JP2007180185A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の乾燥時間を短縮することができる洗浄装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持して回転するスピンナーテーブルと、スピンナーテーブルに保持された被加工物に洗浄水を供給する洗浄ノズルを備えた洗浄水供給手段と、スピンナーテーブルに保持された被加工物にエアーを供給するエアーノズルを備えたエアー供給手段とを具備する洗浄装置であって、 エアー供給手段はエアーノズルをスピンナーテーブルに保持された被加工物の回転中心から被加工物に存在する洗浄水が遠心力によって飛散する位置までの範囲でエアーを供給するように移動する。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハを個々のデバイスに切断する切削装置やウエーハの裏面を研削する研削装置等の加工装置に装備される洗浄装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように形成された半導体ウエーハを分割予定ラインに沿って切断することにより個々のデバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハの分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび該切削ブレードによる切削部に切削液を供給する切削液供給ノズルを具備し、切削ブレードを回転しつつ切削液供給ノズルから切削液を供給しながらウエーを相対移動して分割予定ラインに沿って切断する。このような切削装置は、切断済みのウエーハを洗浄するとともに、洗浄後のウエーハを乾燥するスピンナー洗浄装置を装備している。
（例えば、特許文献１参照。）
特開２００２−１５４０５４号公報

上記洗浄装置は、ウエーハを保持して回転するスピンナーテーブルと、該スピンナーテーブルに保持されたウエーハに洗浄水を供給する洗浄ノズルと、スピンナーテーブルに保持されたウエーハにエアーを供給するエアーノズルとを具備している。このように構成された洗浄装置は、スピンナーテーブルに保持されたウエーハを洗浄する際には、スピンナーテーブルを８００〜１０００rpmで回転するとともに、洗浄ノズルから洗浄水を例えば1分間に1リットル（1リットル/分）の割合で供給しつつスピンナーテーブルに保持されたウエーハの回転中心から外周に至る範囲で移動せしめ、約1分間実施する。また、スピンナーテーブルに保持された洗浄後のウエーハを乾燥する際には、スピンナーテーブルを２０００〜３０００rpmで回転するとともに、エアーノズルからエアーを例えば1分間に２５リットル（２５リットル/分）の割合で供給しつつスピンナーテーブルに保持されたウエーハの回転中心から外周に至る範囲で移動せしめ、２〜３分間実施する。

而して、上述した洗浄装置においては、スピンナーテーブルに保持されたウエーハの中心部に働く遠心力が非常に小さく、ウエーハの中心部に存在する洗浄水が遠心力によって飛散しないため、ウエーハの中心部を確実に乾燥するためには比較的長時間を要するという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、被加工物の乾燥時間を短縮することができる洗浄装置を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持して回転するスピンナーテーブルと、該スピンナーテーブルに保持された被加工物に洗浄水を供給する洗浄ノズルを備えた洗浄水供給手段と、該スピンナーテーブルに保持された被加工物にエアーを供給するエアーノズルを備えたエアー供給手段と、を具備する洗浄装置において、
該エアー供給手段は、該エアーノズルを該スピンナーテーブルに保持された被加工物の回転中心から被加工物に存在する洗浄水が遠心力によって飛散する位置までの範囲でエアーを供給するように移動する、
ことを特徴とする洗浄装置が提供される。

上記被加工物に存在する洗浄水が遠心力によって飛散する位置は、１００Gの遠心力が生成される位置に設定されている。

本発明によれば、エアー供給手段のエアーノズルはスピンナーテーブルに保持された被加工物の回転中心から被加工物に存在する洗浄水が遠心力によって飛散する位置までの範囲でエアーを供給するので、遠心力が小さい被加工物の回転中心領域に存在する洗浄水を遠心力によって飛散する位置まで直ちに飛散させることができ、乾燥時間を短縮することができる。

以下、本発明に従って構成された洗浄装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された洗浄装置を装備した切削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における切削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に装着された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の表面である載置面上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回動可能に構成されている。このように構成されたチャックテーブル３の吸着チャック支持台３１には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３４が配設されている。

