JP2008300668A - 洗浄装置、研削装置及びウェーハの保持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハが洗浄装置のスピンナーテーブルに保持された状態が長くなった場合においても、ウェーハを容易に搬出できるようにする。
【解決手段】ウェーハを吸引保持する保持面２５０ｄを有し回転可能なスピンナーテーブル２５０と、保持面２５０ｄに吸引力を伝達する吸引源２５２と、スピンナーテーブル２５０に保持されたウェーハに洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル２５１とを少なくとも備えた洗浄装置２５において、保持面２５０ｄにおいては吸引源２５２に連通する細孔が開口し、吸引源２５２は、スピンナーテーブル２５０の回転時に作用する第一の吸引力とスピンナーテーブル２５０の停止時に作用する第二の吸引力とを選択する切り替え部を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーハを洗浄する洗浄装置及びその洗浄装置を備えた研削装置並びにウェーハの保持方法に関するものである。

ウェーハに対して切削、研削等の加工を施した後には、加工によって生じた屑を除去するために、ウェーハの洗浄が行われる。ウェーハの洗浄を行う洗浄装置は、切削装置や研削装置といった加工装置に搭載されている場合と、洗浄装置が単体で存在する場合とがあり、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１に記載された洗浄装置は、ウェーハを保持して高速回転可能なスピンナーテーブルを備えている。スピンナーテーブルは、ポーラスセラミックスのような多孔質部材で形成された吸着部を備えており、吸着部には、ウェーハを保持する保持面において開口し吸引源に連通する無数の細孔が形成されている。そして、無数の細孔には電磁弁を介して吸引源が接続されており、保持面に吸引力が作用する構成となっている。

保持面において保持されるウェーハの表面には、デバイスが損傷するのを防止するために塩化ビニール等の合成樹脂で形成された保護テープが貼着される。そして、ウェーハの洗浄時は、保持面において保護テープが吸着されることによりウェーハが保護テープを介して間接的に吸着保持された状態で、スピンナーテーブルが高速回転すると共にウェーハの裏面に高圧の洗浄水が噴出されて洗浄が行われる。また、洗浄後はスピンナーテーブルが高速回転し、必要に応じて高圧エアがウェーハの裏面に噴出されて洗浄水が除去される。このようにして洗浄及び乾燥が行われたウェーハは、保護テープが貼着されたままの状態でスピンナーテーブルから搬出されて次の工程に搬送される。

特開２００３−２５７９１２号公報

しかし、ウェーハの吸着時に保持面において吸着力を作用させると、保持面には無数の細孔が形成されているために、保護テープが細孔に吸い込まれて食い込み、そのままの状態が長く続くと保護テープが細孔に固着されてウェーハの搬出が困難になるという問題がある。特に、装置の故障等によりウェーハを吸着する時間が長時間にわたった場合にはその問題が大きくなる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、ウェーハがスピンナーテーブルに保持された状態が長くなった場合においても、ウェーハを容易に搬出できるようにすることである。

第一の発明は、ウェーハを吸引保持する保持面を有し回転可能なスピンナーテーブルと、保持面に吸引力を伝達する吸引源と、スピンナーテーブルに保持されたウェーハに洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルとを少なくとも備えた洗浄装置に関するもので、保持面においては吸引源に連通する細孔が開口し、吸引源は、スピンナーテーブルの回転時に作用する第一の吸引力とスピンナーテーブルの停止時に作用する第二の吸引力とを選択する切り替え部を有することを特徴とする。例えば、第一の吸引力は−９５〜−８５ｋＰａであり、第二の吸引力は−４５〜−５５ｋＰａである。

第二の発明は、ウェーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウェーハを研削する研削手段と、研削手段により研削されたウェーハを洗浄する洗浄手段とを少なくとも備えた研削装置に関するもので、洗浄手段は、上記洗浄装置であることを特徴とする。

