JP2022035059A - 洗浄装置、レーザー加工装置、ウェーハの洗浄方法、及び、レーザー加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハに与えるダメージを低減しつつ、保護膜を洗浄により除去する。【解決手段】加工溝が形成されたウェーハ又は複数のチップを洗浄する洗浄装置であって、ノズルを有する洗浄ノズルユニットと、洗浄ノズルユニットと洗浄水供給源とを接続する洗浄水供給路と、洗浄水供給路に設けられた洗浄水バルブと、を有する洗浄水供給ユニットと、洗浄ノズルユニットとエアー供給源とを接続するエアー供給路と、エアー供給路に設けられたエアーバルブと、を有するエアー供給ユニットと、を備え、所定期間において、洗浄水供給ユニットが、ノズルへ連続的に洗浄水を供給するのに対して、エアー供給ユニットは、ノズルへ間欠的にエアーを供給することで、洗浄水のみによる洗浄と、洗浄水とエアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返してウェーハ又は複数のチップを洗浄する洗浄装置を提供する。【選択図】図５

Description

本発明は、加工溝が形成されたウェーハ又は複数のチップを洗浄するための洗浄装置と、レーザービームでウェーハを加工するためのレーザー加工装置と、加工溝が形成されたウェーハ又は複数のチップを洗浄する方法と、ウェーハを加工するレーザー加工方法と、に関する。

半導体などで形成されたウェーハに対して吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを当該ウェーハに照射して、当該ウェーハの一部をアブレーション加工することにより、当該ウェーハを切断する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ウェーハの表面には、複数の分割予定ライン（ストリート）が格子状に設定されており、複数のストリートで囲まれた領域の各々には、デバイスが形成されている。アブレーション加工によりストリートに沿ってウェーハを切断することで、ウェーハは、複数のチップに分割される。このアブレーション加工時には、デブリと呼ばれる加工屑が発生する。

デブリがデバイスに付着した状態であると、当該デバイスが搭載された製品に特性不良が生じる可能性がある。そこで、これを防ぐために、アブレーション加工前に、ウェーハの表面側に水溶性樹脂で形成された保護膜を形成し、アブレーション加工後に、保護膜及びデブリを洗浄して除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

アブレーション加工後の洗浄としては、純水等の洗浄水とエアー等の気体とが混合された気液混合流体（二流体）を用いる方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、数十μｍ程度の盛り上がりを有するデブリや保護膜がウェーハの表面側に固着している場合、ウェーハからデブリや保護膜を完全には除去できない場合があり、洗浄能力の向上が課題となっていた。

特開２００４－１８８４７５号公報 特開２０００－３０６８７８号公報

洗浄能力を向上させるために、気液混合流体に代えて、高圧（例えば、１０ＭＰａから２０ＭＰａ程度）で洗浄水を噴射することが考えられるが、高圧で噴射された洗浄水によりウェーハが衝撃を受けると、デバイスが破壊される恐れがある。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、高圧で洗浄水を噴射する場合に比べてウェーハに与えるダメージを低減しつつ、保護膜を洗浄により除去することを目的とする。

本発明の一態様によれば、加工溝が形成されたウェーハ又は複数のチップを洗浄する洗浄装置であって、ノズルを有する洗浄ノズルユニットと、該洗浄ノズルユニットと洗浄水供給源とを接続する洗浄水供給路と、該洗浄水供給路に設けられ、該ノズルへの洗浄水の供給を制御する洗浄水バルブと、を有する洗浄水供給ユニットと、該洗浄ノズルユニットとエアー供給源とを接続するエアー供給路と、該エアー供給路に設けられ、該ノズルへのエアーの供給を制御するエアーバルブと、を有するエアー供給ユニットと、を備え、所定期間において、該洗浄水供給ユニットが、該ノズルへ連続的に該洗浄水を供給するのに対して、該エアー供給ユニットは、該ノズルへ間欠的に該エアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該ウェーハ又は該複数のチップを洗浄する洗浄装置が提供される。

好ましくは、該洗浄装置は、該ウェーハ又は該複数のチップを保持した状態で回転可能なスピンナテーブルと、該洗浄ノズルユニットに接続され、該洗浄ノズルユニットを移動させる駆動源を有し、該スピンナテーブルで保持された該ウェーハ又は該複数のチップに対して該洗浄水又は該気液混合流体を噴射する噴射領域と、該スピンナテーブル上の位置から待避した待避領域との間で、該ノズルを移動させる移動ユニットと、を更に含む。

本発明の他の態様によれば、レーザー加工装置であって、ウェーハを保持するチャックテーブルと、レーザー発振器と、該レーザー発振器から出射されたレーザービームを集光させる集光レンズとを有し、該チャックテーブルで保持された該ウェーハに該集光レンズで集光された該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と、第１のノズルを有し、該レーザービーム照射ユニットにより加工される前の該ウェーハの一面に対して該第１のノズルから水溶性樹脂を供給して、該一面側を保護膜で被覆するための樹脂ノズルユニットと、該レーザービーム照射ユニットで加工された後の該一面を洗浄して該保護膜を除去する洗浄ユニットと、を備え、該洗浄ユニットは、第２のノズルを有する洗浄ノズルユニットと、該洗浄ノズルユニットを洗浄水供給源に接続するための洗浄水供給路と、該洗浄水供給路に設けられ、該第２のノズルへの洗浄水の供給を制御する洗浄水バルブと、を有する洗浄水供給ユニットと、該洗浄ノズルユニットをエアー供給源に接続するためのエアー供給路と、該エアー供給路に設けられ、該第２のノズルへのエアーの供給を制御するエアーバルブと、を有するエアー供給ユニットと、を有し、所定期間において、該洗浄水供給ユニットが、該第２のノズルへ連続的に該洗浄水を供給するのに対して、該エアー供給ユニットは、該第２のノズルへ間欠的に該エアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該一面側を洗浄するレーザー加工装置が提供される。

