JP2002367945A - ウエーハ移載ロボットを備えたウエーハ洗浄システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの移載用フインガで、仕上げの洗浄槽あ
るいはその前段階などの洗浄槽からウエーハを汚染させ
ないようにして移載できる技術を提供する。 【解決手段】 ウエーハを槽内の所定位置に挟持して洗
浄する複数のウエーハ洗浄槽と内外の所定位置間でウエ
ーハを移載するウエーハ移載ロボットを備えたウエーハ
洗浄システムにおいて、ウエーハ移載ロボットが有する
ウエーハ載置用のフィンガ部４１を洗浄液で洗浄するフ
ィンガ洗浄槽９を備え洗浄後のフィンガ部４１に向けて
クリーンエアを吹き付けて洗浄液の水切りを行なう構
成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄槽などから洗
浄済のウエーハを搬出する際、その洗浄槽に搬入する洗
浄前のウエーハから汚染されたウエーハ移載用のフィン
ガ部が、洗浄済のウエーハを汚染させないようにしたウ
エーハ移載ロボットを備えたウエーハ洗浄システムに関
し、特に、はんだバンピングされフラックスや洗浄液に
不溶解な成分が付着したウエーハを複数の洗浄位置に移
載し洗浄を繰り返しながら清浄度を上げていくような精
密洗浄システムに最適なウエーハ移載用ロボットを備え
たウエーハ洗浄システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のウエーハの洗浄は、洗浄槽に浸漬
して揺動したり液中でジェットを噴射して洗浄する方法
が採用されてきた。ところが、最近そのウエーハに直接
はんだバンピングしたものが開発され、しかもスクリー
ン印刷方式により極めて小さなバンプが狭ピッチで形成
され、その全面にフラックス成分や洗浄液に不溶解な成
分（増粘系活性剤、チキソ剤、マイクロはんだボールな
ど）が密着した状態となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記最新のウエーハを
洗浄槽に浸漬して揺動したり液中でジェットを噴射する
洗浄方法では、特に狭ピッチのバンプ間にあるフラック
ス成分や洗浄液に不溶解な成分の洗浄は非常に困難とな
っている。そこで、本発明者らは、洗浄槽の中でウエー
ハを大気中に保持し、スピンさせながら両面同時に洗浄
液のジェットで洗浄し、しかも複数の洗浄槽を移動させ
ながら清浄度を上げていく優れた精密洗浄システムを開
発した。しかしながら、この精密洗浄システムにあって
は、洗浄後のウエーハを洗浄槽から移載させるのに、そ
れぞれの洗浄槽を担当するウエーハ移載用のロボットを
配置させるとウエーハを汚染させることなく移載できる
が、装置が煩雑となり大型化しコスト高になるという問
題がある。

【０００４】本発明は、上述のような従来の問題点を解
決するためになされたもので、その目的とするところ
は、一つの移載用フインガで、仕上げの洗浄槽あるいは
その前段階などの洗浄槽からウエーハを汚染させないよ
うにして取り出し、あるいは移載できるウエーハ移載用
フィンガの洗浄システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明請求項１に記載のウエーハ移載ロボットを備
えたウエーハ洗浄システムにあっては、ウエーハを槽内
の所定位置に挟持して洗浄するウエーハ洗浄槽と、該ウ
エーハ洗浄槽の内外の所定位置間でウエーハを移載する
ウエーハ移載ロボットを備えたウエーハ洗浄システムに
おいて、前記ウエーハ移載ロボットが有するウエーハ載
置用のフィンガ部を洗浄液で洗浄するフィンガ洗浄手段
を備えていることを特徴とする。

【０００６】請求項２に記載のウエーハ移載ロボットを
備えたウエーハ洗浄システムにあっては、請求項１に記
載のウエーハ移載ロボットを備えたウエーハ洗浄システ
ムにおいて、フィンガ洗浄手段がフィンガ部を挿入され
るフィンガ洗浄槽を有していることを特徴とする。