図示の実施形態における切削装置は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の前端部に装着された回転工具である切削ブレード４３とを具備している。上記スピンドルハウジング４１の前端部には、切削ブレード４３の上半部を覆うブレードカバー４４が取り付けられている。このブレードカバー４４には、切削ブレード４３の両側に配設された切削液供給ノズル４５が装着されている。

図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル３を構成する吸着チャック３２上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするための撮像機構５を具備している。この撮像機構５は顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。また、図示の切削装置は、撮像機構５によって撮像された画像を表示する表示手段６を具備している。

図示の実施形態における切削装置は、切削加工後の被加工物を洗浄するとともに乾燥する洗浄装置７を具備している。この洗浄装置７について、図２乃至図４を参照して説明する。
図示の実施形態における洗浄装置７は、スピンナーテーブル機構７１と、該スピンナーテーブル機構７１を包囲して配設された洗浄水受け手段７２を具備している。スピンナーテーブル機構７１は、スピンナーテーブル７１１と、該スピンナーテーブル７１１を回転駆動する電動モータ７１２と、該電動モータ７１２を上下方向に移動可能に支持する支持機構７１３を具備している。スピンナーテーブル７１１は多孔性材料から形成された吸着チャック７１１ａを具備しており、この吸着チャック７１１ａが図示しない吸引手段に連通されている。従って、スピンナーテーブル７１１は、吸着チャック７１１ａに被加工物を載置し図示しない吸引手段により負圧を作用せしめることにより吸着チャック７１１a上に被加工物を保持する。なお、スピンナーテーブル７１１には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ７１４が配設されている。電動モータ７１２は、その駆動軸７１２ａの上端に上記スピンナーテーブル７１１を連結する。この電動モータ７１２は、回転速度を適宜調整することができるように構成されている。上記支持機構７１３は、複数本（図示の実施形態においては３本）の支持脚７１３ａと、該支持脚７１３ａをそれぞれ連結し電動モータ７１２に取り付けられた複数本（図示の実施形態においては３本）のエアシリンダ７１３ｂとからなっている。このように構成された支持機構７１３は、エアシリンダ７１３ｂを作動することにより、電動モータ７１２およびスピンナーテーブル７１１を図３に示す上方位置である被加工物搬入・搬出位置と、図４に示す下方位置である作業位置に位置付ける。

上記洗浄水受け手段７２は、洗浄水受け容器７２１と、該洗浄水受け容器７２１を支持する３本（図２には２本が示されている）の支持脚７２２と、上記電動モータ７１２の駆動軸７１２ａに装着されたカバー部材７２３とを具備している。洗浄水受け容器７２１は、図３および図４に示すように円筒状の外側壁７２１ａと底壁７２１ｂと内側壁７２１ｃとからなっている。底壁７２１ｂの中央部には上記電動モータ７１２の駆動軸７１２ａが挿通する穴７２１ｄが設けられおり、この穴７２１ｄの周縁から上方に突出する内側壁７２１ｃが形成されている。また、図２に示すように底壁７２１ｂには排液口７２１ｅが設けられており、この排液口７２１ｅにドレンホース７２４が接続されている。上記カバー部材７２３は、円盤状に形成されており、その外周縁から下方に突出するカバー部７２３ａを備えておる。このように構成されたカバー部材７２３は、電動モータ７１２およびスピンナーテーブル７１１が図４に示す作業位置に位置付けられると、カバー部７２３ａが上記洗浄水受け容器７２１を構成する内側壁７２１ｃの外側に隙間をもって重合するように位置付けられる。