本発明の更なる他の態様によれば、加工溝が形成されたウェーハ又は複数のチップの洗浄方法であって、所定期間において、連続的に洗浄水を供給するのに対して、間欠的にエアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該ウェーハ又は複数のチップを洗浄する洗浄方法が提供される。

本発明の更なる他の態様によれば、ウェーハにレーザービームを照射して該ウェーハを加工するレーザー加工方法であって、該ウェーハの一面側に水溶性樹脂を供給して、該一面側を覆う保護膜を形成する保護膜形成ステップと、該保護膜形成ステップの後、該ウェーハに吸収される波長を有するレーザービームを該ウェーハに照射して該ウェーハに対してアブレーション加工を施すレーザービーム照射ステップと、該レーザービーム照射ステップの後、該一面側を洗浄することにより該一面側に形成された該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、を備え、該保護膜除去ステップは、所定期間において、連続的に洗浄水を供給するのに対して、間欠的にエアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該一面側を洗浄することで該保護膜を除去するレーザー加工方法が提供される。

本発明の一態様に係る洗浄装置は、洗浄ノズルユニットと、洗浄水供給ユニットと、エアー供給ユニットと、を備える。所定期間において、洗浄水供給ユニットが、ノズルへ連続的に該洗浄水を供給するのに対して、エアー供給ユニットは、ノズルへ間欠的に該エアーを供給することで、洗浄水のみによる洗浄と、洗浄水とエアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返す。これにより、ウェーハ又は複数のチップは、洗浄される。

洗浄水に対して間欠的にエアーを混合させることで、洗浄水のみでウェーハを洗浄する場合は、ウェーハに対する衝撃力が比較的小さくなり、気液混合流体でウェーハを洗浄する場合は、ウェーハに対する衝撃力が比較的大きくなる。この衝撃力の大小を交互に繰り返すことにより、高圧で洗浄水を噴射しなくても、高圧洗浄と同等の洗浄性能を得ることができる。

つまり、高圧洗浄に比べて、デバイスへのダメージ、チップ割れ、チップ飛びなどのリスクを低減しつつ、高圧洗浄と同等の洗浄性能が得られる。更に、洗浄水に対して定常的にエアーを混合した通常の気液混合流体での洗浄の場合と比べても、デブリ及び保護膜を、より効率的に洗浄して除去できる。

レーザー加工装置の斜視図である。 洗浄用ノズルが噴射領域にある場合を示す図である。 洗浄用ノズルが待避領域にある場合を示す図である。 図４（Ａ）は気液混合流体を噴射する様子を示す図であり、図４（Ｂ）は洗浄水を噴射する様子を示す図である。 洗浄水バルブ及びエアーバルブの開閉タイミングを示すタイムチャートである。 レーザー加工方法のフロー図である。 保護膜形成ステップを示す図である。 レーザービーム照射ステップを示す図である。 保護膜除去ステップを示す図である。 洗浄後の複数のチップ等を示す図である。 第２の実施形態におけるレーザービーム照射ステップを示す図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、レーザー加工装置２の構成例を示す斜視図である。以下の説明において、Ｘ軸方向（加工送り方向）と、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）と、Ｚ軸方向（上下方向、高さ方向）とは、互いに直交する。

図１に示すように、レーザー加工装置２は、各構造を支持する略矩形状の基台４を備える。基台４の上面の角部には、上方に突き出た突出部６が設けられている。突出部６の内部には空間が形成されている。

突出部６の内部の空間には、上下方向に昇降可能なカセットエレベータ８が設けられている。カセットエレベータ８の上面には、昇降台が固定されており、この昇降台の上面には、複数のウェーハ１１を収容可能なカセット１０が載置される。

ここで、図７を参照し、ウェーハ１１等について説明する。ウェーハ１１は、円盤状であり、ウェーハ１１の表面（一面）１１ａには、複数の分割予定ライン（不図示）が格子状に設定されている。

複数の分割予定ラインで区画された矩形状の領域の各々の表面１１ａ側には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス（不図示）が形成されている。

なお、ウェーハ１１の種類、材質、大きさ、形状、構造等に制限はない。ウェーハ１１は、シリコン以外の化合物半導体（ＧａＮ、ＳｉＣ等）、セラミックス、樹脂、ガラス、金属等で形成されたウェーハや基板であってもよい。

より具体的には、ウェーハ１１は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）デバイスが表面１１ａ上に離散的に形成されたサファイア基板であってもよいし、複数の所定の回路が表面１１ａ上に離散的に形成されたセラミックス基板であってもよい。