【０００７】請求項３に記載のウエーハ移載ロボットを
備えたウエーハ洗浄システムにあっては、請求項１また
は請求項２に記載のウエーハ移載ロボットを備えたウエ
ーハ洗浄システムにおいて、洗浄後のフィンガ部に向け
てクリーンエアを吹き付けて洗浄液の水切りを行なうフ
ィンガ水切り手段を備えていることを特徴とする。

【０００８】請求項４に記載のウエーハ移載ロボットを
備えたウエーハ洗浄システムにあっては、請求項１ない
し請求項３の内いずれかの項に記載のウエーハ移載ロボ
ットを備えたウエーハ洗浄システムにおいて、複数のウ
エーハ洗浄槽がウエーハ移載ロボットを中心とする略同
一円周上に配置されていることを特徴とする。

【０００９】請求項５に記載のウエーハ移載ロボットを
備えたウエーハ洗浄システムにあっては、請求項１ない
し請求項４の内いずれかの項に記載のウエーハ移載ロボ
ットを備えたウエーハ洗浄システムにおいて、複数のウ
エーハ洗浄槽およびフィンガ洗浄槽が、ウエーハ移載ロ
ボットを中心とする略同一円周上に配置されていること
を特徴とする。

【００１０】

【作用および効果】請求項１ないし請求項３に記載の発
明では、バンプ面を洗浄されたウエーハは洗浄したとき
の洗浄液が付着している。このウエーハを、さらに次の
洗浄槽あるいは仕上げ槽に移載する際、ウエーハ移載ロ
ボットのフィンガ部は前記洗浄液が付着し汚染される。
ウエーハ移載ロボットは、前記次の洗浄槽あるいは仕上
げ槽から洗浄済のウエーハを取り出す前にウエーハ載置
用のフィンガ部をフィンガ洗浄槽に挿入して洗浄させ
る。このフィンガ洗浄槽においては、フィンガ部洗浄後
にさらに水切りを行なう。このようにウエーハ移載ロボ
ットは洗浄済のウエーハを取り出す際、この清浄化され
たフィンガ部で移載することになる。また、このフィン
ガ洗浄槽は洗浄手段を有していることから、ウエーハの
簡易洗浄槽、あるいはフィンガ洗浄とウエーハ洗浄の兼
用としても使用することができる。従って、本発明で
は、最初、バンプ面にフラックスや洗浄液に不溶解な成
分が多量に付着していてひどく汚染された洗浄液を出す
ようなウエーハの洗浄において、ウエーハ移載ロボット
がウエーハ載置用のフィンガ部を洗浄してから清浄化さ
れたウエーハを移載させるので、常に汚点のない清潔で
奇麗なウエーハを提供することができる。また、各洗浄
槽で洗浄に使用した洗浄液はフィンガ部から汚染される
ことがないから、特に最終段階の洗浄液でも、回収後再
生して経済的効率的使用ができる、省資源が図れるなど
の効果が得られる。

【００１１】請求項４および請求項５に記載の発明で
は、洗浄槽が略同一円周上に複数設けられており、この
円の中央部に配置されたウエーハ移載ロボットが、周囲
に回りながら、洗浄の終了した洗浄槽からウエーハを取
り出し次の洗浄槽に移載して洗浄するのを繰り返してい
くことにより、次第に清浄度を上げていき、その都度、
あるいは最終段階でフィンガ部をフィンガ洗浄槽に挿入
して洗浄させ、水切りを行なったクリーンなフィンガ部
で洗浄済のウエーハを移載することになる。フインガ洗
浄槽もウエーハ洗浄槽の並びに配置されているから、ロ
ボットは一連の動作内でフィンガ部を洗浄させることが
できる。従って、本発明では、洗浄槽を複数設けて段階
的に洗浄度を上げて行くシステムにおいて、１台のウエ
ーハ移載ロボットで、しかも最終製品では少しも汚染さ
れず清浄なウエーハを効率的に製造することができる。
また、各洗浄槽、ウエーハ移載ロボットの機能的配置に
より、ウエーハ洗浄システムを小型化軽量化し、製造コ
ストの低減や維持管理の容易さなどを図ることができる
などの効果が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は実施の形態のウエーハの洗浄装
置を示す斜視図、図２は同平面図、図３は各洗浄槽を示
す断面図、図４はスピンチャックテーブルを示す拡大図
である。

