JP6207366B2

JP6207366B2 - 二流体ノズル

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Publication number: JP6207366B2
Application number: JP2013250202A
Authority: JP
Inventors: 惇八木原
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: JP2015107442A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を洗浄する際に使用する二流体ノズルに関する。

例えば、半導体デバイス製造プロセスでは、ＩＣやＬＳＩ等のデバイスが複数表面に形成された半導体ウエーハの裏面を研削装置で研削して、半導体ウエーハを所定厚みに加工する。その後、半導体ウエーハを分割予定ラインに沿ってダイシングして個々のデバイスチップが製造される。このようにして得られたデバイスチップは、樹脂封止によりパッケージングされ、携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

半導体ウエーハをダイシングする装置としては、チャックテーブルに吸引保持した半導体ウエーハに対して、高速回転する円板状の薄い切削ブレードを切り込ませていくブレード式の切削装置が一般的である（例えば、特開平８−２５２０９号公報参照）。

ブレード式の切削装置でダイシングされた半導体ウエーハは、付着している切削屑等を除去するために洗浄する必要があることから、洗浄装置を備えた切削装置が提供されている（例えば、特開２００３−２２９３８２号公報参照）。

半導体ウエーハの切削装置に具備される洗浄装置は、特許文献２に記載されているように、半導体ウエーハをスピンナーテーブルに吸着して保持し、スピンナーテーブルを回転させながら洗浄水供給ノズルから洗浄水を噴出して半導体ウエーハの洗浄を実施する。

洗浄終了後、洗浄水の供給を停止し、エアーノズルからエアーを吹きかけながらスピンナーテーブルを回転させることにより、水分を除去して半導体ウエーハをスピン乾燥する。

特開平８−２５２０９号公報特開２００３−２２９３８２号公報

洗浄水供給ノズルとしては、洗浄水とエアーを混合して半導体ウエーハに噴射する二流体ノズルが使用されることがある。また、半導体ウエーハの乾燥時にエアーを吹き付けるためには、エアー専用のエアーノズルからエアーを半導体ウエーハに吹き付けている。

このような構成の洗浄装置では、ノズルの数に応じてノズルを支える支持アームや配管を用意しなければならず、その構成が複雑になり、装置自体のコストアップにもつながることから、ノズルや配管の数を減らすことが望まれている。そこで、洗浄に使用する二流体ノズルから液体と気体の混合流体の他に乾燥時に使用する気体のみを噴射させて、ノズルの数を減らそうとする試みが行われている。

しかし、従来の二流体ノズルはその構造から、液体の供給を停止して気体のみを噴射しようとしても、液体配管内に残った液体が気体の流れに吸引されて噴射されてしまう場合があり、気体のみの噴射は難しいという問題がある。

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、簡単な構造で液体と気体の混合流体を噴出する他に、気体のみを噴射することもできる二流体ノズルを提供することである。

本発明によると、気体と液体の混合流体を噴射する二流体ノズルであって、液体供給源から液体供給手段によって液体が供給される液体供給口と、気体供給源から気体供給手段によって気体が供給される気体供給口と、液体と気体の混合流体を噴射する噴射口と、該気体供給口と該噴射口とを連通させる通気路と、該通気路に接続して該液体供給口から供給された液体を該通気路を流れる気体に合流させる通水路と、を含み、該通気路は、該気体供給口の面積よりも狭窄する断面積を有する第１の絞り部と、該第１の絞り部と該噴射口との間に配設され該通気路が該第１の絞り部より拡張する拡張部と、を有し、該通水路は、該液体供給口の面積よりも狭窄する断面積を有する第２の絞り部を有し、該第２の絞り部は狭窄した断面積のまま該通気路における該拡張部と該噴射口との間に、該通気路に対して直角から±５°の角度で接続しており、該気体供給源から該気体供給口に気体が供給され、該液体供給源から該液体供給口に液体が供給された際には、該噴射口から気体と液体との混合流体が噴射され、該気体供給源から該気体供給口に気体が供給され、該液体供給源からの液体の供給が中断した際には、該噴射口から気体のみが噴射されることを特徴とする二流体ノズルが提供される。

本発明の二流体ノズルによると、通水路は液体供給口の面積よりも通水路の断面積が狭窄する第２の絞り部を有し、第２の絞り部は狭窄した断面積のまま通気路における拡張部と噴射口との間に通気路に対して直角から±５°の角度で接続しているため、噴射口から気体のみを噴射する際に、通水路に残留した液体は、拡張部を気体が通過する際に第２の絞り部が吸引抵抗として働くため、通水路に残留した液体が気体の流れで吸引されることがなく、噴射口から気体のみを噴射することができる。