ウェーハ１１の裏面１１ｂ側には、ダイシングテープ１３の粘着面が貼り付けられる。より具体的には、ウェーハ１１は、粘着面の中央部に貼り付けられる。これに対して、粘着面の外周部には、ウェーハ１１の外周部を囲む様に金属製の環状のフレーム１５が貼り付けられる。

これにより、ウェーハ１１は、ダイシングテープ１３を介してフレーム１５で支持されたフレームユニット１７となる。カセット１０には、複数のウェーハ１１の各々が、フレームユニット１７の態様で収容されている。

フレームユニット１７を形成することにより、ウェーハ１１やウェーハ１１の分割により形成された複数のチップ２５（図８等参照）は、フレーム１５を吸引、把持等することにより搬送できる。

図１に戻って説明を続ける。突出部６に対してＹ軸方向に隣接する位置には、ウェーハ１１を仮置きするための仮置き機構１２が設けられている。仮置き機構１２は、Ｙ軸方向に略平行に配置された一対のガイドレール（Ｌ型レール）１２ａを含む。

一対のガイドレール１２ａ上には、搬送機構１４により、フレームユニット１７が搬送される。その後、一対のガイドレール１２ａがＸ軸方向に沿って互いに近づくことにより、フレームユニット１７のＸ軸方向の位置が調整される。

一対のガイドレール１２ａに対してＸ軸方向の一方側には、ＸＹ移動機構１６が設けられている。ＸＹ移動機構１６は、Ｙ軸方向に略平行に配置された一対のＹ軸ガイドレール１８を有する。

一対のＹ軸ガイドレール１８は、基台４の上面に固定されており、一対のＹ軸ガイドレール１８上には、Ｙ軸移動テーブル２０がスライド可能に取り付けられている。Ｙ軸移動テーブル２０の裏面（下面）には、ナット部（不図示）が設けられている。

ナット部には、Ｙ軸ガイドレール１８に略平行に配置されたＹ軸ボールネジ２２が回転可能な態様で連結されている。Ｙ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２４が連結されている。

Ｙ軸パルスモータ２４でＹ軸ボールネジ２２を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２０は、Ｙ軸ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動テーブル２０の表面（上面）には、Ｘ軸方向に略平行に配置された一対のＸ軸ガイドレール２６が固定されている。

Ｘ軸ガイドレール２６上には、Ｘ軸移動テーブル２８がスライド可能に取り付けられている。Ｘ軸移動テーブル２８の裏面（下面）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール２６に略平行に配置されたＸ軸ボールネジ３０が回転可能な態様で連結されている。

Ｘ軸ボールネジ３０の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ３０を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル２８は、Ｘ軸ガイドレール２６に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル２８の表面（上面）には、円筒状のテーブルベース３２が設けられている。テーブルベース３２の内部には、モータ等の第１の回転駆動源（不図示）が配置されている。第１の回転駆動源の第１の出力軸は、Ｚ軸方向に略平行に配置されている。

テーブルベース３２の上部には、ウェーハ１１を吸引保持するための円盤状のチャックテーブル３４が配置されている。チャックテーブル３４の下部には、第１の出力軸が連結されており、チャックテーブル３４は、この第１の出力軸の周りで回転可能である。

チャックテーブル３４の上面は、Ｘ－Ｙ平面に対して略平行な平坦面である。チャックテーブル３４の上面には、チャックテーブル３４やテーブルベース３２の内部に形成された流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）から負圧が伝達する。

この負圧により、チャックテーブル３４の上面は、ウェーハ１１等を吸引して保持する保持面３４ａとして機能する。なお、チャックテーブル３４の周囲には、フレーム１５をそれぞれ挟持する複数のクランプ３６が設けられている。

基台４の端部領域のうち、Ｙ軸方向において突出部６とは反対側には、Ｚ軸方向に延伸する態様で、壁部３８が設けられている。壁部３８のチャックテーブル３４側の一面には、突出部６側に突出する片持ち梁状の支持アーム４０の基端部が固定されている。

支持アーム４０の先端部には、略円筒状の集光器４２が配置されている。支持アーム４０の基端部側には、レーザー発振器４４が配置されている。レーザー発振器４４は、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４等で形成されたロッド状のレーザー媒質を含む。

レーザー発振器４４は、ウェーハ１１に吸収される波長（例えば、波長３５５ｎｍ）を有するパルス状のレーザービームＬを出射する。レーザー発振器４４から出射されたレーザービームＬは、所定の光学系を介して、集光器４２に入射する。

集光器４２の内部には、ミラー（不図示）及び集光レンズ４２ａ（図８参照）が配置されている。レーザービームＬは、ミラーにより下方へ反射された後、集光レンズ４２ａにより、集光器４２よりも下方における所定の高さ位置に集光される。

保持面３４ａで保持されたウェーハ１１の表面１１ａ近傍に、レーザービームＬの集光点Ｐを位置付けると（図８参照）、ウェーハ１１にはレーザー加工（アブレーション加工）が施される。集光器４２、レーザー発振器４４等は、レーザービーム照射ユニット４６を構成する。

支持アーム４０の先端部であって集光器４２に隣接する位置には、カメラユニット４８が配置されている。カメラユニット４８は、いずれも不図示のレンズ、イメージセンサ等を含んでおり、例えば、保持面３４ａで保持されたウェーハ１１の表面１１ａ側を撮像するために用いられる。