第三の発明は、上記洗浄装置を用い、保護テープが貼着されたウェーハの保護テープ側をスピンナーテーブルにおいて保持するウェーハの保持方法に関するもので、スピンナーテーブルの回転中は第一の吸引力を保持面に作用させ、スピンナーテーブルの停止中は第二の吸引力を保持面に作用させることを特徴とする。

本発明では、保持面に作用する吸引力として第一の吸引力と第一の吸引力より弱い第二の吸引力とを選択することができるため、スピンナーテーブルが回転してウェーハの洗浄や乾燥が行われる間は吸引力が強い第一の吸引力を保持面に作用させ、スピンナーテーブルの回転の停止中は第二の吸引力を保持面に作用させることができる。したがって、保護テープが貼着されたウェーハがスピンナーテーブルの回転停止後長い間保持されたままの状態が続いても、保護テープが保持面に形成された細孔に食い込むのを防止することができるため、ウェーハを容易に搬出することができる。

図１に示す研削装置１は、ウェーハを研削して洗浄する機能を有する装置であり、研削前のウェーハが収容される第一のウェーハカセット１００ａと研削後のウェーハが収容される第二のウェーハカセット１００ｂとが、第一のカセット載置領域１０ａ、第二のカセット載置領域１０ｂにそれぞれ載置される。

第一のカセット載置領域１０ａ、第二のカセット載置領域１０ｂの近傍には、第一のウェーハカセット１００ａ、第二のウェーハカセット１００ｂに対するウェーハの搬出入を行う搬出入手段１１が配設されている。図２に示すように、搬出入手段１１は、ウェーハを吸着する吸着部１１０ａを有する保持部１１０と、保持部１１０を上下方向に回動させる回動駆動部１１１と、回動駆動部１１１を先端において支持し屈曲可能なアーム部１１２と、アーム部１１２を昇降させる昇降部１１３とを有しており、搬出入手段１１によって吸着されて第一のウェーハカセット１００ａから搬出されたウェーハは、保持部１１０が上下方向に１８０度回転して位置合わせテーブル１２の直上にウェーハが位置し、アーム部１１２を下降させて吸着を解除することにより位置合わせテーブル１２に載置される。そして、位置合わせテーブル１２においては、ウェーハが一定の位置に位置合わせされる。

図１に示すように、位置合わせテーブル１２の近傍には第一の搬送手段１３ａが配設されており、位置合わせテーブル１２において位置合わせされたウェーハは、第一の搬送手段１３ａによって３つのチャックテーブル１４ａ、１４ｂ、１４ｃのいずれかに搬送される。また、３つのチャックテーブル１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、ターンテーブル１５の回動に伴って公転する。

研削装置１においては、一方の端部から起立した壁部１６に第一の研削送り手段１７及び第二の研削送り手段１８が配設されている。第一の研削送り手段１７は、垂直方向に配設された一対のガイドレール１７０と、ガイドレール１７０と平行に配設されたボールネジ１７１と、ボールネジ１７１の先端に連結されたモータ１７２と、ガイドレール１７０に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ１７１に螺合した昇降部１７３とから構成され、モータ１７２によって駆動されてボールネジ１７１が回動するのに伴い昇降部１７３がガイドレール１７０にガイドされて昇降する構成となっている。同様に、第二の研削送り手段１８は、垂直方向に配設された一対のガイドレール１８０と、ガイドレール１８０と平行に配設されたボールネジ１８１と、ボールネジ１８１の先端に連結されたモータ１８２と、ガイドレール１８０に摺動可能に係合すると共に内部のナットがボールネジ１８１に螺合した昇降部１８３とから構成され、モータ１８２によって駆動されてボールネジ１８１が回動するのに伴い昇降部１８３がガイドレール１８０にガイドされて昇降する構成となっている。

