JP7021913B2

JP7021913B2 - 液体供給ユニット

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Publication number: JP7021913B2
Application number: JP2017220728A
Authority: JP
Inventors: 智章遠藤; 博斗吉田; 幸容増田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: CN109794399A; KR20190056315A; TWI780260B; KR102635786B1; JP2019091837A; TW201922358A

Description

本発明は、ウェーハの上面に液体を滴下させる液体供給ユニットに関する。

表面の分割予定ラインによって区画された領域にＩＣやＬＳＩ等のデバイスが形成されたウェーハは、例えば、分割予定ラインに沿ってウェーハに対して吸収性を有する波長のレーザービームが照射され、個々のデバイスチップに分割されて各種電子機器に利用される。

このようなレーザー加工方法においては、レーザービームの照射によりウェーハが溶解したデブリが発生する。そして、デブリを発生直後に吸引ノズルで吸い取っているが、全てのデブリは吸い取れない。そのため、レーザー加工を実施する前に、特許文献１に示すような液体供給ユニットを使ってウェーハの表面に水溶性保護膜を形成して、レーザー加工を実施した際のデブリのウェーハ表面への付着を防止している。

特開２０１５－１０９３０４号公報

特許文献１に示すような液体供給ユニットにおいては、保持テーブルにより保持されたウェーハの上方に位置付けられたノズルからウェーハの中心に所定量の液状樹脂を滴下して供給した後、ウェーハを高速回転させ遠心力でウェーハの上面全面に液状樹脂を引き延ばして保護膜を形成している。ここで、液状樹脂をウェーハに供給後、ノズルをウェーハの中心からウェーハの外側へ移動させるときに、ノズルの供給口付近に残った液状樹脂が形成後の保護膜上に液だれすることがあり、その液だれにより保護膜の厚みが不均一になるという問題がある。

よって、ウェーハの上面に液体を滴下して例えば保護膜を形成する液体供給ユニットにおいては、形成された保護膜にノズルの先端から液体が液だれしないようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、ウェーハの上面に液体を滴下する液体供給ユニットであって、ウェーハに液体を滴下させるノズルと、液体を溜めるタンクと、該タンクから該ノズルに室内を拡張および収縮させて液体を送るポンプと、該ポンプと該タンクとを接続する第１の配管と、該第１の配管に配設され該ポンプから該タンクに向かう方向の液体の流れを止める第１の逆止弁と、該ノズルと該ポンプとを接続する第２の配管と、該第２の配管に配設され該ノズルから該ポンプに向かう方向の液体の流れを止める第２の逆止弁と、を備え、該第２の逆止弁は、立設した筒状の部屋と、該部屋内を移動自在な球体と、を備え、該部屋は、上端側を該ノズルに連通させ該球体と部屋の内壁との間に隙間が形成される大きさの第１の部屋と、該第１の部屋の下端に連結され該球体が嵌入する内径を備える円柱状の第２の部屋と、該第２の部屋の下端に配設され該球体が着座する逆錐状の着座面と、で形成され、該ポンプにより該ノズルに液体を供給しているときは、該球体が該第１の部屋内を浮遊し、該ポンプが該ノズルへ液体を供給するのを停止したときは、該球体が自重により該第２の部屋内に嵌入され、該第２の部屋内を上から下に移動することで、該第２の配管経路内を負圧にし、該ノズルの供給口内付近に残留する液体を大気圧により該部屋側に戻し、該球体が該第２の部屋の下端に配設された該着座面に着座することにより、該ノズルの該供給口が大気圧に押された状態を維持して液だれを防止する液体供給ユニットである。

本発明に係る液体供給ユニットは、ポンプとタンクとを接続する第１の配管と、第１の配管に配設されポンプからタンクに向かう方向の液体の流れを止める第１の逆止弁と、ノズルとポンプとを接続する第２の配管と、第２の配管に配設されノズルからポンプに向かう方向の液体の流れを止める第２の逆止弁と、を備え、第２の逆止弁は、立設した筒状の部屋と、部屋内を移動自在な球体と、を備え、部屋は、上端側をノズルに連通させ球体と部屋の内壁との間に隙間が形成される大きさの第１の部屋と、第１の部屋の下端に連結され球体が嵌入する内径を備える円柱状の第２の部屋と、第２の部屋の下端に配設され球体が着座する逆錐状の着座面と、で形成されているため、ポンプによりノズルに液体を供給しているときは、球体が第１の部屋内を浮遊し、ポンプがノズルへ液体を供給するのを停止したときは、球体が自重により第２の部屋内に嵌入され、第２の部屋内を上から下に移動することで、第２の配管経路内を負圧にし、ノズルの供給口内付近に残留する液体を大気圧により部屋側に戻し、球体が第２の部屋の下端に配設された逆錐状の着座面に着座することにより、ノズルの供給口が大気圧に押された状態を維持して、不要な液体が滴下する液だれを防ぐことができるようになった。そのため、液体供給ユニットに複雑で高価な液だれ防止機構を備える必要がなくなった。