図示の実施形態における洗浄装置７は、上記スピンナーテーブル７１１に保持された切削加工後の被加工物を洗浄するための洗浄水供給手段７４およびエアー供給手段７５を具備している。
洗浄水供給手段７４は、スピンナーテーブル７１１に保持された切削加工後の被加工物に向けて洗浄水を噴出する洗浄水ノズル７４１と、該洗浄水ノズル７４１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７４２を備えており、該洗浄水ノズル７４１が図示しない洗浄水供給源に接続されている。洗浄水ノズル７４１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部７４１ａと、該ノズル部７４１ａの基端から下方に延びる支持部７４１ｂとからなっており、支持部７４１ｂが上記洗浄液回収容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され図示しない洗浄水供給源に接続されている。なお、洗浄水ノズル７４１の支持部７４１ｂが挿通する図示しない挿通穴の周縁には、支持部７４１ｂとの間をシールするシール部材（図示せず）が装着されている。以上のように構成された洗浄装置７は、洗浄水ノズル７４１から洗浄水を例えば1分間に1リットル（1リットル/分）の割合で供給する。

上記エアー供給手段７５は、スピンナーテーブル７１１に保持された洗浄後の被加工物に向けてエアーを噴出するエアーノズル７５１と、該エアーノズル７５１を揺動せしめる正転・逆転可能な電動モータ７５２を備えており、該エアーノズル７５１が図示しないエアー供給源に接続されている。洗浄水ノズル７５１は、水平に延び先端部が下方に屈曲されたノズル部７５１ａと、該ノズル部７５１ａの基端から下方に延びる支持部７５１ｂとからなっており、支持部７５１ｂが上記洗浄液回収容器７２１を構成する底壁７２１ｂに設けられた図示しない挿通穴を挿通して配設され図示しないエアー供給源に接続されている。なお、エアーノズル７５１の支持部７５１ｂが挿通する図示しない挿通穴の周縁には、支持部７５１ｂとの間をシールするシール部材（図示せず）が装着されている。以上のように構成されたエアー供給手段７５は、エアーノズル７５１からエアーを例えば1分間に２５リットル（２５リットル/分）の割合で供給する。

図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、被加工物である半導体ウエーハ１０を収容するカセットが載置されるカセット載置部１３ａを備えている。カセット載置部１３ａには図示しない昇降手段によって上下に移動可能にカセットテーブル１３１が配設されており、このカセットテーブル１３１上にカセット１３が載置される。半導体ウエーハ１０は、環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２の表面に貼着されており、保護テープ１２を介してフレーム１１に支持された状態で上記カセット１３に収容される。なお、半導体ウエーハ１０は、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。このように構成された半導体ウエーハ１０は、図1に示すように環状のフレーム１１に装着された保護テープ１２に表面を上側にして裏面が貼着される。

図示の実施形態におけるウエーハの分割装置は、上記カセット１３に収納された切削加工前の半導体ウエーハ１０を仮置き部１４ａに配設された位置合わせ手段１４に搬出するとともに切削加工後の半導体ウエーハ１０をカセット１３に搬入する被加工物搬出・搬入手段１５と、位置合わせ手段１４に搬出された切削加工前の半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３上に搬送する被加工物搬送手段１６と、チャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハ１０を洗浄装置７に搬送する洗浄搬送手段１８を具備している。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図１に示すように環状のフレーム１１に保護テープ１２を介して支持された切削加工前の半導体ウエーハ１０（以下、単に半導体ウエーハ１０という）は、表面を上側にしてカセット１３の所定位置に収容されている。カセット１３の所定位置に収容された切削加工前の半導体ウエーハ１０は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１３１が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出・搬入手段１５が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１０を仮置き部１４ａに配設された位置合わせ手段１４に搬出する。位置合わせ手段１４に搬出された半導体ウエーハ１０は、位置合わせ手段１４によって所定の位置に位置合せされる。次に、位置合わせ手段１４によって位置合わせされた切削加工前の半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１６によってチャックテーブル３の吸着チャック３２上に搬送され、該吸着チャック３２に保護テープ１２側が吸引保持される。また、環状のフレーム１１がクランプ３４によって固定される。

このようにして半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３は、撮像機構５の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像機構５の直下に位置付けられると、撮像機構５によって半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ラインが検出され、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節して分割予定ラインと切削ブレード４３との精密位置合わせ作業が行われる。

