TWI791856B - 超音波水噴射裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明之課題為以不減弱的方式傳送超音波振動以清洗晶圓。[解決手段]一種超音波水噴射裝置11，其中輻射面26係形成為凹陷的圓頂形狀，該輻射面26係向儲水部19內的清洗水L輻射超音波振動。因此，由輻射面26所振盪出的超音波振動會向噴射口21集中。由於超音波振動不易在儲水部19內反射，故可藉由從噴射口21噴射的超音波水Ls充分地傳送超音波振動。從而，使用從噴射口21噴射的超音波水Ls清洗晶圓時，可使超音波振動充分地傳遞至晶圓上的髒污，故可提高清洗力。

Description

超音波水噴射裝置
本發明係關於超音波水噴射裝置。
清洗裝置係從清洗噴嘴將清洗水強力噴至晶圓，藉此清洗晶圓。專利文獻1及2所記載技術中，為了提高清洗力而使清洗水傳送超音波振動，將超音波振動傳遞至髒污（廢料），而由晶圓去除廢料。又，專利文獻3所記載技術中，藉由對加工點噴射清洗水而將切割屑排出。
專利文獻1及2所記載清洗噴嘴例如具有接受清洗水供給之供給口、儲水部、噴射口及平板狀的超音波振盪器。儲水部具有可暫時儲藏由供給口所供給的清洗水之容積。儲水部係朝向噴射口漸縮。儲水部的前端具備噴射口，該噴射口噴射清洗水。超音波振盪器與噴射口對向而配設於儲水部內。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-340330號公報 [專利文獻2]日本特開平10-151422號公報 [專利文獻3]日本特開2012-000702號公報
[發明所欲解決的課題] 由平板狀的超音波振盪器傳遞至儲水部之水中的超音波振動，會在儲水部的內壁反射。因此，有時反射的超音波振動會與超音波振盪器所振盪出超音波振動互相抵消。此時傳送至清洗水的超音波振動會變弱，有清洗力降低之問題。
又，專利文獻3所記載技術中，加工點的切入深度較深時，切割屑難以由切割槽排出。
本發明之目的為，以不減弱的方式將超音波振動傳送至清洗水以清洗晶圓，更進一步而言，在以切割裝置切割加工時，將超音波振動傳遞至切割屑，以良好地將切割屑由切割槽排出。
[解決課題的技術手段] 本發明之超音波水噴射裝置係對工件噴射傳送超音波振動的水，該超音波水噴射裝置具備暫時儲藏由水供給源供給的水之筒狀的儲水部、設置於該儲水部一端側並噴射水之噴射口，以及與該噴射口對向而配設於該儲水部，並振盪出該超音波振動之振盪器，該振盪器之該噴射口側形成為凹陷的圓頂形狀，以使該振盪器所振盪出的該超音波振動朝向該噴射口集中，且在該儲水部中傳送該超音波振動的水，由該噴射口被噴射至該工件。
[發明的功效] 該超音波水噴射裝置中，振盪器之噴射口側形成為凹陷的圓頂形狀。因此，振盪器所振盪出的超音波振動會朝向噴射口集中，超音波振動不易於儲水部內反射，故藉由從噴射口噴射的水可充分地傳送超音波振動。從而，使用從噴射口噴射的水清洗工件時，可將超音波振動充分地傳遞至工件上的髒污，故可提高清洗力。 又，以切割裝置切割加工工件時，即使加工點的切入深度較深時，藉由從噴射口噴射的水可將超音波振動充分地傳遞至切割槽內的切割屑。因此，可良好地將切割屑由切割槽排出。
首先簡單說明本實施形態之工件。 如圖1所示，本實施形態之工件之一例的晶圓1例如形成為圓板狀。晶圓1的正面2a形成有包含元件4之元件區域5以及其外側之外周剩餘區域6。元件區域5中，在以格子狀的分割預定線3劃分的各個區域中形成有元件4。外周剩餘區域6包圍元件區域5。又，晶圓1的外周緣7設置有表示晶圓1的結晶方向之缺口9。晶圓1的背面2b不具有元件4，為以研削磨石等研削之被研削面。