【００１３】図中、１は基台、２は基台２上に密閉空間
３を形成するカバーである。本実施の形態の洗浄装置で
は、前記密閉空間３内に洗浄槽を４カ所設けており、基
台中央部に配置した移載手段としてのウエーハ移載ロボ
ット４を中心として、同一半径上にフラックス洗浄槽
５、第１プレリンス槽６、第２プレリンス槽７、仕上げ
リンス槽８がこの順に配置されている。また、仕上げリ
ンス槽８に続いてフィンガ洗浄槽９、乾燥槽１０が配置
され、この乾燥槽１０と前記フラックス洗浄槽５との間
に、ウエーハ１１の洗浄前キャリア１２と洗浄後キャリ
ア１３が配置されている。

【００１４】前記フラックス洗浄槽５、第１プレリンス
槽６、第２プレリンス槽７、仕上げリンス槽８は、図３
に示す構造のようになっている。図中１４は基台１に固
定された槽本体、１５は槽本体内に洗浄空間部１６を形
成する蓋、１７は槽本体１４に設けられた軸支部、１８
は蓋１５に先端部を固定され前記軸支部１７に摺動自在
に支持されたロッド、１９は前記ロッド１８を昇降駆動
させるエアシリンダである。

【００１５】また、２０は槽本体１４の上端からわずか
に突出して配置されたウエーハ挟持手段としてのスピン
チャックテーブルである。このスピンチャックテーブル
２０において、２１は基台１内から垂設された回転軸２
２の上端に固定されたテーブル本体、２３は開閉アーム
でありテーブル本体２１の外周に近い位置でテーブル中
心に向け回動するように軸支２４され、下方にはカウン
ターバランス２５が設けられている。この開閉アーム２
３は先端部にウエーハ１１の外周を保持するチャッキン
グ用フィンガ２６が固定されテーブル本体２１の外周５
カ所に配置されている。

【００１６】また、２７は前記開閉アーム２３の駆動ロ
ーラであり、前記回転軸２２の内部に摺動自在に挿入さ
れた昇降軸２８の先端部に固定された昇降テーブル２９
の上面であって前記開閉アーム２３の下方位置に配置さ
れ、この昇降テーブル２９の上昇時に前記開閉アーム２
３を押し上げて全てのチャッキング用フィンガ２６がテ
ーブル中心方向に向け相互の間隔が狭まるようになって
いる。３０はテーブル本体２１の上方で前記チャッキン
グ用フィンガ２６の掴み位置にウエーハ１１を一時的に
配置させるサポート、３１は開閉アーム２３を開き側に
付勢するコイルバネ、３２は前記昇降軸２８を昇降状態
とさせながら回転軸２２の回転力を伝達するキー材、３
３はその回転軸２２を図外のモータに連結させるプーリ
（スピンテーブル本体２０の回転手段）、３４は前記昇
降軸２８を昇降駆動するエアシリンダである。

【００１７】３５はチャッキング用フィンガ２６で挟持
されたウエーハ１１の上面側を洗浄する第１ノズル、３
６は同ウエーハ２６の下面側を洗浄する第２ノズル、３
７は両ノズル３５、３６を洗浄液配管３８を介してウエ
ーハ１１の平面内で揺動させるアーム、３９は洗浄液配
管３８の軸支部、４０はロータリジョイントジョイント
である。

