【図１】
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