昇降部１７３には第一の研削手段１９が固定されている。第一の研削手段１９は、垂直方向の軸心を有するスピンドル１９０と、スピンドル１９０を回動可能に支持するスピンドルハウジング１９１と、スピンドル１９０の上端に連結されスピンドル１９０を駆動するモータ１９２と、スピンドル１９０の下端に形成されたホイールマウント１９３と、ホイールマウント１９３に固定された研削ホイール１９４とから構成され、研削ホイール１９４の下面には粗研削用の砥石が固着されている。

昇降部１８３には第二の研削手段２０が固定されている。第二の研削手段２０は、垂直方向の軸心を有するスピンドル２００と、スピンドル２００を回動可能に支持するスピンドルハウジング２０１と、スピンドル２００の上端に連結されスピンドル２００を駆動するモータ２０２と、スピンドル２００の下端に形成されたホイールマウント２０３と、ホイールマウント２０３に固定された研削ホイール２０４とから構成され、研削ホイール２０４の下面には仕上げ研削用の砥石が固着されている。

第二のカセット載置領域１０ｂの近傍には洗浄手段２５が配設されており、洗浄手段２５の近傍には、チャックテーブル１４ａ、１４ｂ、１４ｃのいずれかに保持されたウェーハを洗浄手段２５に搬送する第二の搬送手段１３ｂが配設されている。

洗浄手段２５は、研削装置１に搭載されずに単独でも使用できる洗浄装置であり、例えば図３に示すように、ウェーハを保持して回転可能なスピンナーテーブル２５０を備えている。スピンナーテーブル２５０は、ウェーハを吸着する吸着部２５０ａと、吸着部２５０ａを下方から支持して回転可能な軸部２５０ｂと、軸部２５０ｂを回転駆動するモータを有する回転駆動部２５０ｃとから構成される。

吸着部２５０ａは、ポーラスセラミックス等の多孔質部材で形成されており、吸着部２５０ａには、上下方向に貫通する無数の細孔が形成されている。吸着部２５０ａの上面はウェーハを保持する保持面２５０ｄとなっており、保持面２５０ｄにおいては無数の細孔が開口している。

図３に示すように、スピンナーテーブル２５０の近傍には、スピンナーテーブル２５０に保持されたウェーハに洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル２５１が配設されている。この洗浄水供給ノズル２５１は、先端の噴出口２５１ａが下方に向き、駆動部２５１ｂによって駆動されて水平方向に回動可能となっている。

洗浄手段２５は、スピンナーテーブル２５０の保持面２５０ｄに吸引力を伝達する吸引源２５２を備えている。吸着部２５０ａは、軸部２５０ｂの内部を通るエア流通路２５０ｆ（図５において図示）及びロータリージョイント２５０ｅを介して、吸引源２５２に連結されている。

吸引源２５２には、保持面２５０ｄに作用する吸引力として第一の吸引力と第二の吸引力とのいずれかを選択する切り替える切り替え部２６を有している。切り替え部２６は、第一のエア弁２６０と第二のエア弁２６１とを備え、第一のエア弁２６０は第三のエア弁２７に連結され、第三のエア弁２７は第一の吸引源２８に連結されている。第一の吸引源２８は、例えば真空ポンプであり、第一の吸引力を発生させ、第三のエア弁２７及び第一のエア弁２６０が連通状態の場合に第一の吸引力を保持面２５０ｄに作用させる。第一の吸引力は、例えば−９５〜−８５［ｋＰａ］である。第三のエア弁２７の状態は、第一の電磁弁２９によって制御される。

第二のエア弁２６１は第二の吸引源３０に連結されている。第二の吸引源３０は、例えばコンバム（真空発生器）であり、第二の吸引力を発生させ、第二のエア弁２６１が連通状態の場合に第二の吸引力を保持面２５０ｄに作用させる。第二の吸引力は、第一の吸引力よりも弱く、例えば−４５〜５５［ｋＰａ］である。図示の例ではニードルバルブ３１の調整により第二の吸引力の圧力を調整可能としている。