次に、切削ブレード４３を回転しつつ上記切削液供給ノズル４５から切削液を供給しながら半導体ウエーハ１０を分割予定ラインに沿って切断する切断工程を実施する。即ち、切削ブレード４３を矢印Ｚ（図１参照）で示す方向に所定量切り込み送りし、切削ブレード４３の下端がチャックテーブル３に保持された保護テープ１２に達する位置に位置付ける。そして、回転スピンドル４２即ち切削ブレード４３を回転させつつ、チャックテーブルを３図１において矢印Ｘで示す方向に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３に保持された半導体ウエーハ１０は切削ブレード４３により所定の分割予定ラインに沿って切断される。なお、切削ブレード４３による切断時においては、切削水供給ノズル４５から切削ブレード４３による切削部に切削液が供給される。

以上のようにして、半導体ウエーハ１０に形成された所定の分割予定ラインに沿って切断工程を実行したら、切削手段としてのスピンドルユニット４を図１において矢印Ｙで示す方向に分割予定ラインの間隔だけ割り出し移動し（割り出し工程）、上記切断工程を遂行する。このようにして所定方向に延在する全ての分割予定ラインについて切断工程と割り出し工程を遂行したならば、チャックテーブル３、従ってこれに保持されている半導体ウエーハ１０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各分割予定ラインに沿って上記切断工程と割り出し工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０は個々のデバイスに分割される。分割されたデバイスは、保護テープ１２の作用によってバラバラにはならず、環状のフレーム１２に支持された半導体ウエーハ１０の状態が維持されている。

このようにして、半導体ウエーハ１０が個々のデバイスに分割されたら、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除するとともに、クランプ３４による環状のフレーム１１の固定を解除する。そして、半導体ウエーハ１０は、洗浄搬送手段１８によって洗浄装置７を構成するスピンナーテーブル７１１の吸着チャック７１１ａ上に搬送され、図３に示すウエーハ着脱位置に位置付けられた該吸着チャック７１１ａに吸引保持される。また、環状のフレーム１１がクランプ７１４によって固定される。このとき洗浄水ノズル７４１およびエアーノズル７５１は、図２および図３に示すようにスピンナーテーブル７１１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。

切削加工後の半導体ウエーハ１０が洗浄装置７のスピンナーテーブル７１１上に保持されたならば、洗浄工程を実施する。即ち、図４に示すようにスピンナーテーブル７１１を作業位置に位置付けるとともに、洗浄水供給手段７４の電動モータ７４２を駆動して洗浄水供給ノズル７５１のノズル部７５１ａの噴出口を図において２点鎖線で示すようにスピンナーテーブル７１１上に保持された半導体ウエーハ１０の回転中心の上方に位置付ける。そして、スピンナーテーブル７１１を例えば８００〜１０００rpmの回転速度で回転しつつノズル部７４１ａの噴出口から純水でよい洗浄水を例えば1分間に1リットル（1リットル/分）の割合で約1分間供給する。このとき、電動モータ７４２を駆動して洗浄水供給ノズル７４１をノズル部７４１ａの噴出口から噴出された洗浄水がスピンナーテーブル７１１に保持された半導体ウエーハ１０の回転中心に当たる位置から外周部に当たる位置までの所要角度範囲で揺動せしめられる。この結果、半導体ウエーハ１０の表面に付着した切削屑は洗浄され除去される。

上述した洗浄工程が終了したら、乾燥工程を実行する。即ち、洗浄水供給ノズル７４１を待機位置に位置付けるとともに、図5に示すようにエアー供給手段７５のエアーノズル７５１を構成するノズル部７５１ａの噴出口をスピンナーテーブル７１１上に保持された半導体ウエーハ１０の回転中心Pの上方に位置付ける。そして、スピンナーテーブル７１１を例えば２０００〜３０００rpmで回転するとともに、エアーノズルからエアーを1分間に２５リットル（２５リットル/分）の割合で噴出し、回転中心Pから半導体ウエーハ１０に存在する洗浄水が遠心力によって飛散する位置までの範囲を揺動する。この結果、エアーノズル７５１を構成するノズル部７５１ａの噴出口から噴出されたエアーによって半導体ウエーハ１０の回転中心領域に存在する洗浄水が外周に向けて飛散される。この半導体ウエーハ１０の回転中心領域に存在する洗浄水が所定の領域まで達すると、洗浄水は半導体ウエーハ１０の回転によって生成される遠心力によって飛散され、半導体ウエーハ１０は乾燥せしめられる。