一対のガイドレール１２ａと、壁部３８と、の間には、塗布洗浄ユニット（洗浄装置、洗浄ユニット）５０が設けられている。塗布洗浄ユニット５０は、略円盤状のスピンナテーブル５２を有する。スピンナテーブル５２は、フレームユニット１７を吸引保持するための保持面５２ａを含む。

スピンナテーブル５２の外周部には、円筒状のカバー部材が設けられている。スピンナテーブル５２の下部には、モータ等の第２の回転駆動源（不図示）の第２の出力軸が連結されている。

第２の出力軸はＺ軸方向に略平行に配置されており、第２の回転駆動源を動作させると、スピンナテーブル５２は第２の出力軸の周りに高速で回転する。スピンナテーブル５２の近傍には、樹脂ノズルユニット５４が設けられている。

樹脂ノズルユニット５４は、第１のアーム５６を含む。第１のアーム５６は、Ｚ軸方向に略平行に配置された第１の垂直部を有する。第１の垂直部の上端には、Ｘ－Ｙ平面に対して略平行に配置された第１の水平部の基端部が連結されている。

第１の水平部の先端部には、樹脂用ノズル（第１のノズル）５８が設けられている。第１の垂直部及び第１の水平部には、樹脂供給路（不図示）が形成されており、この樹脂供給路は、タンク、ポンプ等を含む樹脂供給源（不図示）に接続されている。

樹脂用ノズル５８の開口は、保持面５２ａに向けて配置されており、樹脂用ノズル５８は、保持面５２ａに向けて水溶性樹脂５８ａ（図７参照）を供給する。水溶性樹脂５８ａは、ポリビニルアルコール、エチレングリコール等である。

レーザー加工前のウェーハ１１の裏面１１ｂ側を保持面５２ａで保持した状態で、スピンナテーブル５２を回転させながら表面１１ａ側に水溶性樹脂５８ａを供給すると、遠心力等により、水溶性樹脂５８ａは表面１１ａ側の全体に広がる。その後、水溶性樹脂５８ａを乾燥させると、表面１１ａ側の全体は、水溶性の保護膜２１（図８参照）で被覆される。

第１のアーム５６の第１の垂直部の底部には、モータ等の第１の駆動源６０が連結されている。第１の駆動源６０は、スピンナテーブル５２上の噴射領域と、スピンナテーブル５２の直上から待避した待避領域との、間で、樹脂用ノズル５８及び第１の水平部を旋回移動させるための、第１の移動ユニット６２を構成する。

スピンナテーブル５２の側部において樹脂ノズルユニット５４と異なる位置には、洗浄ノズルユニット６４が設けられている。洗浄ノズルユニット６４は、第２のアーム６６を含む。第２のアーム６６は、Ｚ軸方向に略平行に配置された第２の垂直部を有する。

第２の垂直部の上端には、Ｘ－Ｙ平面に対して略平行に配置された第２の水平部の基端部が連結されている。第２の垂直部及び第２の水平部には、後述する洗浄水供給路８０ａ及びエアー供給路８０ｂ（図４（Ａ）、図４（Ｂ）参照不図示）が形成されている。

第２の水平部の先端部には、洗浄用ノズル（ノズル、第２のノズル）６８が設けられている。洗浄用ノズル６８の開口は、保持面５２ａに向けて配置されている。洗浄用ノズル６８は、保持面５２ａに向けて、純水等の洗浄水７０（図４（Ａ）参照）、又は、洗浄水７０及びエアー７２が混合された気液混合流体（二流体）７４（図４（Ｂ）参照）を噴射する。

第２の垂直部の底部には、モータ等の第２の駆動源７６が接続されている。第２の駆動源７６は、第２の垂直部を回転軸として、洗浄用ノズル６８及び第２の水平部を旋回移動させたり、洗浄用ノズル６８を所定の角度範囲で揺動させたりする、第２の移動ユニット７８を構成する。

第２の駆動源７６は、スピンナテーブル５２上において第２の垂直部を回転軸とする所定の角度範囲の噴射領域Ｒ_Ａ（図２、図３参照）と、スピンナテーブル５２上の位置から待避した待避領域Ｒ_Ｂ（図２、図３参照）との、間で、洗浄用ノズル６８を移動させる。

図２は、洗浄用ノズル６８が噴射領域Ｒ_Ａにある場合を示す図であり、図３は、洗浄用ノズル６８が待避領域Ｒ_Ｂにある場合を示す図である。次に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して、洗浄用ノズル６８等について更に詳しく説明する。

図４（Ａ）に示す様に、洗浄用ノズル６８には、通水路６８ａが形成されている。通水路６８ａの一端部には、洗浄水供給路８０ａが接続されており、通水路６８ａの一端部は、洗浄水供給路８０ａを介して洗浄水供給源８２ａに接続されている。

洗浄水供給源８２ａは、洗浄水７０が貯留されている洗浄水タンク（不図示）や、洗浄水タンクから洗浄水７０を汲み上げる洗浄水用ポンプ（不図示）等を含む。洗浄水供給路８０ａには、電磁弁で構成される洗浄水バルブ８４ａが設けられている。