切り替え部２６を構成する第一のエア弁２６０及び第二のエア弁２６１は、第二の電磁弁３２によって制御される。第二の電磁弁３２は、流入するエアに対して第一の連通状態及び第二の連通状態のいずれかの状態をとることにより外部から流入するエアの到達先を切り替えて切り替え部２６０を制御するもので、第一の連通状態では第一のエア弁２６０を連通状態とすると共に第二のエア弁２６１を閉状態とし、第二の連通状態では第一のエア弁２６０を閉状態とすると共に第二のエア弁２６１を連通状態とする。

第三の電磁弁３３は、連通状態では流入するエアを第四のエア弁３４に送り込むことにより第四のエア弁３４を大気に開放し、吸着部２５０ａの真空状態を解除する。一方、第三の電磁弁３３が閉状態にあるときは、第四のエア弁３４を閉状態とし、エアが漏れないようにする。

図１に示した研削装置１を用いて、例えばウェーハの裏面を研削する場合は、図４に示すように、ウェーハＷの表面にデバイスＤを保護するための保護テープＴを貼着する。保護テープＴとしては、例えば塩化ビニール等の合成樹脂で形成されたテープを用いることができる。

そして、保護テープＴが貼着されたウェーハＷは、図１に示した第一のウェーハカセット１００ａに複数収容される。そして、収容されたウェーハＷは、搬出入手段１１によって１枚ずつ取り出されて位置合わせテーブル１２に載置され、ここで一定の位置に位置合わせされた後に、第一の搬送手段１３ａによってチャックテーブル１４ａに搬送されて保持される。このとき、保護テープＴ側が保持され、ウェーハＷの裏面が露出した状態となる。

次に、ターンテーブル１５の回転によってウェーハＷが研削ホイール１９４の直下（図１におけるチャックテーブル１４ｃの位置）に移動する。そして、チャックテーブル１４ａが、例えば１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍの回転速度で回転すると共に、スピンドル２００の回転に伴い研削ホイール１９４が回転しながら第一の研削送り手段１７によって第一の研削手段１９が研削送りされて下降し、回転する研削ホイール１９４に固着された砥石がウェーハＷの裏面に接触し、裏面が粗研削される。

粗研削が終了した後は、ターンテーブル１５の回転によりウェーハＷが研削ホイール２０４の直下（図１におけるチャックテーブル１４ｂの位置）に移動する。そして、チャックテーブル１４ａが回転すると共に、スピンドル１９０の回転に伴い研削ホイール２０４が回転しながら第二の研削送り手段１８（図１参照）によって第二の研削手段２０が研削送りされて下降し、回転する研削ホイール２０４に固着された砥石がウェーハＷの裏面に接触し、裏面が仕上げ研削される。

こうして裏面が研削されたウェーハＷは、ターンテーブル１５の回転により第二の搬送手段１３ｂの近傍に位置付けられ、第二の搬送手段１３ｂによって洗浄手段２５に搬送され、スピンナーテーブル２５０に載置される。このとき、図５に示すように、保護テープＴ側が吸着部２５０ａの保持面２５０ｄにおいて吸着され、裏面が露出した状態となる。

ウェーハＷがスピンナーテーブル２５０に載置されると、図３に示した切り替え部２６において第一のエア弁２６０が連通状態となると共に第二のエア弁２６１が閉状態となるように第二の電磁弁３２を制御する。また、第三の電磁弁２９を連通状態とする。そうすると、第一の吸引力によって保護テープＴが吸引され、ウェーハＷも吸引される。

第一の吸引力によってウェーハＷが吸引保持されると、スピンナーテーブル２５０が例えば３０００ＲＰＭ程の回転速度で回転すると共に、洗浄水供給ノズル２５１がウェーハＷの上方に移動し、ウェーハＷに向けて高圧の洗浄水が噴出される。更に、洗浄水の噴出を停止した後にスピンナーテーブル２５０の高速回転を続け、洗浄水を除去する。