なお、半導体ウエーハ１０の回転によって生成される遠心力によって洗浄水が直ちに飛散され領域は、遠心力が１００Gに達する領域であることが本発明者によって確認されている。即ち、遠心力が１００Gに達する領域は、スピンナーテーブル７１１が２０００rpmの回転速度で回転している場合には半導体ウエーハ１０の回転中心Pから半径２５mmの位置であり、スピンナーテーブル７１１が３０００rpmの回転速度で回転している場合には半導体ウエーハ１０の回転中心Pから半径１０mmの位置である。従って、上記乾燥工程においては、図5に示すようにエアーノズル７５１を半導体ウエーハ１０の回転中心Pから１００Gが生成される位置Sまでの範囲で揺動させるようにエアーノズル７５１を揺動する電動モータ７５２を図示しない制御手段によって制御すればよい。このようにして洗浄工程を実施することにより、３０秒程度で半導体ウエーハ１０に存在する洗浄水を確実に除去し、乾燥することができる。

上述したようにして、乾燥工程を実施したならば、スピンナーテーブル７１１の回転を停止するとともに、エアー供給手段７５のエアーノズル７５１を待機位置に位置付ける。そして、スピンナーテーブル７１１を図３に示す被加工物搬入・搬出位置に位置付けるとともに、スピンナーテーブル７１１に保持されている半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、スピンナーテーブル７１１上の加工後の半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１６によって仮置き部１４ａに配設された位置合わせ手段１４に搬出する。位置合わせ手段１４に搬出された加工後の半導体ウエーハ１０は、被加工物搬出手段１５によってカセット１３の所定位置に収納される。

なお、上述した実施形態においては、本発明に従って構成された洗浄装置を切削装置に適用した例を示したが、本発明による洗浄装置は半導体ウエーハ等の裏面を研削する研削装置等の他の加工装置に適用することもできる。

本発明に従って構成された洗浄装置を装備した切削装置の斜視図。 本発明に従って構成された洗浄装置の一部を破断して示す斜視図。 図２に示す洗浄装置のスピンナーテーブルを被加工物搬入・搬出位置に位置付けた状態を示す説明図。 図２に示す洗浄装置のスピンナーテーブルを作業位置に位置付けた状態を示す説明図。 図２に示す洗浄装置による乾燥工程の説明図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：切削ブレード
４４：ブレードカバー
４５：切削水供給ノズル
５：撮像機構
６：表示手段
７：洗浄装置
７１：スピンナーテーブル機構
７１１：スピンナーテーブル
７１２：電動モータ
７２：洗浄水受け手段
７２１：洗浄水受け容器
７２３：カバー部材
７４：洗浄水供給手段
７４１：洗浄水ノズル
７４２：電動モータ
７５：エアー供給手段
７５１：エアーノズル
１０：半導体ウエーハ
１１：環状のフレーム
１２：保護テープ
１３：カセット
１４：位置合わせ手段
１５：被加工物搬出・搬入手段
１６：被加工物搬送手段
１８：洗浄搬送手段

Claims (2)

1. 被加工物を保持して回転するスピンナーテーブルと、該スピンナーテーブルに保持された被加工物に洗浄水を供給する洗浄ノズルを備えた洗浄水供給手段と、該スピンナーテーブルに保持された被加工物にエアーを供給するエアーノズルを備えたエアー供給手段と、を具備する洗浄装置において、
   該エアー供給手段は、該エアーノズルを該スピンナーテーブルに保持された被加工物の回転中心から被加工物に存在する洗浄水が遠心力によって飛散する位置までの範囲でエアーを供給するように移動する、
   ことを特徴とする洗浄装置。
2. 該被加工物に存在する洗浄水が遠心力によって飛散する位置は、１００Gの遠心力が生成される位置に設定されている、請求項1記載の洗浄装置。

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