【００１８】次に、図５、図６、図７に基づいてウエー
ハ移載用ロボットとフィンガ洗浄槽について説明する。
図５はウエーハ移載用ロボットとフィンガ洗浄槽の相互
関係を示す斜視図、図６はウエーハ移載用ロボットの動
作説明図である。図中４１はウエーハ移載ロボット４の
フィンガ部で、ウエーハ１１をその外周部に沿って載置
し位置決め材４２で定位置に配置させる。４３はフィン
ガ部４１を支持駆動する多関節のロボットアーム、４４
はロボットアーム４３を軸支させフィンガ部４１を所定
位置まで旋回させるポストであり、該ポスト４４内で前
記ロボットアーム４３の軸支部を駆動して伸縮させるこ
とにより、フィンガ部４１部分をポスト側退避位置と各
洗浄槽、あるいはフィンガ洗浄槽、乾燥槽との間を移動
させる。また、図５、図７において、４５はフィンガ部
４１より適宜大きくスリット状に形成されたフィンガ挿
入口、４６はこのフィンガ挿入口４５の近くに設置され
た水切り装置、４７はその奥側に配置された洗浄装置で
あり、いずれも前記フィンガ挿入口４５の横幅いっぱい
にパイプが延設され、かつ、それぞれフィンガ挿入口４
５の上下位置に配置されている。そして、出し入れされ
るフィンガ部４１の上下両面に対しパイプの両端から供
給される純水４９が洗浄し、同じくクリーンエア４８が
水切りする。

【００１９】次に作用を説明する。まず、ウエーハ１１
の洗浄について説明する。前記密閉空間３は常にクリー
ンエアにて満たされた状態となっている。まず、エアシ
リンダ１９でフラックス洗浄槽５の蓋１５を上昇させて
槽本体１４を開口する。その開口部には５組の開閉アー
ム２３とサポート３０が現れる。この時開閉アーム２３
は、昇降テーブル２９が下降位置にあることから、コイ
ルバネ３１の引っ張り作用により開いた状態（退避位置
にある状態）となり、サポート３０が開閉アームのチャ
ッキング用フィンガ２６より上方に突出した状態となっ
ている。そして、前記蓋１５の開口と同時にウエーハ移
載ロボット４がフィンガ部４１で洗浄前キャリア１２か
ら取り出したウエーハ１１を、バンプ面を上に向けてサ
ポート３０上に移載した後、ポスト４４側に退避させ
る。

【００２０】ウエーハ１１がサポート３０上に載置され
た後、前記昇降テーブル２９がエアシリンダ３４の駆動
により上昇すると共に、蓋１５が槽本体１を閉じる。前
記昇降テーブル２９の上昇により、駆動ローラ２７が開
閉アーム２３を押し上げる。この押し上げられた開閉ア
ーム２３は閉じ動作をし、チャッキング用フィンガ２６
がウエーハ１１外周（厚み面）を挟持しサポート３０上
で固定した状態となる。チャッキング用フィンガ２６が
所定の間隔でウエーハ１１を挟持した後、図外のモータ
がプーリ３３を駆動する。回転軸２２と昇降軸２８はキ
ー材３２で一体となっていることから、チャッキング用
フィンガ２６に挟持されたウエーハ１１がスピンする。
このスピン時には、カウンターバランス２５が開閉アー
ム２３の逃げを規制し、常にウエーハ１１を適当な力で
挟持した状態とさせる。

【００２１】ウエーハ１１のスピン後、第１ノズル３５
と第２ノズル３６から洗浄液である純水を噴射すると共
に、アーム３７が両ノズル３５，３６を揺動させる。第
１ノズル３５は、ウエーハ１１の略中心を通るように揺
動しバンプ面を全面洗浄する。そして、第２ノズル３６
は、バンプ面の洗浄後の洗浄液が下面側に付着するのを
洗浄し除去して行く。この洗浄中に、洗浄空間部１６に
は溶解したフラックスなどを含むミストが発生するが常
時外部に排気し、このため洗浄空間部１６内部もデミス
タを介してクリーンエアを吸引しており、洗浄後の洗浄
空間部１６はクリーンエアにて満たされた状態となって
おり、蓋１５が開いてもミストが密閉空間３を汚染する
ことはない。