洗浄水が除去されると、スピンナーテーブル２５０の回転を停止すると共に、切り替え部２６の制御により第一のエア弁２６０を閉状態とすると共に第二のエア弁２６１を連通状態とし、スピンナーテーブル２５０の保持面２５０ｄに第二の吸着力を作用させる。第二の吸着力の圧力は、ニードルバルブ３１により調整しておく。

洗浄されたウェーハＷは、図１及び図２に示した搬出入手段１１によって吸着されて第二のウェーハカセット１００ｂに収容されるが、ウェーハの洗浄後に第一の吸引力よりも吸引力の弱い第二の吸引力に切り替えてウェーハを保持するため、例えば装置の故障等によって、ウェーハＷがスピンナーテーブル２５０に保持さたままの状態でしばらく放置されたとしても、保護テープＴが保持面２５０ｄに形成された細孔に食い込んだ状態とならない。したがって、第四のエア弁３４を大気に開放し保持部２５０ｄにおける第一の吸引力及び第二の吸引力の作用を共に停止した状態で、搬出入手段１１がウェーハＷを吸着して持ち上げると、保護テープＴが保持面２５０ｄから円滑に離脱し、ウェーハＷを容易に搬出することができる。

例えば、スピンナーテーブル２５０の回転数を計測する計測器を設け、制御部が回転数の計測結果に応じて第二の電磁弁３２を制御するようにすれば、スピンナーテーブル２５０の回転数に対応して第一のエア弁２６０及び第二のエア弁２６１を自動的に制御することができる。

図３に示した洗浄手段２５に代えて、図６に示す洗浄手段４０を用いることもできる。この洗浄手段４０は、図３に示した洗浄手段２５と同様にスピンナーテーブル２５０及び洗浄水供給ノズル２５１を備えていると共に、洗浄手段２５を構成する吸引源２５２とは異なる構成の吸引源２５３を備えている。

スピンナーテーブル２５０のロータリージョイント２５０ｅには、吸引源２５３が連結されている。ロータリージョイント２５０ｅには第四の電磁弁４１及び第五のエア弁４２が並列に連結されており、第四の電磁弁４１は、連通状態では吸引源４４に連結されている。吸引源４４はコンバム（真空発生器）であり、第四の電磁弁４１が連通状態の場合に吸引力を保持面２５０ｄに作用させる。

吸引源４４における吸引力は、ニードルバルブ４３を介して流入するエアによって調整される。パルスモータ等によってニードルバルブを調整することにより保持面２５０ｄに作用する吸引力を所望の値にすることができる。

第五のエア弁４２は、第五の電磁弁４５が閉状態か連通状態かによって制御され、第五の電磁弁４５が閉状態にある場合は第五のエア弁４２も閉状態となり、第五の電磁弁４５が連通状態にある場合は第五のエア弁４２は大気に開放された状態となる。

ウェーハを保持したスピンナーテーブル２５０が３０００ＲＰＭ程の回転速度で高速回転すると共に、洗浄水供給ノズル２５１からウェーハＷに向けて高圧の洗浄水が噴出されて洗浄が行われる際には、ウェーハＷがスピンナーテーブル２５０から離脱するのを防止するために、ニードルバルブ３１の調整により吸引源４４からの吸引力を例えば−９５〜−８５［ｋＰａ］程に設定する。

一方、洗浄終了後は、図５に示した保護テープＴと共にウェーハＷを保持面２５０ｄから離脱させやすくするために、ニードルバルブ４３の調整により吸引源４４からの吸引力を例えば洗浄時より弱い−４５〜−５５［ｋＰａ］程に設定する。こうすることにより、ウェーハＷがスピンナーテーブル２５０に保持さたままの状態でしばらく放置されたとしても、保護テープＴが保持面２５０ｄに形成された細孔に食い込んだ状態とならない。したがって、第五のエア弁４２を大気に開放して保持部２５０ｄにおける吸引力を解除し、搬出入手段１１がウェーハＷを吸着して持ち上げる際には、保護テープＴが保持面２５０ｄから円滑に離脱し、ウェーハＷを容易に搬出することができる。