洗浄水バルブ８４ａが開状態のとき、洗浄水供給源８２ａから洗浄用ノズル６８へ、所定の流量（例えば、４００ｍｌ／ｍｉｎ）で洗浄水７０が供給される。これに対して、洗浄水バルブ８４ａが閉状態のとき、洗浄水供給源８２ａから洗浄用ノズル６８へは、洗浄水７０が供給されない。

この様に、洗浄水バルブ８４ａは、洗浄用ノズル６８への洗浄水７０の供給を制御する。なお、洗浄水供給路８０ａ及び洗浄水バルブ８４ａは、レーザー加工装置２における洗浄水供給ユニット８６ａを構成する。

洗浄用ノズル６８には、通水路６８ａに加えて、通気路６８ｂが形成されている。通気路６８ｂの一端部には、エアー供給路８０ｂが接続されており、通気路６８ｂの他端部には、通気路６８ｂの他端部よりも小さい径を有する円筒状の空洞部（即ち、絞り部６８ｃ）が接続されている。

絞り部６８ｃの側方には、上述の通水路６８ａの他端部が接続している。また、絞り部６８ｃにおいて、通気路６８ｂの反対側には、円錐台形状の空洞（即ち、開口部６８ｄ）が形成されている。

エアー供給路８０ｂは、通気路６８ｂの一端部と、エアー供給源８２ｂと、を接続している。エアー供給源８２ｂは、エアー７２を圧縮するコンプレッサー（不図示）、圧縮エアーをためておくエアータンク（不図示）、ダストを取り除くフィルター等を含む。

エアー供給路８０ｂには、電磁弁で構成されるエアーバルブ８４ｂが設けられている。エアーバルブ８４ｂが開状態のとき、エアー供給源８２ｂから洗浄用ノズル６８へ、所定の圧力（例えば、０．４ＭＰａ）でエアー７２が供給される。これに対して、エアーバルブ８４ｂが閉状態のとき、エアー供給源８２ｂから洗浄用ノズル６８へは、エアー７２が供給されない。

この様に、エアーバルブ８４ｂは、洗浄用ノズル６８へのエアー７２の供給を制御する。なお、エアー供給路８０ｂ及びエアーバルブ８４ｂは、レーザー加工装置２におけるエアー供給ユニット８６ｂを構成する。

洗浄水バルブ８４ａ及びエアーバルブ８４ｂの両方が開状態であるとき、洗浄水７０及びエアー７２が絞り部６８ｃで混合されて、気液混合流体７４となり、開口部６８ｄから噴射される。図４（Ａ）は、気液混合流体７４を噴射する様子を示す図である。

これに対して、洗浄水バルブ８４ａが開状態、且つ、エアーバルブ８４ｂが閉状態であるとき、開口部６８ｄからは、気液混合流体７４ではなく、洗浄水７０が噴射される。図４（Ｂ）は、洗浄水７０を噴射する様子を示す図である。

ここで、再び図１に戻る。カセットエレベータ８、仮置き機構１２、搬送機構１４、ＸＹ移動機構１６、チャックテーブル３４、レーザービーム照射ユニット４６、カメラユニット４８、塗布洗浄ユニット５０等の動作は、制御部８８により制御される。

制御部８８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表されるプロセッサ（処理装置）と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。

補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御部８８の機能が実現される。例えば、制御部８８は、ウェーハ１１等の洗浄時に、洗浄水バルブ８４ａ及びエアーバルブ８４ｂのそれぞれの開状態及び閉状態を制御する。

図５は、洗浄水バルブ８４ａ及びエアーバルブ８４ｂの開閉タイミングを示すタイムチャートである。図５の洗浄水バルブ８４ａ及びエアーバルブ８４ｂにおいて、「ＯＮ」はバルブの開状態を意味し、「ＯＦＦ」はバルブの閉状態を意味する。また、図５の横軸は、時間ｔを意味する。なお、図５では、時間ｔの一部を省略している。

図５に示す様に、洗浄水７０は、洗浄開始時から洗浄終了時までの洗浄期間（所定期間、例えば、６０ｓ）において、洗浄用ノズル６８へ連続的に供給される。これに対して、エアー７２は、洗浄用ノズル６８へ間欠的に供給される。

例えば、オペレーターは、レーザー加工装置２に設けられている入力装置（例えば、タッチパネル）を通じて、上述の洗浄期間（例えば、６０ｓ）と、エアーバルブ８４ｂを開状態とする期間及び閉状態とする期間とを、制御部８８に入力する。エアーバルブ８４ｂを開状態とする期間と、閉状態とする期間とは、同じ（例えば、０．４ｓ）に設定される。

なお、オペレーターは、洗浄期間と、当該洗浄期間においてエアーバルブ８４ｂを開状態にする回数と、だけを入力してもよい。この場合、エアーバルブ８４ｂを開状態にする期間と、閉状態にする期間とは、制御部８８により適宜決定される。

入力を受けた制御部８８は、洗浄期間中に、エアーバルブ８４ｂの開状態及び閉状態を交互に繰り返す。これにより、洗浄期間中には、洗浄水７０のみによる洗浄と、気液混合流体７４による洗浄と、が交互に繰り返される。

洗浄水に７０対して間欠的にエアー７２を混合させることで、洗浄水７０のみでウェーハ１１を洗浄する場合は、ウェーハ１１に対する衝撃力が比較的小さくなり、気液混合流体７４でウェーハ１１を洗浄する場合は、ウェーハ１１に対する衝撃力が比較的大きくなる。衝撃力の大小を交互に繰り返す洗浄方法では、高圧洗浄と同等の洗浄性能を得ることができる。