洗浄装置内に本発明の二流体ノズルを具備した切削装置の斜視図である。ウエーハをダイシングテープを介して環状フレームで支持した形態であるフレームユニットの斜視図である。本発明の二流体ノズルを具備したスピンナー洗浄装置の斜視図である。二流体ノズルでウエーハを洗浄している状態のスピンナー洗浄装置の斜視図である。図５（Ａ）は液体と気体の混合流体を噴射している状態の本発明実施形態に係る二流体ノズルの縦断面図、図５（Ｂ）は気体のみを噴射している状態の二流体ノズルの縦断面図である。

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。図１を参照すると、スピンナー洗浄装置に本発明の二流体ノズルを具備した切削装置２の斜視図が示されている。

切削装置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って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。

切削装置２の切削対象である半導体ウエーハ１１は、図２に示すように、例えば厚さが１００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面に複数のストリート（分割予定ライン）１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

このように構成された半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１は、図２に示すように、粘着テープであるダイシングテープＴに裏面が貼着され、ダイシングテープＴの外周部が環状フレームＦに貼着されてフレームユニット１７とされ、図１に示したウエーハカセット８中にフレームユニット１７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上に載置されている。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハ１１を搬出するとともに、切削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、ウエーハ１１を一定の位置に位置合わせする一対のセンタリングバー１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハ１１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が配設されており、仮置き領域１２に搬出されて位置合わせされたウエーハ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、このチャックテーブル１８に吸引保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構により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１１の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２２が配設されている。２０は環状フレームＦをクランプするクランプである。

アライメントユニット２２は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２４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切削すべき領域を検出することができる。撮像ユニット２４によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。

アライメントユニット２２の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１に対して切削加工を施す切削ユニット２６が配設されている。切削ユニット２６はアライメントユニット２２と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２６は、回転可能なスピンドル２８の先端に外周に切刃を有する切削ブレード３０が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード３０は撮像ユニット２４のＸ軸方向の延長線上に位置している。切削ユニット２６のＹ軸方向の移動は図示しない割り出し送り機構により達成される。

３４は切削加工の終了したウエーハ１１を洗浄するスピンナー洗浄装置であり、切削加工の終了したウエーハ１１は搬送ユニット３２によりスピンナー洗浄装置３４まで搬送され、スピンナー洗浄装置３４でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図３を参照すると、本発明実施形態に係る二流体ノズルを具備したスピンナー洗浄装置３４の斜視図が示されている。スピンナー洗浄装置３４は、スピンナーテーブル３６と、スピンナーテーブル３６を包囲して配設された洗浄受け容器３８とを具備している。洗浄受け容器３８は３本（図３及び図５には２本のみ図示）の支持脚５４により支持されている。

スピンナーテーブル３６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４０と、吸引保持部４０を囲繞する金属製の枠体４２とから構成される。吸引保持部４０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３６は、スピンナーテーブル３６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４０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３６は電動モータ４４の出力軸４６に連結されている。支持機構４８は複数の支持脚５０と、支持脚５０にそれぞれ連結され電動モータ４４に取り付けられた複数のエアーシリンダ５２とから構成される。

このように構成された支持機構４８は、エアーシリンダ５２を作動することにより、電動モータ４４及びスピンナーテーブル３６を上昇位置であるウエーハ搬入・搬出位置と、図３及び図４に示す下降位置である洗浄位置に位置付け可能である。

スピンナー洗浄装置３４は、切削加工後の半導体ウエーハ１１を洗浄する二流体ノズル５６を具備している。二流体ノズル５６は図３に示す待避位置と、図４に示すウエーハ１１上方の洗浄位置との間で揺動可能に配設されている。二流体ノズル５６は、洗浄水と加圧された空気との混合流体を噴出する。

次に、図５を参照して、本発明実施形態に係る二流体ノズル５６の作用について説明する。図５（Ａ）は液体と空気との混合流体を噴射している状態の二流体ノズル５６の縦断面図、図５（Ｂ）は気体のみを噴射している状態の二流体ノズル５６の縦断面図である。

二流体ノズル５６は、液体供給源６６から液体供給手段６０によって液体が供給される液体供給口５８と、気体供給源７４から気体供給手段６４によって気体が供給される気体供給口６２と、液体と気体の混合流体を噴射する噴射口８０と、気体供給口６２と噴射口８０とを連通させる通気路８２と、通気路８２に接続して液体供給口５８から供給された液体を通気路８２を流れる気体に合流させる通水路８４とを有している。