液体供給ユニットの構造の一例を示す斜視図である。液体供給ユニットの構造の一例を示す断面図である。ポンプによりノズルに液体を供給して、ウェーハの上面に液体を滴下させて保護膜を形成している状態を示す断面図である。ポンプがノズルへ液体を供給するのを停止したときに、球体が自重により第２の部屋内に嵌入され下降することで、第２の配管経路内を負圧にしてノズルからの液だれを防いでいる状態を示す断面図である。

図１に示す本発明に係る液体供給ユニット１は、例えば、液体供給ユニット１の各構成を収容するハウジング１０と、ウェーハＷを吸引保持する保持テーブル１１と、ウェーハＷの上面Ｗａに液体を滴下させるノズル２と、液体を溜めるタンク３と、タンク３からノズル２に室内４０を拡張および収縮させて液体を送るポンプ４と、ポンプ４とタンク３とを接続する第１の配管５と、第１の配管５に配設されポンプ４からタンク３に向かう方向の液体の流れを止める第１の逆止弁５０と、ノズル２とポンプ４とを接続する第２の配管６と、第２の配管６に配設されノズル２からポンプ４に向かう方向の液体の流れを止める第２の逆止弁６０と、を備えている。液体供給ユニット１は、これ単独で用いることができ、また、レーザー加工装置等に組み込んで使用することもできる。

図１に示すウェーハＷは、例えば、シリコン等を母材とする円形の半導体ウェーハであり、ウェーハＷの上面Ｗａには複数の分割予定ラインＳがそれぞれ直交差するように設定されており、分割予定ラインＳによって区画された格子状の領域には、デバイスＤがそれぞれ形成されている。ウェーハＷの下面Ｗｂには、ウェーハＷより大径の保護テープＴが貼着されている。保護テープＴの粘着面の外周部は円形の開口を備える環状フレームＦに貼着されており、ウェーハＷは保護テープＴを介して環状フレームＦにより支持されている。

ハウジング１０は、上部に円形の開口を備えたテーブル収容部１００を備えており、テーブル収容部１００内に保持テーブル１１が配設されている。なお、図１において、ハウジング１０の側壁の一部を切欠いて内部が把握できるように示している。

図１に示す保持テーブル１１は、例えば、その外形が円形状であり、ポーラス部材等からなりウェーハＷを吸着する吸着部１１０と、吸着部１１０を支持する枠体１１１とを備える。吸着部１１０は図示しない吸引源に連通し、吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部１１０の露出面であり枠体１１１と面一に形成された水平な保持面１１０ａに伝達されることで、保持テーブル１１は保持面１１０ａ上でウェーハＷを吸引保持する。

保持テーブル１１の下側には、保持テーブル１１をＺ軸方向の軸心周りに回転させる回転手段１１３が配設されている。また、保持テーブル１１の外周部には、環状フレームＦを固定する４つの固定クランプ１１２が周方向に均等に配設されている。

ノズル２は、例えば、テーブル収容部１００の底部から立設しており、外形が側面視略Ｌ字状となっている。ノズル２の先端部分に形成された供給口２０は、保持テーブル１１の保持面１１０ａに向かって開口している。ノズル２の根元側には、第２の配管６の他端６ｂが接続されている。第２の配管６の一端６ａはポンプ４の室内４０に連通している。ノズル２は、Ｚ軸方向の軸心周りに旋回可能となっており、保持テーブル１１の上方から退避位置まで供給口２０を移動することができる。

タンク３は、例えば、ハウジング１０内部の下方に設置されており、例えばその側面には液体を供給する供給口３０が形成されている。そして、供給口３０には、第１の配管５の一端５ａが接続されている。タンク３に溜められた液体は、例えば、水溶性樹脂（ポリビニルピロリドンやポリビニルアルコール）からなる保護膜形成材であり、一例としては、株式会社ディスコ製のＨｏｇｏＭａｘである。