つまり、高圧洗浄に比べて、デバイスへのダメージ、チップ割れ、チップ飛びなどのリスクを低減しつつ、高圧洗浄と同等の洗浄性能が得られる。更に、洗浄水７０に対して定常的にエアー７２を混合した通常の気液混合流体７４での洗浄の場合と比べても、デブリ２７及び保護膜２１を、より効率的に洗浄して除去できる。

なお、出願人が行った実験によると、エアーバルブ８４ｂを開状態とする期間が０．２ｓのときには、十分な洗浄効果が得られなかった。これは、気液混合流体７４に起因する衝撃力が不十分であったからであると推測される。これに対して、エアーバルブ８４ｂを開状態とする期間が０．４ｓ以上１ｓ未満のときには、十分な洗浄効果が得られた。

次に、図６から図１０を参照して、第１の実施形態に係るレーザー加工方法について説明する。第１の実施形態では、レーザー加工によりウェーハ１１を分割して、複数のデバイスチップ（チップ）２５を形成する。図６は、レーザー加工方法のフロー図である。

図７は、保護膜形成ステップＳ１０を示す図である。保護膜形成ステップＳ１０では、まず、搬送機構１４等によりスピンナテーブル５２へ搬送されたウェーハ１１（フレームユニット１７）の裏面１１ｂ側を、保持面５２ａで吸引保持する。

次いで、樹脂用ノズル５８を表面１１ａの中央部の上方に位置付けた状態で、樹脂用ノズル５８から表面１１ａ側へ水溶性樹脂５８ａを１５ｍｌ供給し、その後、スピンナテーブル５２を所定の回転数（例えば、２５００ｒｐｍ）で、所定期間（例えば、１８０ｓ）回転させる。

更にその後、水溶性樹脂５８ａを乾燥させることで、表面１１ａ側の全体を水溶性の保護膜２１（図８参照）で被覆する。保護膜形成ステップＳ１０の後、ウェーハ１１に対してレーザービームＬを照射してアブレーション加工を施す（レーザービーム照射ステップＳ２０）。

図８は、レーザービーム照射ステップＳ２０を示す図である。レーザービーム照射ステップＳ２０では、搬送機構１４等によりチャックテーブル３４へ搬送されたウェーハ１１（フレームユニット１７）の裏面１１ｂ側を、保持面３４ａで吸引保持する。

次いで、レーザービームＬの集光点Ｐを、１つの分割予定ラインの延長線上に位置付けた状態で、集光点Ｐに対してチャックテーブル３４をＸ軸方向に沿って相対的に移動させる。本実施形態では、１つの分割予定ラインに沿ってレーザービームＬを２回照射する。

具体的には、集光点Ｐを表面１１ａ近傍に位置付けた状態で、１つの分割予定ラインの一端から他端までレーザービームＬを照射し（１パス目）、次いで、集光点Ｐの高さを維持し、１つの分割予定ラインの他端から一端までレーザービームＬを照射する（２パス目）。

レーザービーム照射ステップＳ２０における、レーザー加工条件は、例えば、次の様に設定される。

レーザー発振器 ：Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
出力 ：９．０Ｗ
繰り返し周波数 ：１５ｋＨｚ
加工送り速度 ：５００ｍｍ／ｓ

レーザービーム照射ステップＳ２０では、集光点Ｐの移動の経路に沿って分割溝２３が形成される。その後、ＸＹ移動機構１６でチャックテーブル３４をＹ軸方向に沿って所定のインデックス量だけ割り出し送りし、直前に加工した分割予定ラインのＹ軸方向に隣接する他の分割予定ラインの延長線上に集光点Ｐを位置付ける。

そして、同様にして、他の分割予定ラインに沿ってレーザービームＬを２回照射して、分割溝２３を形成する。一の方向の全ての分割予定ラインに沿って分割溝２３を形成した後、チャックテーブル３４を９０度回転させる。

そして、同様に、他の方向に沿う全ての分割予定ラインに沿って分割溝２３を形成する。これにより、ウェーハ１１を複数のチップ２５に分割する。アブレーション加工時には、上述のデブリ２７が発生し、保護膜２１上に付着する。

レーザービーム照射ステップＳ２０の後、塗布洗浄ユニット５０により各チップ２５の表面１１ａ側を洗浄して、保護膜２１及びデブリ２７を除去する（保護膜除去ステップＳ３０）。図９は、保護膜除去ステップＳ３０を示す図である。

保護膜除去ステップＳ３０では、搬送機構１４によりスピンナテーブル５２へ搬送されたウェーハ１１（フレームユニット１７）の裏面１１ｂ側を、保持面５２ａで吸引保持する。次いで、洗浄用ノズル６８を、待避領域Ｒ_Ｂから噴射領域Ｒ_Ａに移動させる。

そして、スピンナテーブル５２を所定の回転数（例えば、２５００ｒｐｍ）で回転させた状態で、所定期間（例えば、６０ｓ）、図５で説明した洗浄水７０のみによる洗浄と、気液混合流体７４による洗浄と、を交互に噴射して、複数のチップ２５の表面１１ａ側を洗浄する。なお、このとき、洗浄用ノズル６８を噴射領域Ｒ_Ａ内で揺動させる。

