JP2017208460A - 洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加工物の洗浄不良を防止可能な洗浄装置及び洗浄方法を提供することである。【解決手段】 板状の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スピンナテーブルと、該スピンナテーブルに保持された被加工物に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、該スピンナテーブルを収容するチャンバーと、該チャンバーから洗浄水を排出する排水路と、該洗浄水と共に排出される洗浄水以外の成分を測定し洗浄の完了を判定する判定手段と、を具備し、該判定手段は、洗浄水以外の成分の量を測定する測定部と、該測定部で測定した洗浄水以外の成分の量が所定値以下になった際に洗浄が完了したと判定し、洗浄水の供給を終了させる判定部と、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、板状の被加工物を洗浄する洗浄装置及び洗浄方法に関する。

半導体ウェーハ、サファイアウェーハ、ＳｉＣウェーハ、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）ウェーハ、セラミックスやガラス等の板状の被加工物を切削ブレードでチップに分割したり、レーザー加工装置で加工したり、研削装置や研磨装置で研削、研磨したりする加工が知られている。これらの加工では、被加工物に加工屑が付着しているため、加工後の被加工物を洗浄装置で洗浄する（例えば、特開２００８−０８０１８０号公報参照）。

被加工物の洗浄で除去する対象に、加工前の被加工物に予め塗付された水溶性の樹脂を含むこともあり、加工で発生した被加工物の加工屑と共に水溶性の樹脂も合わせて除去され、被加工物は次の工程に搬送される（例えば、特開２００６−１４０３１１号公報及び特開２００７−２０１１７８号公報参照）。

被加工物の洗浄は、スピンナテーブルで保持した回転する被加工物に所定時間洗浄水（主に純水）を供給し、洗浄終了後スピン乾燥して完了する。

特開２００８−０８０１８０号公報 特開２００６−１４０３１１号公報 特開２００７−２０１１７８号公報

所定時間の洗浄で、除去対称物が被加工物から除去されるのが一般的であるが、洗浄水の供給量が減ってしまっていたり、除去対象物の量が突発的に多かったり等すると、洗浄による除去対象物の除去が不完全なまま洗浄が終了してしまう恐れがある。

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、被加工物の洗浄不良を防止可能な洗浄装置及び洗浄方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、板状の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スピンナテーブルと、該スピンナテーブルに保持された被加工物に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、該スピンナテーブルを収容するチャンバーと、該チャンバーから洗浄水を排出する排水路と、該洗浄水と共に排出される洗浄水以外の成分を測定し洗浄の完了を判定する判定手段と、を具備し、該判定手段は、洗浄水以外の成分の量を測定する測定部と、該測定部で測定した洗浄水以外の成分の量が所定値以下になった際に洗浄が完了したと判定し、洗浄水の供給を終了させる判定部と、を含むことを特徴とする洗浄装置が提供される。

好ましくは、該測定部は、排出される洗浄水の電気伝導率又は濁度を測定し、該判定部は予め登録された該チャンバー内又は該排水路内の洗浄水の電気伝導率又は濁度の閾値と比較して、洗浄水以外の成分の量が該所定値以下になったと判定する。

請求項３記載の発明によると、板状の被加工物を洗浄する洗浄方法であって、被加工物をチャンバー内に収容された回転可能なスピンナテーブルで保持し、該スピンナテーブルを回転させながら被加工物に洗浄水を供給して被加工物を洗浄し、該チャンバーから排出される洗浄水の電気伝導率又は濁度を測定し、予め登録された洗浄水の電気伝導率又は濁度の閾値と比較して、測定した電気伝導率又は濁度が該閾値以下になった際に洗浄が完了したと判定し、洗浄水の供給を終了させることを特徴とする洗浄方法が提供される。

本発明によると、排水中に含まれる洗浄水以外の成分の量を測定することで、洗浄の状況を把握することができるため、誤って洗浄が未完了の被加工物を生産することがないという効果を奏する。また、無駄に洗浄水を供給したり、洗浄時間を長くしたりすることが防止できるため、低コスト、高スループットを実現できる。

本発明に係る洗浄装置を具備したレーザー加工装置の斜視図である。 ウェーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持するフレームユニットの斜視図である。 本発明実施形態に係る洗浄装置の斜視図である。 第１実施形態の洗浄装置の断面図である。 第２実施形態の洗浄装置の断面図である。