上記の例においては、研削装置に備えた洗浄手段として洗浄装置２５、４０を使用した場合について説明したが、本発明の洗浄装置は単体で存在することもある。また、本発明の洗浄装置を研削装置以外の他の加工装置に搭載することもできる。

研削装置の一例を示す斜視図である。 搬出入手段の一例を示す斜視図である。 洗浄手段の構成の一例を示す説明図である。 ウェーハ及び保護テープを示す斜視図である。 保護テープ及びウェーハがスピンナーテーブルに保持された状態を略示的に示す断面図である。 洗浄手段の構成の第二の例を示す説明図である。

符号の説明

１：研削装置
１０ａ：第一のカセット載置領域 １０ｂ：第二のカセット載置領域
１００ａ：第一のウェーハカセット １００ｂ：第二のウェーハカセット
１１：搬出入手段
１１０：保持部 １１０ａ：吸着部
１１１：回転駆動部 １１２：アーム部 １１３：昇降部
１２：位置合わせテーブル １３ａ：第一の搬送手段 １３ｂ：第二の搬送手段
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ：チャックテーブル １５：ターンテーブル １６：壁部
１７：第一の研削送り手段
１７０：ガイドレール １７１：ボールネジ １７２：モータ １７３：昇降部
１８：第二の研削送り手段
１８０：ガイドレール １８１：ボールネジ １８２：モータ １８３：昇降部
１９：第一の研削手段
１９０：スピンドル １９１：スピンドルハウジング １９２：モータ
１９３：ホイールマウント １９４：研削ホイール
２０：第二の研削手段
２００：スピンドル ２０１：スピンドルハウジング ２０２：モータ
２０３：ホイールマウント ２０４：研削ホイール
２５：洗浄手段
２５０：スピンナーテーブル
２５０ａ：吸着部 ２５０ｂ：軸部 ２５０ｃ：回転駆動部 ２５０ｄ：保持面
２５１：洗浄水供給ノズル ２５２：駆動部
２６：切り替え部 ２６０：第一のエア弁 ２６１：第二のエア弁
２７：第三のエア弁 ２８：第一の吸引源 ２９：第一の電磁弁 ３０：第二の吸引源
３１：ニードルバルブ
３２：第二の電磁弁 ３３：第三の電磁弁 ３４：第四のエア弁
４０：洗浄装置
４１：第四の電磁弁 ４２：第五のエア弁 ４３：ニードルバルブ ４４：吸引源
４５：第五の電磁弁
Ｗ：ウェーハ Ｄ：デバイス Ｔ：保護テープ

Claims (4)

1. ウェーハを吸引保持する保持面を有し回転可能なスピンナーテーブルと、該保持面に吸引力を伝達する吸引源と、該スピンナーテーブルに保持されたウェーハに洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルとを少なくとも備えた洗浄装置であって、
   該保持面においては該吸引源に連通する細孔が開口し、
   該吸引源は、該スピンナーテーブルの回転時に作用する第一の吸引力と該スピンナーテーブルの停止時に作用する第二の吸引力とを選択する切り替え部を有する洗浄装置。
2. 前記第一の吸引力は−９５〜−８５ｋＰａであり、前記第二の吸引力は−４５〜−５５ｋＰａである請求項１に記載の洗浄装置
3. ウェーハ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ウェーハを研削する研削手段と、該研削手段により研削されたウェーハを洗浄する洗浄手段とを少なくとも備えた研削装置であって、
   該洗浄手段は、請求項１または２に記載の洗浄装置である研削装置。
4. 請求項１または２に記載の洗浄装置を用い、保護テープが貼着されたウェーハの該保護テープ側を前記スピンナーテーブルにおいて保持するウェーハの保持方法であって、
   該スピンナーテーブルの回転中は前記第一の吸引力を前記保持面に作用させ、該スピンナーテーブルの停止中は前記第二の吸引力を該保持面に作用させる
   ウェーハの保持方法。

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