【００２２】所定の洗浄が終了後、両ノズル３５，３６
からクリーンエアが噴射されウエーハ１１の水切りが行
なわれる。この後、前記と逆に蓋１５を開けると共に昇
降テーブル２９を下降させウエーハ１１をサポート３０
に載置させる。そして、フィンガ部４１にてウエーハ１
１を取り出し、第１プレリンス槽６に移載する。このウ
エーハ１１が第１プレリンス槽６で洗浄中に、次のウエ
ーハをフラックス洗浄槽５に移載し洗浄させる。このよ
うにして、ウエーハ移載ロボット４は、ウエーハ１１を
フラックス洗浄槽５、第１プレリンス槽６、第２プレリ
ンス槽７と移載しながら洗浄させて行く。そしてこのウ
エーハ移載ロボット４は、この第２プレリンス槽７にウ
エーハ１１を移載した後、フィンガ部４１を清浄化させ
る。

【００２３】次に、ウエーハ載置用フィンガ部の洗浄に
ついて説明する。ウエーハ１１を第２プレリンス槽７に
移載後、ウエーハ移載ロボット４はポスト４４を回転し
フィンガ部４１をフィンガ洗浄槽９に向かせる。このフ
ィンガ部４１が洗浄槽９のフィンガ挿入口４５に対向し
た状態でロボットアーム４３を駆動する。この後を図６
を用いて説明すると、同図（イ）はロボットアーム４３
が引ききった状態で原位置にあり、フィンガ部４１が退
避位置にある状態を示している。同図（ロ）はロボット
アーム４３が延伸途中を示しており、下段のアーム４３
ａが回転すると上段のアーム４３ｂが図示しないリンク
機構で逆回転し、フィンガ部４１が前進途中を示す。同
図（ハ）はロボットアーム４３が出限まで出てフィンガ
部４１をフィンガ洗浄槽９の挿入口４５から完全に挿入
した状態を示しており、下段のアーム４３ａがフィンガ
部進行方向に対して平行になる位置が出限となる。同様
に上段のアーム４３ｂも平行になる。上記ロボットアー
ム４３の出／退動作により、フィンガ部４１はフィンガ
洗浄槽９に挿入時と退出時に純水によって洗浄され、退
出時の洗浄の後にクリーンエアによって水切りされる。
尚、前記各洗浄槽へのウエーハ移載においても、このロ
ボットアーム４３の同じ出／退動作によって行なわれ
る。

【００２４】このフィンガ洗浄槽９によってフィンガ部
４１を洗浄と水切りさせたウエーハ移載ロボット４は、
清浄化したフィンガ部４１で第２プレリンス槽７の洗浄
済ウエーハを取り出し仕上げリンス槽８に移載して洗浄
させる。このようにして、ウエーハ移載ロボット４はウ
エーハ１１に４回の洗浄を受けさせた後、乾燥槽１０で
乾燥させてから洗浄後キャリア１３に収納する。尚、前
記各洗浄後の洗浄液は分別回収され、仕上げリンス槽８
などから回収した洗浄液は浄化処理され、再度使用され
ることになる。

【００２５】以上、説明してきたように、本実施の形態
のウエーハの洗浄装置にあっては、最初、バンプ面にフ
ラックスや不溶解成分が多量に付着していてひどく汚染
された洗浄液を出すようなウエーハ１１の洗浄におい
て、ウエーハ移載ロボット４がフィンガ部４１を洗浄と
水切りさせてから、仕上げされたウエーハを移載させる
ので、汚水の再付着を防止し、常に汚点のない清浄で奇
麗なウエーハを提供することができる。また、最終段階
の洗浄液はフィンガ部４１によっては汚染されることが
ないから、洗浄槽毎に回収して再生し効率的使用ができ
る。ウエーハ移載ロボット４は、一連の動作の範囲内で
フィンガ部４１を洗浄させ清浄な状態で作業することが
できる。また、各洗浄槽、ウエーハ移載ロボット４の機
能的配置により、一台のみで全ての必要な動作を行なう
から、ウエーハ洗浄システムを小型化し、製造コストの
低減を図ることができるなどの効果が得られる。