第１の配管５の他端５ｂには、ポンプ４が接続されている。図１、２に示す例においては、ポンプ４は、シリンダーポンプであり、内部にピストン４１を備える円筒状のシリンダ４２と、シリンダ４２に挿入され一端がピストン４１に取り付けられたピストンロッド４３（図２参照）とを備える。ピストンロッド４３は、図示しない移動手段又は作業者から力が加えられることでＹ軸方向に移動可能となっている。ピストン４１が＋Ｙ方向に移動し室内４０が拡張されることで、タンク３から第１の配管５を介して液体を吸引でき、ピストン４１が－Ｙ方向に移動し室内４０が収縮されることで、ポンプ４から第２の配管６を介して液体をノズル２へと供給できる。
ポンプ４は、例えば筒状に蛇腹が形成された蛇腹ポンプであってもよい。この場合には、蛇腹ポンプを収縮した後拡張させることで、タンク３から第１の配管５へと液体を吸引するための吸引力を生み出すことができる。

図２に示すように、ＳＵＳ、樹脂等からなる第１の配管５に配設された第１の逆止弁５０は、例えば、第１の配管５の内径よりも大きな内径を備える弁体可動室５００と、弁体可動室５００内に配設された球体状のボール弁体５０１とを備えている。弁体可動室５００は、タンク３側方向へ向かうにつれ内径がボール弁体５０１の直径以下に縮径しボール弁体５０１が閉弁時に着座する逆錐状の着座面５００ｃを備えている。ポンプ４によりタンク３から第１の配管５を介して液体が吸引されると、ボール弁体５０１が開弁する（弁体可動室５００内に浮遊する）。ポンプ４の室内４０から液体が押し出されると、ボール弁体５０１が閉弁する（着座面５００ｃに着座する）。

第２の逆止弁６０は、立設した筒状の部屋６００と、部屋６００内を移動自在な球体６０１と、を備えている。部屋６００は、一方の端側（上端側）をノズル２に連通させ球体６０１と内壁との間に隙間が形成される大きさの第１の部屋６００ａと、第１の部屋６００ａの他方の端（下端側）に連結され球体６０１が嵌入する内径（球体６０１よりも僅かに大きな内径）を備える円柱状の第２の部屋６００ｂとで形成されている。
部屋６００の第１の部屋６００ａから第２の部屋６００ｂへと移り変わる部分は、逆錐状のテーパー面となっている。第２の部屋６００ｂは、タンク３側方向へ向かうにつれ内径が球体６０１の直径以下に縮径し球体６０１が閉弁時に着座する逆錐状の着座面６００ｃを備えている。球体６０１は、例えばタンク３に蓄えられる液体よりも比重の大きな金属からなる。

以下に、液体供給ユニット１を用いて、ウェーハＷの上面Ｗａに保護膜を形成する場合について説明する。
まず、図２に示すように、ウェーハＷが保持テーブル１１上に搬送され、例えば上面Ｗａが上側になるように保持面１１０ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力が保持面１１０ａに伝達されることにより、保持テーブル１１が保持面１１０ａ上でウェーハＷを吸引保持する。また、固定クランプ１１２によって、環状フレームＦが挟持固定される。

ノズル２が旋回し、供給口２０がウェーハＷの上面Ｗａの中央上方に位置付けられる。ピストン４１が＋Ｙ方向に移動し室内４０が拡張されることで、タンク３から第１の配管５を介して液体が吸引されていき、第１の逆止弁５０はボール弁体５０１がポンプ４側に向かって流れる液体によって弁体可動室５００内に浮遊することで開かれ、ポンプ４の室内４０に液体が流入していく。一方、第２の逆止弁６０は、球体６０１が自重により第２の部屋６００ｂの着座面６００ｃに着座しているため、閉じられた状態になっている。
例えば、ピストン４１がシリンダ４２の＋Ｙ方向側の端まで移動して停止すると室内４０に液体が十分に溜められた状態になる。また、第１の配管５経路内のポンプ４側に向かう液体の流れが無くなるため、第１の逆止弁５０のボール弁体５０１は自重により下降して着座面５００ｃに着座するので、第１の逆止弁５０は閉じた状態となる。