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。以下の説明では本発明の洗浄装置をレーザー加工装置に適用した例について説明するが、本発明の洗浄装置はレーザー加工装置に限定されるものではなく、切削装置、研削装置等の他の加工装置にも同様に適用可能である。

図１を参照すると、ウェ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手段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手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段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ェーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。

ウェーハＷ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の外周縁部は環状フレームＦに貼着されてフレームユニット１１が形成される。これにより、ウェーハＷ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に示したウェーハカセット８中にフレームユニット１１が複数枚（例えば２５枚）収容される。ウェーハカセット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。

ウェーハカセット８の後方には、ウェーハカセット８からレーザー加工前のフレームユニット１１を搬出するとともに、加工後のフレームユニット１１をウェーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。

ウェーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のフレームユニット１１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にはフレームユニット１１を一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

３０は加工後のウェーハを洗浄する洗浄装置であり、この洗浄装置３０は加工前のウェーハの表面に保護膜を被覆する保護膜被覆装置を兼用する。仮置き領域１２の近傍には、フレームユニット１１のフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されている。

仮置き領域１２に搬出されたフレームユニット１１は、搬送手段１６により吸着されて保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置３０に搬送される。保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置３０では、ウェーハＷ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ェーハＷを有するフレームユニット１１は、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、ウェーハＷがダイシングテープＴを介してチャックテーブル１８に吸引保持されると共に、複数のクランプ１９によりフレームＦがクランプされて固定される。

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、ウェーハ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手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウェーハＷの表面を撮像する撮像手段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。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウェーハ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ェ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によりレーザー加工が終了したウェーハＷ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手段３２により保持されて保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置３０まで搬送される。洗浄装置３０では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウェーハＷを低速回転（例えば８００〜１０００ｒｐｍ）させることによりウェーハを洗浄する。

洗浄後、ウェーハＷ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ェーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりフレームユニット１１を吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウェーハカセット８の元の収納場所にフレームユニット１１は戻される。

次に、本発明実施形態に係る洗浄装置３０について図３乃至図５を参照して説明する。図３を参照すると、保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置３０の一部破断斜視図が示されている。

洗浄装置３０は、スピンナテーブル機構４４と、スピンナテーブル機構４４を包囲して配設された洗浄水受け機構４６を具備している。スピンナテーブル機構４４は、スピンナテーブル４８と、スピンナテーブル４８を回転駆動する電動モータ５０と、電動モータ５０を上下方向に移動可能に支持する支持機構５２とから構成される。

スピンナテーブル４８は多孔性材料から形成された吸着チャック４８ａを具備しており、吸着チャック４８ａが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナテーブル４８は、吸着チャック４８ａにウェ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４８ａ上にウェーハを吸引保持する。

スピンナテーブル４８は、電動モータ５０の出力軸５０ａに連結されている。支持機構５２は、複数の（本実施形態においては３本）の支持脚５４と、支持脚５４にそれぞれ連結され電動モータ５０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５６とから構成される。

このように構成された支持機構５２は、エアシリンダ５６を作動することにより、電動モータ５０及びスピンナテーブル４８を上昇位置であるウェーハ搬入・搬出位置と、図３乃至図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。

洗浄水受け機構４６は、洗浄水受け容器５８と、洗浄水受け容器５８を支持する３本（図４には２本のみ図示）の支持脚６０と、電動モータ５０の出力軸５０ａに装着されたカバー部材６２とから構成される。

洗浄水受け容器５８は、円筒状の外側壁５８ａと、底壁５８ｂと、内側壁５８ｃとから構成され、内部にチャンバー５９が画成されている。底壁５８ｂの中央部には、電動モータ５０の出力軸５０ａが挿入される穴５１が設けられており、内側壁５８ｃはこの穴５１の周辺から上方に吐出するように形成されている。

洗浄水受け容器５８の底壁５８ｂには排水口６１が設けられており、この排水口６１に図４に示す排水路６４が接続されている。排水路６４には測定部６５が介装されており、測定部６５は判定部６７を備えており、判定部６７は制御手段６９に接続されている。