図１０は、洗浄後の複数のチップ２５等を示す図である。上述した様に、洗浄水７０のみによる洗浄と、気液混合流体７４による洗浄と、を交互に繰り返す洗浄方法では、高圧で洗浄水７０を噴射しなくても、高圧洗浄と同等の洗浄性能を得ることができる。

つまり、高圧洗浄に比べて、デバイスへのダメージ、チップ割れ、チップ飛びなどのリスクを低減しつつ、高圧洗浄と同等の洗浄性能が得られる。更に、洗浄水７０に対して定常的にエアー７２を混合した通常の気液混合流体７４での洗浄の場合と比べても、デブリ２７及び保護膜２１を、より効率的に洗浄して除去できる。

例えば、通常の気液混合流体７４による洗浄では、分割溝２３近傍においてチップ２５に溶融して固着した数十μｍ程度の盛り上がりを有するデブリ２７を除去できないが、本実施形態の洗浄方法では、この様なデブリ２７でも除去できる。

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態のレーザービーム照射ステップＳ２０では、ウェーハ１１を分割するのではなく、ウェーハ１１の表面１１ａ側に形成されている所定厚さの機能層（不図示）をアブレーション加工することで、ウェーハ１１を切断しない所定深さの加工溝２９を形成する。係る点が、第１の実施形態と異なる。

機能層は、複数の層間絶縁膜と、複数の金属層と、を有する。層間絶縁膜と、金属層とは、機能層の厚さ方向において、交互に積層されている。層間絶縁膜は、二酸化シリコン等に比べて低い誘電率を有する層間絶縁膜（所謂、Ｌｏｗ－ｋ膜）である。

図１１は、第２の実施形態におけるレーザービーム照射ステップＳ２０を示す図である。例えば、上述のレーザー加工条件で、１つの分割予定ラインに沿ってレーザービームＬを１回照射することで、加工溝２９が形成される。

レーザービーム照射ステップＳ２０後の保護膜除去ステップＳ３０では、第１の実施形態と同様に、塗布洗浄ユニット５０により、洗浄水７０のみによる洗浄と、気液混合流体７４による洗浄と、を交互に噴射して、ウェーハ１１の表面１１ａ側を洗浄して、保護膜２１及びデブリ２７を除去する。

第２の実施形態でも、高圧洗浄に比べて、デバイスへのダメージ、チップ割れ、チップ飛びなどのリスクを低減しつつ、高圧洗浄と同等の洗浄性能が得られる。更に、洗浄水７０に対して定常的にエアー７２を混合した通常の気液混合流体７４での洗浄の場合と比べても、デブリ２７及び保護膜２１を、より効率的に洗浄して除去できる。

保護膜除去ステップＳ３０の後、例えば、加工溝２９に切削ブレード（不図示）を切り込み、ウェーハ１１を切削することで、加工溝２９が形成されたウェーハ１１を複数のチップ２５に分割する。

なお、切削に代えて、レーザービーム照射ステップＳ２０の後、保護膜除去ステップＳ３０の前に、エッチング装置（不図示）を用いて、ウェーハ１１に対してプラズマエッチングを施すことで、ウェーハ１１を複数のチップ２５に分割してもよい。

例えば、誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ）や、電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣＲ）により発生させた高密度プラズマを用いて、ウェーハ１１に対して反応性イオンエッチング（Reactive-Ion Etching：ＲＩＥ）を施す。

なお、保護膜除去ステップＳ３０の後、洗浄後のウェーハ１１又は複数のチップ２５の洗浄度を評価してもよい。この評価を行う場合、例えば、塗布洗浄ユニット５０の近傍にカメラユニット（不図示）が追加的に配置される。

洗浄度の評価では、保護膜除去ステップＳ３０後のウェーハ１１や、複数のチップ２５をカメラユニットで撮像して得られた画像に基づいて、ウェーハ１１や複数のチップ２５に、デブリ２７が残存している否かを、制御部８８が判定する。

例えば、制御部８８は、デブリ２７が残存した領域を黒とし、それ以外の領域を白とする様に、得られた画像を二値化処理する。次いで、制御部８８は、白の領域の面積に対する黒の領域の面積の割合を算出する。