図３に示すように、ピストン４１が－Ｙ方向に移動し室内４０が収縮されることで、ポンプ４から第２の配管６に液体が流れ込み、第２の逆止弁６０は球体６０１がノズル２側に向かって流れる液体によって第１の部屋６００ａ内に浮遊することで開かれ、ノズル２に液体が流入していく。ここで、第１の部屋６００ａは、その内壁と球体６０１との間で所定の大きさの隙間が形成されているため、球体６０１の浮遊が第１の部屋６００ａの内壁に遮られることがなく、第２の配管６経路内のノズル２側に向かう液体の流れもスムーズなものとなる。一方で、第１の配管５経路内の液体の流れは、閉じた状態の第１の逆止弁５０によって止められる。そして、保持テーブル１１上で吸引保持されたウェーハＷの上面Ｗａの略中心部にノズル２の供給口２０から液体が滴下されつつ、保持テーブル１１が所定の回転速度で回転する。

滴下された液体が遠心力によりウェーハＷの上面Ｗａの中心側から外周側に向けて広がっていき、上面Ｗａの略全面に液体が塗布された状態になる。即ち、図３に示すように、ほぼ一様な所定の厚さの保護膜ＪがウェーハＷの上面Ｗａに形成される。

例えば、ピストン４１がシリンダ４２の－Ｙ方向側の端まで移動して停止すると、ポンプ４の室内４０から液体がほとんど排出された状態になり、ポンプ４からノズル２への液体の供給が停止される。また、第２の配管６経路内のノズル２側に向かう液体の流れが無くなるため、図４に示すように、第２の逆止弁６０の球体６０１は、自重により第１の部屋６００ａ内を下降していく。また、ピストン４１を－Ｙ方向側に移動させるためにピストンロッド４３に掛けられていた力が解除される。

部屋６００の第１の部屋６００ａから第２の部屋６００ｂへと移り変わる部分は逆錐状のテーパー面となっているため、自重によって下降する球体６０１は該テーパー面によってガイドされて、第２の部屋６００ｂに嵌入される。例えば、ノズル２の供給口２０内付近には液体が残留している場合があるが、第２の部屋６００ｂに嵌入された球体６０１が図４に示す区間Ｌ内をさらに自重により下降していくことで第２の配管６経路内が負圧になり、ノズル２の供給口２０から大気圧が第２の配管６経路内を押し液体を部屋６００に戻す。即ち、球体６０１が第２の部屋６００ｂに嵌入され着座面６００ｃに着座するまでに区間Ｌ内を自重により下降することで発生した負圧により、該残留している液体はノズル２の供給口２０内付近からをポンプ４側方向に引き込まれて後退する（サックバックされる）。なお、サックバックできる液体の体積は、第２の部屋６００ｂの横断面積と区間Ｌとの積となる。そして、球体６０１が第２の部屋６００ｂの着座面６００ｃに着座することで大気圧に押された状態が維持され、供給口２０内付近からの液だれが効果的に抑えられた状態でポンプ４がタンク３から液体の吸引を可能にする。なお、ピストンロッド４３に掛けられていた力が解除されているため、区間Ｌ内を球体６０１が自重により下降することに伴って、第２の部屋６００ｂよりもポンプ４側の第２の配管６経路内の圧力により、ピストン４１も＋Ｙ方向に押されて従動され室内４０が拡張される。
なお、上記は第２の部屋６００ｂに球体６０１の自重で嵌入される時に室内４０を拡張させているが、第１の逆止弁５０を開かないようにロックするために、第２の部屋６００ｂに球体６０１が自重により嵌入した後、ピストン４１を＋Ｙ方向に動作させることで、第２の配管６経路中の第２の部屋６００ｂからポンプ４までの管域に球体６０１を区間Ｌ内を下降させる負圧を生じせしめ、該負圧により球体６０１を区間Ｌ内を下降させるものとしてもよい。この場合においては、ポンプ４が次に保護膜を形成する別のウェーハＷに対して供給するための液体をタンク３から吸引し室内４０に蓄えるための動作が、そのままノズル２の供給口２０からの液だれを防止するための球体６０１の下降動作を助けるように連動している。