液体供給手段６０は、液体供給源６６と、液体供給源６６と二流体ノズル５６の液体供給口５８とを接続する液体供給路６８と、液体供給路６８に介装され液体供給路６８を開閉する電磁弁７０と、液体供給源６６から二流体ノズル５６の液体供給口５８に液体を送るポンプ７２とを含んでいる。

気体供給手段６４は、気体供給源７４と、気体供給源７４と二流体ノズル５６の気体供給口６２とを接続する気体供給路７６と、気体供給路７６に介装され気体供給路７６を開閉する電磁弁７８とを含んでいる。

液体供給源６６は、例えば純水等の液体を供給するが、ウエーハ１１を洗浄できる液体であれば純水に限定されるものではない。気体供給源７４は、例えば圧縮エアー源から構成され、圧縮されたエアーを二流体ノズル５６の気体供給口６２に供給する。

二流体ノズル５６の通気路８２は、気体供給口６２の面積よりも狭窄する断面積を有する第１の絞り部８６と、第１の絞り部８６と噴射口８０との間に配設され通気路８２が第１の絞り部８６よりも拡張する拡張部８８とを有している。

通水路８４は、液体供給口５８の面積よりも通水路８４の断面積が狭窄する第２の絞り部９０を有しており、第２の絞り部９０は狭窄した断面積のまま通気路８２における拡張部８８と噴射口８０との間に通気路８２に対して概略直角に接続されている。ここで、概略直角とは、直角に対して±５°の範囲内であるのが好ましい。

図５（Ａ）に示すように、電磁弁７８を開位置に切り替えると、気体供給源７４から気体（圧縮エアー）が二流体ノズル５６の気体供給口６２に供給され、電磁弁７０を開位置に切り替えてポンプ７２を作動すると、液体供給源６６から純水等の液体が二流体ノズル５６の液体供給口５８に供給される。従って、二流体ノズル５６の噴出口８０からは気体と液体との混合流体９２が噴射される。

一方、図５（Ｂ）に示すように、電磁弁７８は開位置に維持したまま電磁弁７０を閉位置に切り替えると、液体供給源６６からの液体の供給は停止されるが、二流体ノズル５６の通水路８４内には液体９６が残留する。

通水路８４は通気路８２における拡張部８８と噴射口８０との間に直角に接続されているため、第１の絞り部８６及び拡張部８８を含む通気路８２内を圧縮エアー等の気体が通過したとしても、第２の絞り部９０が吸引抵抗として働くため、通水路８４内の液体９６は気体の流れに吸引されることなく、二流体ノズル５６の噴射口８０からは気体９４のみ噴射される。

なお、通水路８４は通気路８２における拡張部８８と噴射口８０との間に通気路に対して直角に接続されていることが好ましいが、直角に対して±５°の範囲内で接続されていれば、通水路８４内の液体９６が通気路８２を通過する気体の流れに吸引されないことを確認した。

特に図示しないが、電磁弁７８を閉位置に切り替えて、電磁弁７０を開きポンプ７２を作動すると、液体供給源６６からの純水等の液体を二流体ノズル５６の噴射口８０から噴射できることを確認した。

２切削装置
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
３０切削ブレード
３４スピンナー洗浄装置
３６スピンナーテーブル
４４電動モータ
５６二流体ノズル
５８液体供給口
６０液体供給手段
６２気体供給口
６４気体供給手段
６６液体供給源
７２ポンプ
７４気体供給源
８０噴射口
８２通気路
８４通水路
８６第１の絞り部
８８拡張部
９０第２の絞り部

Claims

気体と液体の混合流体を噴射する二流体ノズルであって、
液体供給源から液体供給手段によって液体が供給される液体供給口と、
気体供給源から気体供給手段によって気体が供給される気体供給口と、
液体と気体の混合流体を噴射する噴射口と、
該気体供給口と該噴射口とを連通させる通気路と、
該通気路に接続して該液体供給口から供給された液体を該通気路を流れる気体に合流させる通水路と、を含み、
該通気路は、該気体供給口の面積よりも狭窄する断面積を有する第１の絞り部と、該第１の絞り部と該噴射口との間に配設され該通気路が該第１の絞り部より拡張する拡張部と、を有し、
該通水路は、該液体供給口の面積よりも狭窄する断面積を有する第２の絞り部を有し、該第２の絞り部は狭窄した断面積のまま該通気路における該拡張部と該噴射口との間に、該通気路に対して直角から±５°の角度で接続しており、
該気体供給源から該気体供給口に気体が供給され、該液体供給源から該液体供給口に液体が供給された際には、該噴射口から気体と液体との混合流体が噴射され、
該気体供給源から該気体供給口に気体が供給され、該液体供給源からの液体の供給が中断した際には、該噴射口から気体のみが噴射されることを特徴とする二流体ノズル。