【００２６】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限定され
るものではない。例えば、前記フィンガ洗浄槽９はフィ
ンガの洗浄のみに限らず、図８に示すようにフィンガ部
４１の洗浄後、最終洗浄段階のウエーハ１１を載置して
挿入させることにより、洗浄液４９で簡易洗浄（すすぎ
など）しクリーンエア４８で水切りさせることができ
る。つまりウエーハ洗浄槽として、あるいは両者兼用と
して使用することができる。ウエーハ移載ロボットの形
状は任意に設定することができる。洗浄槽の配置数や洗
浄液の種類は、任意に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態のウエーハの洗浄装置を示す
斜視図である。

【図２】実施の形態のウエーハの洗浄装置を示す平面で
ある。

【図３】実施の形態の各洗浄槽を示す断面図である。

【図４】実施の形態のチャッキングテーブルを示す拡大
図である。

【図５】実施の形態のウエーハ移載ロボットとフィンガ
洗浄槽の相互関係を示す斜視図である。

【図６】実施の形態のウエーハ移載ロボットの動作説明
図である。

【図７】実施の形態のフィンガ洗浄状態を示す説明図で
ある。

【図８】他の実施の形態のフィンガ洗浄槽にてウエーハ
を洗浄する兼用状態を示す説明図である。

【符号の説明】

４ ウエーハ移載ロボット ５ フラックス洗浄槽（洗浄槽） ６ 第１プレリンス槽（洗浄槽） ７ 第２プレリンス槽（洗浄槽） ８ 仕上げリンス槽（洗浄槽） ９ フィンガ洗浄槽 １１ ウエーハ ４１ ウエーハ載置用のフィンガ部 ４３ ロボットアーム ４４ ポスト ４５ フィンガ挿入口 ４６ フィンガの水切り装置 ４７ フィンガの洗浄装置 ４８ フィンガの水切り用クリーンエア ４９ フィンガの洗浄用純水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ Ｆターム(参考） 3C007 AS00 AS01 AS24 AS25 BS15 BT11 CV07 CW07 CY03 CY27 CY36 DS01 ES01 ES17 EV02 EV05 HS14 NS03 NS09 NS13 5F031 CA02 FA01 FA11 FA12 GA38 GA43 HA73 HA74 KA02 MA23 NA02 PA24

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエーハを槽内の所定位置に挟持して洗
   浄するウエーハ洗浄槽と、該ウエーハ洗浄槽の内外の所
   定位置間でウエーハを移載するウエーハ移載ロボットを
   備えたウエーハ洗浄システムにおいて、 前記ウエーハ移載ロボットが有するウエーハ載置用のフ
   ィンガ部を洗浄液で洗浄するフィンガ洗浄手段を備えて
   いることを特徴とするウエーハ移載ロボットを備えたウ
   エーハ洗浄システム。
2. 【請求項２】 フィンガ洗浄手段がフィンガ部を挿入さ
   れるフィンガ洗浄槽を有していることを特徴とする請求
   項１に記載のウエーハ移載ロボットを備えたウエーハ洗
   浄システム。
3. 【請求項３】 洗浄後のフィンガ部に向けてクリーンエ
   アを吹き付けて洗浄液の水切りを行なうフィンガ水切り
   手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載のウエーハ移載ロボットを備えたウエーハ洗
   浄システム。
4. 【請求項４】 複数のウエーハ洗浄槽がウエーハ移載ロ
   ボットを中心とする略同一円周上に配置されていること
   を特徴とする請求項１ないし請求項３の内いずれかの項
   に記載のウエーハ移載ロボットを備えたウエーハ洗浄シ
   ステム。
5. 【請求項５】 複数のウエーハ洗浄槽およびフィンガ洗
   浄槽が、ウエーハ移載ロボットを中心とする略同一円周
   上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請
   求項４の内いずれかの項に記載のウエーハ移載ロボット
   を備えたウエーハ洗浄システム。