カバー部材６２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６２ａを備えている。このように構成されたカバー部材６２は、電動モータ５０及びスピンナテーブル４８が図４に示す作業位置に位置付けられると、カバー部材６２ａが洗浄水受け容器５８を構成する内側壁５８ｃの外側に隙間を持って重合するように位置付けられる。

図３を再び参照すると、保護膜塗付装置を兼用する洗浄装置３０は、スピンナテーブル４８に保持された加工前の半導体ウェーハに水溶性の液状樹脂を塗布する塗付手段６６を具備している。

塗付手段６６は、スピンナテーブル４８に保持された加工前のウェーハＷの加工面に向けて水溶性の液状樹脂を吐出する吐出ノズル６８と、吐出ノズル６８を支持する概略Ｌ形状のアーム７０とを含んでいる。

塗付手段６６は更に、アーム７０に支持された吐出ノズル６８をスピンナテーブル４８に支持されたウェーハＷの中心部に対応する液状樹脂吐出位置と、スピンナテーブル４８から外れた図４に示す待避位置との間で揺動する正転・逆転可能な電動モータ７２とを含んでいる。吐出ノズル６８はアーム７０を介して図示しない水溶性の液状樹脂供給源に接続されている。

洗浄装置３０は更に、スピンナテーブル４８に保持された加工後のウェーハを洗浄するための洗浄水供給手段７４及びエア供給手段７６を具備している。洗浄水供給手段７４は、スピンナテーブル４８に保持された加工後のウェーハに向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル７８と、洗浄水ノズル７８を支持するアーム８０と、アーム８０に支持された洗浄水ノズル７８を揺動する正転・逆転可能な電動モータ８２とから構成される。洗浄水ノズル７８はアーム８０を介して図示しない洗浄水供給源に接続されている。

エア供給手段７６は、スピンナテーブル４８に保持された洗浄後のウェーハに向けてエアを噴出するエアノズル８４と、エアノズル８４を支持するアーム８６と、アーム８６に支持されたエアノズル８４を揺動する正転・逆転可能な電動モータ（図示せず）を備えている。エアノズル８４はアーム８６を介して図示しないエア供給源に接続されている。

スピンナテーブル４８には、環状フレームＦを押さえる４個の振り子式の環状フレーム押さえ手段４９が配設されている。環状フレーム押さえ手段４９は、スピンナテーブル４８に固定された支持部８８と、支持部８８に回動可能に取り付けられた振り子体（クランプ）９０を含んでいる。

以下、このように構成された保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置３０の作用について説明する。まず、保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置３０で、加工前のウェーハＷの加工面に液状樹脂塗付手段６６により液状樹脂を塗布し、この液状樹脂を乾燥させてウェーハＷの加工面に保護膜を被覆する。

保護膜を形成する水溶性液状樹脂としては、ＰＶＡ（ポリ・ビニル・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。

表面に保護膜が被覆されたウェーハＷを有するフレームユニット１１は搬送手段１６によりチャックテーブル１８まで搬送され、ウェーハＷはチャックテーブルに吸引保持され、フレームユニット１１の環状フレームＦはクランプ１９によりクランプされて固定される。

チャックテーブル１８に保持されたウェーハＷに対して第１のストリートＳ１及び第２のストリートＳ２に対するアライメントを実施した後、チャックテーブル１８をレーザービームを照射する集光器２８が位置するレーザービーム照射領域に移動し、ウェーハＷの第１のストリートＳ１又は第２のストリートＳ２に沿って集光器２８からウェーハＷに対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のレーザービームを保護膜を通してウェーハＷに照射して、アブレーション加工によりレーザー加工溝を形成する。

この時、レーザービームの照射によりウェーハＷがアブレーション加工されデブリが発生しても、このデブリは保護膜によって遮断され、デバイスＤの電子回路及びボンディングパッド等に付着することはない。

ウェーハＷのレーザー加工が終了すると、チャックテーブル１８は最初にウェーハＷを吸引保持した位置に戻され、ここでウェーハＷの吸引保持を解除する。そして、ウェーハＷを有するフレームユニット１８は搬送手段３２によって洗浄装置３０のスピンナテーブル４８に搬送され、ウェーハＷは吸着チャック４８ａにより吸引保持される。