本實施形態中，對晶圓1在研削背面2b後，使用清洗水實施旋轉清洗。又，沿著晶圓1之分割預定線3形成切割槽時，為了由切割槽內去除切割屑而噴灑清洗水。本實施形態中，所使用的清洗水為超音波水。超音波水為傳送超音波振動之清洗水。
又，晶圓1可為在包含矽、砷化鎵等之半導體基板形成有半導體元件的半導體晶圓，也可為在包含陶瓷、玻璃、藍寶石等之無機材料基板形成有光學元件的光學元件晶圓。
接著說明用以對晶圓1噴灑清洗水之裝置（超音波水噴射裝置）。本實施形態之超音波水噴射裝置係從噴射口噴射作為清洗水之超音波水。超音波水噴射裝置用於上述旋轉清洗及去除切割屑。
首先說明超音波水噴射裝置之構成。如圖2所示，超音波水噴射裝置11係具備：供給高頻電壓之高頻電源供給部13，以及噴射超音波水之噴射裝置本體15。噴射裝置本體15包含：清洗水L之供給口17、儲藏所供給的清洗水L之儲水部19、傳遞超音波至儲藏的清洗水L之超音波振盪器23，以及超音波水之噴射口21，該超音波水為傳遞超音波之洗淨水。
供給口17係用於將清洗水L導入噴射裝置本體15內。儲水部19係與供給口17連通並被供給清洗水L。儲水部19為筒狀構件（容器），係暫時儲藏由供給口17供給之清洗水L。噴射口21設置於儲水部19的一端側（下端）。噴射口21係將儲藏於儲水部19之清洗水向外部噴射。儲水部19朝向噴射口21漸縮。
超音波振盪器23配置於儲水部19中與噴射口21對向之位置，並具備與高頻電源供給部13連接之初級振盪器24，以及與初級振盪器24鄰接配置之超音波振動板25。初級振盪器24以接受來自高頻電源供給部13的1MHz~3MHz高頻電壓而振盪之方式構成。超音波振動板25在與噴射口21對向之位置具有輻射面26，該輻射面26係向儲水部19內的清洗水L輻射超音波振動。超音波振動板25係與初級振盪器24之振盪共振，藉此將超音波振動由輻射面26傳遞至清洗水L。藉此使從噴射口21朝外部噴射之清洗水成為超音波水Ls。
如圖2所示，輻射面26形成為凹陷的圓頂形狀，以使來自輻射面26之超音波振動朝向噴射口21集中。亦即，超音波振盪器23之噴射口21側形成為凹陷的圓頂形狀。
接著說明使用超音波水噴射裝置11之晶圓清洗裝置。如圖3所示，晶圓清洗裝置31為旋轉型的清洗裝置，具備旋轉台部33及超音波水噴射部35。
旋轉台部33係構成為保持晶圓1並旋轉。如圖3所示，旋轉台部33具備：用以保持晶圓1之卡盤台41、卡盤台41之旋轉軸43，以及與旋轉軸43連接並用以使卡盤台41旋轉之桌台旋轉馬達45。
卡盤台41形成為比晶圓1小之圓形並保持晶圓1。因此，卡盤台41在其上面中央部具備用以吸附晶圓1之吸附面42。吸附面42係以多孔陶瓷等多孔材料形成。吸附面42係透過卡盤台41內的管路與吸引源連接（皆無圖示）。藉由於吸附面52產生的負壓而使晶圓1被吸引保持於卡盤台41。
旋轉軸43其上端部與卡盤台41的下表面中心連結，其下端部與桌台旋轉馬達45連接。桌台旋轉馬達45透過旋轉軸43將旋轉驅動力傳遞至卡盤台41。藉此，如圖3及如圖4所示，卡盤台41在保持晶圓1之狀態下，以旋轉軸43為中心例如往A方向高速旋轉。
超音波水噴射部35除了圖2所示的超音波水噴射裝置11以外，還具備中空軸體之水平管51、保持水平管51之回旋軸53、與回旋軸53上端連接之清洗水供給源55以及回旋馬達57。清洗水供給源55為水供給源之一例。
水平管51的前端具備超音波水噴射裝置11。水平管51的基端保持在回旋軸53的上端。回旋軸53係以與旋轉台部33之旋轉軸43大致平行之方式立設。回旋馬達57係使回旋軸53旋轉。亦即，回旋軸53係使用回旋馬達57的驅動力，使水平管51及超音波水噴射裝置11在卡盤台41（晶圓1）上回旋。
又，水平管51具有從回旋軸53上端到達卡盤台41中心的長度。藉此，回旋軸53可使水平管51前端所具備的超音波水噴射裝置11從晶圓1的外周移動至中心。