制御部８８は、当該割合が所定値以下である場合には、デブリ２７の残存量が許容値内であると、判定する。その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２：レーザー加工装置、４：基台、６：突出部
８：カセットエレベータ、１０：カセット
１１：ウェーハ、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面
１２：仮置き機構、１２ａ：ガイドレール、１４：搬送機構
１３：ダイシングテープ、１５：フレーム、１７：フレームユニット
１６：ＸＹ移動機構
１８：Ｙ軸ガイドレール、２０：Ｙ軸移動テーブル
２１：保護膜、２３：分割溝、２５：チップ、２７：デブリ、２９：加工溝
２２：Ｙ軸ボールネジ、２４：Ｙ軸パルスモータ
２６：Ｘ軸ガイドレール、２８：Ｘ軸移動テーブル、３０：Ｘ軸ボールネジ
３２：テーブルベース、３４：チャックテーブル、３４ａ：保持面、３６：クランプ
３８：壁部、４０：支持アーム、４２：集光器、４２ａ：集光レンズ
４４：レーザー発振器、４６：レーザービーム照射ユニット、４８：カメラユニット
５０：塗布洗浄ユニット、５２：スピンナテーブル、５２ａ：保持面
５４：樹脂ノズルユニット、５６：第１のアーム
５８：樹脂用ノズル、５８ａ：水溶性樹脂
６０：第１の駆動源、６２：第１の移動ユニット
６４：洗浄ノズルユニット、６６：第２のアーム
６８：洗浄用ノズル
６８ａ：通水路、６８ｂ：通気路、６８ｃ：絞り部、６８ｄ：開口部
７０：洗浄水、７２：エアー、７４：気液混合流体
７６：第２の駆動源、７８：第２の移動ユニット
８０ａ：洗浄水供給路、８０ｂ：エアー供給路
８２ａ：洗浄水供給源、８２ｂ：エアー供給源
８４ａ：洗浄水バルブ、８４ｂ：エアーバルブ
８６ａ：洗浄水供給ユニット、８６ｂ：エアー供給ユニット
８８：制御部
Ｌ：レーザービーム、Ｐ：集光点
Ｒ_Ａ：噴射領域、Ｒ_Ｂ：待避領域

Claims (5)

1. 加工溝が形成されたウェーハ又は複数のチップを洗浄する洗浄装置であって、
   ノズルを有する洗浄ノズルユニットと、
   該洗浄ノズルユニットと洗浄水供給源とを接続する洗浄水供給路と、該洗浄水供給路に設けられ、該ノズルへの洗浄水の供給を制御する洗浄水バルブと、を有する洗浄水供給ユニットと、
   該洗浄ノズルユニットとエアー供給源とを接続するエアー供給路と、該エアー供給路に設けられ、該ノズルへのエアーの供給を制御するエアーバルブと、を有するエアー供給ユニットと、
   を備え、
   所定期間において、該洗浄水供給ユニットが、該ノズルへ連続的に該洗浄水を供給するのに対して、該エアー供給ユニットは、該ノズルへ間欠的に該エアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該ウェーハ又は該複数のチップを洗浄することを特徴とする洗浄装置。
2. 該ウェーハ又は該複数のチップを保持した状態で回転可能なスピンナテーブルと、
   該洗浄ノズルユニットに接続され、該洗浄ノズルユニットを移動させる駆動源を有し、該スピンナテーブルで保持された該ウェーハ又は該複数のチップに対して該洗浄水又は該気液混合流体を噴射する噴射領域と、該スピンナテーブル上の位置から待避した待避領域との間で、該ノズルを移動させる移動ユニットと、
   を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. レーザー加工装置であって、
   ウェーハを保持するチャックテーブルと、
   レーザー発振器と、該レーザー発振器から出射されたレーザービームを集光させる集光レンズとを有し、該チャックテーブルで保持された該ウェーハに該集光レンズで集光された該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と、
   第１のノズルを有し、該レーザービーム照射ユニットにより加工される前の該ウェーハの一面に対して該第１のノズルから水溶性樹脂を供給して、該一面側を保護膜で被覆するための樹脂ノズルユニットと、
   該レーザービーム照射ユニットで加工された後の該一面を洗浄して該保護膜を除去する洗浄ユニットと、を備え、
   該洗浄ユニットは、
   第２のノズルを有する洗浄ノズルユニットと、
   該洗浄ノズルユニットを洗浄水供給源に接続するための洗浄水供給路と、該洗浄水供給路に設けられ、該第２のノズルへの洗浄水の供給を制御する洗浄水バルブと、を有する洗浄水供給ユニットと、
   該洗浄ノズルユニットをエアー供給源に接続するためのエアー供給路と、該エアー供給路に設けられ、該第２のノズルへのエアーの供給を制御するエアーバルブと、を有するエアー供給ユニットと、を有し、
   所定期間において、該洗浄水供給ユニットが、該第２のノズルへ連続的に該洗浄水を供給するのに対して、該エアー供給ユニットは、該第２のノズルへ間欠的に該エアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該一面側を洗浄することを特徴とするレーザー加工装置。
4. 加工溝が形成されたウェーハ又は複数のチップの洗浄方法であって、
   所定期間において、連続的に洗浄水を供給するのに対して、間欠的にエアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該ウェーハ又は複数のチップを洗浄することを特徴とする洗浄方法。
5. ウェーハにレーザービームを照射して該ウェーハを加工するレーザー加工方法であって、
   該ウェーハの一面側に水溶性樹脂を供給して、該一面側を覆う保護膜を形成する保護膜形成ステップと、
   該保護膜形成ステップの後、該ウェーハに吸収される波長を有するレーザービームを該ウェーハに照射して該ウェーハに対してアブレーション加工を施すレーザービーム照射ステップと、
   該レーザービーム照射ステップの後、該一面側を洗浄することにより該一面側に形成された該保護膜を除去する保護膜除去ステップと、を備え、
   該保護膜除去ステップは、
   所定期間において、連続的に洗浄水を供給するのに対して、間欠的にエアーを供給することで、該洗浄水のみによる洗浄と、該洗浄水と該エアーとが混合された気液混合流体による洗浄と、を交互に繰り返して該一面側を洗浄することで該保護膜を除去することを特徴とするレーザー加工方法。

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