スピンナテーブル４８が図４に示すチャンバー５９内に収容される作業位置に位置付けられた後、洗浄水ノズル７８から洗浄水７９を噴射しながらスピンナテーブル４８を矢印Ｒ１方向に例えば８００ｒｐｍで回転させることにより、ウェーハＷを洗浄してウェーハＷの表面から保護膜を除去する。

チャンバー５９内に貯留された洗浄水は排水口６１を介して排水路６４に排出される。排水路６４には測定部６５が介装されているため、測定部６５により排出される洗浄水の電気伝導率を測定し、測定した電気伝導率を予め登録した電気伝導率の閾値と比較し、排水の電気伝導率が閾値以下になった際に洗浄が完了したと判定部６７で判定し、判定部６７に接続された制御手段６９で洗浄ノズル７８からの洗浄水の供給を停止する。

ここで、純水の電気伝導率は０．５μＳ／ｃｍ、４０倍に希釈した水溶性樹脂の電気伝導率は５０μＳ／ｃｍであるから、電気伝導率の閾値を、例えば５〜１０μＳ／ｃｍに設定する。除去対象物の量が閾値になったと判定部６７で判定してから、例えば５秒程度の余分な洗浄時間を経てから洗浄水ノズル７８からの洗浄水の供給を停止する。この余分な洗浄時間の間に、閾値を超える電気伝導率が計測された場合は、再度閾値以下になるまで測定を継続する。

測定部６５で洗浄水の電気伝導率を測定する実施形態に替えて、洗浄水の濁度を測定するようにしてもよい。この場合にも、測定部６５で測定する洗浄水の濁度が、予め登録した洗浄水の濁度の閾値以下になったと判定部６７で判定すると、ウェーハＷの洗浄が終了したと判定し、洗浄水供給ノズル７８からの洗浄水の供給を停止する。

図５を参照すると、本発明第２実施形態の洗浄装置３０Ａの断面図が示されている。この実施形態では、測定部６５はチャンバー５９内に配設されている。そして、測定部６５は洗浄装置３０Ａの外部に配設された判定部６７に接続されている。

この様に測定部６５をチャンバー５９内に配設した実施形態でも、図４に示した実施形態と同様に洗浄水中の電気伝導率又は濁度を測定し、測定値が予め登録された電気伝導率又は濁度の閾値以下になった際に判定部６７で洗浄が終了したと判定することができる。

上述した実施形態では、保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置３０，３０Ａについて説明したが、保護膜被覆装置を兼用しない洗浄装置も本発明は含むものである。更に、本発明の洗浄装置はレーザー加工装置のみでなく、切削装置、研削装置、研磨装置等の他の加工装置にも同様に適用することができる。

２ レーザー加工装置
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 保護膜被覆装置を兼用する洗浄装置
４８ スピンナテーブル
５９ チャンバー
６４ 排水路
６５ 測定部
６７ 判定部

Claims (3)

1. 板状の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スピンナテーブルと、
   該スピンナテーブルに保持された被加工物に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルと、
   該スピンナテーブルを収容するチャンバーと、
   該チャンバーから洗浄水を排出する排水路と、
   該洗浄水と共に排出される洗浄水以外の成分を測定し洗浄の完了を判定する判定手段と、を具備し、
   該判定手段は、洗浄水以外の成分の量を測定する測定部と、
   該測定部で測定した洗浄水以外の成分の量が所定値以下になった際に洗浄が完了したと判定し、洗浄水の供給を終了させる判定部と、を含むことを特徴とする洗浄装置。
2. 該測定部は、排出される洗浄水の電気伝導率又は濁度を測定し、該判定部は予め登録された該チャンバー内又は該排水路内の洗浄水の電気伝導率又は濁度の閾値と比較して、洗浄水以外の成分の量が該所定値以下になったと判定する請求項１記載の洗浄装置。
3. 板状の被加工物を洗浄する洗浄方法であって、
   被加工物をチャンバー内に収容された回転可能なスピンナテーブルで保持し、
   該スピンナテーブルを回転させながら被加工物に洗浄水を供給して被加工物を洗浄し、
   該チャンバーから排出される洗浄水の電気伝導率又は濁度を測定し、
   予め登録された洗浄水の電気伝導率又は濁度の閾値と比較して測定した電気伝導率又は濁度が該閾値以下になった際に洗浄が完了したと判定し、洗浄水の供給を終了させることを特徴とする洗浄方法。