與回旋軸53上端連接之清洗水供給源55係透過配設於回旋軸53上端及水平管51內部的清洗水供給管（無圖示），而將清洗水L供給於超音波水噴射裝置11之供給口17（參照圖2）。
在此說明晶圓清洗裝置31所進行的清洗處理。對晶圓1的清洗處理中，晶圓1被載置於卡盤台41上，藉由於吸附面42產生的負壓，使晶圓1背面2b被吸引保持於卡盤台41。其後，驅動桌台旋轉馬達45，保持晶圓1之卡盤台41會高速旋轉。接著，藉由回旋軸53使超音波水噴射裝置11從卡盤台41外側的撤離位置移動至晶圓1上方。同時，由清洗水供給源55供給清洗水L至超音波水噴射裝置11，從超音波水噴射裝置11之噴射口21（參照圖2）使超音波水Ls噴射至晶圓1。
此時，超音波水噴射裝置11係於通過晶圓1旋轉中心之路徑上，如箭頭B所示般來回移動。卡盤台41為高速旋轉，故清洗水L會被噴灑在卡盤台41上的晶圓1之整體範圍中。如此一來，藉由清洗水L旋轉清洗晶圓1。
如上述，晶圓清洗裝置31具備用於將用以清洗之超音波水Ls噴射至晶圓1的超音波水噴射裝置11。超音波水噴射裝置11中，朝向儲水部19內的清洗水L輻射超音波振動之輻射面26（超音波振盪器23之噴射口21側），係形成為凹陷的圓頂形狀。因此，由輻射面26輻射之超音波振動會朝向噴射口21集中。亦即，超音波振動會朝向噴射口21聚焦。從而，超音波振動不易在儲水部19內反射，故可藉由從噴射口21噴射之超音波水Ls對晶圓1充分地傳送超音波振動。因此，使用從噴射口21噴射之超音波水Ls清洗晶圓1時，可將超音波振動充分地傳遞至晶圓1上的髒污，故可提高清洗力。
接著說明使用圖2所示超音波水噴射裝置11之晶圓切割裝置。晶圓切割裝置係沿著晶圓1的分割預定線3（參照圖1）形成切割槽。
如圖5所示，晶圓切割裝置61係具有：具備切割刀片之切割部63，以及保持晶圓之卡盤台65。卡盤台65係透過切割膠膜T吸引保持晶圓1。卡盤台65相對於切割部63例如往箭頭C方向相對移動。
切割部63具有圖2所示構成之超音波水噴射裝置11、切割晶圓1之切割刀片75、使切割刀片75旋轉之主軸71，以及用以固定切割刀片75之凸緣73。主軸71前端側插入切割刀片75的中央，並藉由凸緣73使切割刀片75固定於主軸71。主軸71係藉由與其後端側連結之馬達（無圖示）而旋轉驅動。伴隨於此，切割刀片75會高速旋轉。切割刀片75是藉由例如將金剛石磨粒以樹脂結合劑固定並成形為圓板狀所形成。
如圖6所示，切割部63除了上述切割刀片75等以外，進一步具備：覆蓋切割刀片75之刀片蓋81、該刀片蓋81所具備之切割水噴射噴嘴83、將切割水供給至該切割水噴射噴嘴83之切割水供給管85，以及將清洗水供給至超音波水噴射裝置11之清洗水供給管87。
切割水噴射噴嘴83係將由切割水供給管85供給之切割水朝向切割點釋出，該切割點為切割刀片75切入晶圓1的位置。藉由該切割水冷卻及清洗切割刀片75。清洗水供給管87係與超音波水噴射裝置11之圖2所示的供給口17連接，並將清洗水供給至超音波水噴射裝置11。以使噴射口21朝向切割點之方式，在傾斜狀態下配置超音波水噴射裝置11。
在此說明晶圓切割裝置61所進行之晶圓1的切割加工。首先，如圖5所示，晶圓1係透過切割膠膜T吸引保持於卡盤台65。接著，藉由移動卡盤台65而使晶圓1配置至切割區域之切割部63的下方。
其後，以使切割刀片75的刀鋒配置於對應晶圓1切入深度的位置之方式，調整切割部63的高度位置。其後，相對於高速旋轉之切割刀片75使卡盤台65在水平方向相對移動，藉此沿著晶圓1之分割預定線3形成切割槽。形成切割槽時，在切割刀片75的切割點由切割水噴射噴嘴83釋出切割水，並由超音波水噴射裝置11噴射超音波水Ls。如此而沿著晶圓1中的所有分割預定線3形成切割槽。