ノズル２からの液体の供給を停止した後、さらに、保持テーブル１１の回転を継続して保護膜Ｊを回転乾燥させる。なお、一度の液体の供給でウェーハＷの上面Ｗａに所望厚みの保護膜Ｊを形成するのではなく、少量の液体の塗布と乾燥とを複数回繰り返して所望の厚みの保護膜ＪをウェーハＷの上面Ｗａに形成するものとしてもよい。
その後、保持テーブル１１からウェーハＷを搬出するために、保持テーブル１１の上方から退避位置まで供給口２０を移動するべくノズル２が旋回する。ここで、ノズル２の供給口２０内付近からは液体が上記のようにサックバックされているため、旋回に伴いノズル２に加わる振動等によってノズル２から不要な液体がウェーハＷの上面Ｗａの保護膜Ｊ上に液だれしてしまうといった事態が生じてしまうことを防ぐことができる。

上記のように、本発明に係る液体供給ユニット１は、ポンプ４とタンク３とを接続する第１の配管５と、第１の配管５に配設されポンプ４からタンク３に向かう方向の液体の流れを止める第１の逆止弁５０と、ノズル２とポンプ４とを接続する第２の配管６と、第２の配管６に配設されノズル２からポンプ４に向かう方向の液体の流れを止める第２の逆止弁６０と、を備え、第２の逆止弁６０は、立設した筒状の部屋６００と、部屋６００内を移動自在な球体６０１と、を備え、部屋６００は、一方の端側をノズル２に連通させ球体６０１と部屋の内壁との間に隙間が形成される大きさの第１の部屋６００ａと、第１の部屋６００ａの他方の端に連結され球体６０１が嵌入する内径を備える円柱状の第２の部屋６００ｂとで形成されているため、ポンプ４によりノズル２に液体を供給しているときは、球体６０１が第１の部屋６００ａ内を浮遊し、ポンプ４がノズル２へ液体を供給するのを停止したときは、球体６０１が自重により第２の部屋６００ｂ内に嵌入され、第２の部屋６００ｂ内を上から下に移動することで、第２の配管６経路内を負圧にしてノズル２から不要な液体が滴下する液だれを防ぐことができるようになった。そのため、液体供給ユニット１に複雑で高価な液だれ防止機構を備える必要がなくなった。

なお、本発明に係る液体供給ユニット１は上記に説明した形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている各構成の大きさや形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

１：液体供給ユニット１０：ハウジング１００：テーブル収容部
１１：保持テーブル１１０：吸着部１１０ａ：保持面１１１：枠体１１２：固定クランプ１１３：回転手段
２：ノズル２０：供給口３：タンク３０：供給口
４：ポンプ４０：室内４１：ピストン４２：シリンダ４３：ピストンロッド
５：第１の配管５０：第１の逆止弁５００：弁体可動室５００ｃ：着座面５０１：ボール弁体
６：第２の配管６０：第２の逆止弁６００：筒状の部屋６００ａ：第１の部屋６００ｂ：第２の部屋６０１：球体
Ｗ：ウェーハＦ：環状フレームＴ：保護テープ

Claims

ウェーハの上面に液体を滴下する液体供給ユニットであって、
ウェーハに液体を滴下させるノズルと、液体を溜めるタンクと、該タンクから該ノズルに室内を拡張および収縮させて液体を送るポンプと、
該ポンプと該タンクとを接続する第１の配管と、該第１の配管に配設され該ポンプから該タンクに向かう方向の液体の流れを止める第１の逆止弁と、該ノズルと該ポンプとを接続する第２の配管と、該第２の配管に配設され該ノズルから該ポンプに向かう方向の液体の流れを止める第２の逆止弁と、を備え、
該第２の逆止弁は、立設した筒状の部屋と、該部屋内を移動自在な球体と、を備え、
該部屋は、上端側を該ノズルに連通させ該球体と部屋の内壁との間に隙間が形成される大きさの第１の部屋と、該第１の部屋の下端に連結され該球体が嵌入する内径を備える円柱状の第２の部屋と、該第２の部屋の下端に配設され該球体が着座する逆錐状の着座面と、で形成され、
該ポンプにより該ノズルに液体を供給しているときは、該球体が該第１の部屋内を浮遊し、該ポンプが該ノズルへ液体を供給するのを停止したときは、該球体が自重により該第２の部屋内に嵌入され、該第２の部屋内を上から下に移動することで、該第２の配管経路内を負圧にし、該ノズルの供給口内付近に残留する液体を大気圧により該部屋側に戻し、該球体が該第２の部屋の下端に配設された該着座面に着座することにより、該ノズルの該供給口が大気圧に押された状態を維持して液だれを防止する液体供給ユニット。