如上述，晶圓切割裝置61具備超音波水噴射裝置11，且超音波水噴射裝置11將超音波水Ls噴射至晶圓1中形成切割槽之部位。如上述，超音波水噴射裝置11中，輻射面26形成為凹陷的圓頂形狀，故由輻射面26輻射之超音波振動會朝向噴射口21集中。從而，可藉由從噴射口21噴射之超音波水Ls朝向晶圓1充分地傳送超音波振動，故即使切割點中的切入深度較深時，也可藉由從噴射口21噴射之超音波水Ls而將超音波振動充分地傳遞至切割槽內的切割屑。因此，可藉由超音波水Ls良好地將切割屑由切割槽排出。
又，圖2所示超音波水噴射裝置11中，配置於噴射裝置本體15內部之儲水部19係朝向噴射口21漸縮。但儲水部19之構成不限於此。如同圖7所示超音波水噴射裝置11a，儲水部19a也可不朝向噴射口21漸縮。亦即，噴射裝置本體15也可具有大致圓筒狀的內壁。
又，本實施形態中，超音波水噴射裝置11之輻射面26（超音波振盪器23之噴射口21側）形成為圓頂形狀，但輻射面26之圓頂形狀也可為類似球形的局部內表面之形狀，或類似研缽內表面之形狀。亦即，輻射面26只要以超音波振動會朝向噴射口21集中之方式構成即可。
1‧‧‧晶圓 2a‧‧‧正面 2b‧‧‧背面 3‧‧‧分割預定線 4‧‧‧元件 5‧‧‧元件區域 6‧‧‧外周剩餘區域 7‧‧‧外周緣 9‧‧‧缺口 11‧‧‧超音波水噴射裝置 13‧‧‧高頻振盪器 15‧‧‧噴射裝置本體 17‧‧‧供給口 19‧‧‧儲水部 21‧‧‧噴射口 23‧‧‧超音波振盪器 24‧‧‧初級振盪器 25‧‧‧超音波振動板 26‧‧‧輻射面 31‧‧‧晶圓清洗裝置 33‧‧‧旋轉台部 35‧‧‧超音波水噴射部 41‧‧‧卡盤台 42‧‧‧吸附面 43‧‧‧旋轉軸 45‧‧‧桌台旋轉馬達 51‧‧‧水平管 52‧‧‧吸附面 53‧‧‧回旋軸 55‧‧‧清洗水供給源 57‧‧‧回旋馬達 61‧‧‧晶圓切割裝置 63‧‧‧切割部 65‧‧‧卡盤台 71‧‧‧主軸 73‧‧‧凸緣 75‧‧‧切割刀片 81‧‧‧刀片蓋 83‧‧‧切割水噴射噴嘴 85‧‧‧切割水供給管 87‧‧‧清洗水供給管 L‧‧‧ 清洗水 Ls‧‧‧超音波水 T‧‧‧切割膠膜
圖1係表示本實施形態之工件之一例的晶圓之立體圖。 圖2係表示本實施形態之超音波水噴射裝置的構成之說明圖。 圖3係表示具備圖2所示超音波水噴射裝置的晶圓清洗裝置之立體圖。 圖4係圖3所示晶圓清洗裝置之概略剖面圖。 圖5係表示具備圖2所示超音波水噴射裝置的晶圓切割裝置之概略剖面圖。 圖6係表示圖5所示晶圓切割裝置中的切割部之說明圖。 圖7係表示超音波水噴射裝置的變形例之說明圖。
11‧‧‧超音波水噴射裝置
13‧‧‧高頻振盪器
15‧‧‧噴射裝置本體
17‧‧‧供給口
19‧‧‧儲水部
21‧‧‧噴射口
23‧‧‧超音波振盪器
24‧‧‧初級振盪器
25‧‧‧超音波振動板
26‧‧‧輻射面
L‧‧‧清洗水
Ls‧‧‧超音波水

Claims (1)

  1. 一種超音波水噴射裝置，係對工件噴射傳送超音波振動的水，該超音波水噴射裝置具備：筒狀的儲水部，係暫時儲藏由水供給源供給的水；噴射口，係設置於該儲水部一端側並噴射水；以及振盪器，係與該噴射口對向而配設於該儲水部，並振盪出該超音波振動；該振盪器具備初級振盪器以及與該初級振盪器鄰接配置之超音波振動板，該振盪器之該初級振盪器及該超音波振動板的該噴射口側形成為相同之凹陷的圓頂形狀，以使該振盪器所振盪出的該超音波振動會朝向該噴射口集中，且在該儲水部中傳送該超音波振動的水，由該噴射口被噴射至該工件。
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