JP2014096425A

JP2014096425A - 洗浄装置

Info

Publication number: JP2014096425A
Application number: JP2012245971A
Authority: JP
Inventors: Yuji Nakanishi; 優爾中西; Yosuke Shigematsu; 陽祐重松
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-05-22

Abstract

【課題】大口径のウェーハなどの重量物を昇降させる場合であっても、昇降機構を高出力化させることなく、昇降機構の重量化に伴うトラブルを防止すること。
【解決手段】洗浄装置（１５）は、ウェーハ（Ｗ）を保持するスピンナーテーブル（３１）と、開口部（２４）の下方にスピンナーテーブル（３１）を収容するハウジング（２）と、洗浄液ノズル（３３）と、スピンナーテーブル（３１）との周壁部（２６）との間で且つスピンナーテーブル（３１）よりも下方に配設され、ウェーハ（Ｗ）が粘着テープ（７３）を介して貼着された環状フレーム（７４）を下側から保持するフレーム昇降手段（３２）と、を備える。フレーム昇降手段（３２）は、ウェーハ（Ｗ）を昇降させて、ウェーハ（Ｗ）がスピンナーテーブル（３１）上に載置される載置位置と、ウェーハ（Ｗ）が搬入出される開口部（２４）の上方近傍の搬入出位置とに位置づける。
【選択図】図３

Description

本発明は、ウェーハの表面を洗浄する洗浄装置に関し、特に、粘着テープを介して環状フレームに貼着されたウェーハの表面を洗浄する洗浄装置に関する。

ストリートによって区画されて複数のデバイスが表面に形成されたウェーハは、レーザー加工装置やダイシング装置によってストリートを分離させることにより、個々のデバイスに分割される。一般的なレーザー加工装置やダイシング装置には、チャックテーブルに保持されたウェーハのストリートにレーザー光線を照射する、又は、ウェーハを切削するための切削ブレードを有する加工手段と、レーザー加工や切削により汚染されたウェーハを回転させながら洗浄水によって洗浄するスピンナー洗浄装置と、ウェーハを搬送する搬送装置と、が主として備えられている。ウェーハは、粘着テープにより環状フレームに貼着されて、搬送装置によってチャックテーブルやスピンナー洗浄装置に搬送される。

従来、この種の洗浄装置として、ウェーハを搬入出するための上方に位置する搬送位置と搬送位置よりも下方に位置する作業位置との間で、スピンナーテーブルを昇降可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の洗浄装置では、スピンナーテーブルを搬送位置に位置付けた状態で加工後のウェーハが搬送され、スピンナーテーブルを作業位置に位置付けた状態で洗浄水が供給されてデラミや切削屑等が除去される。

特開２００４−３２２１６８号公報

しかしながら、サイズの大きな被加工物（例えば、４５０ｍｍのウェーハ）を洗浄する場合には、特許文献１のようにスピンナーテーブルを搬送位置と作業位置との間で昇降させる構造では、スピンナーテーブル自体及びこのスピンナーテーブルを昇降させる駆動モータが重量化してしまうことになる。このため、スピンナーテーブル及び駆動モータを昇降させるための昇降機構には相当な強度が必要となって、装置コストが増大して経済的でないという問題がある。また、大口径のウェーハなどの重量物を昇降させるので、昇降に伴い昇降機構の消耗が激しくなってトラブルが多発する可能性もある。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、大口径のウェーハなどの重量物を昇降させる場合であっても、昇降機構を高出力化させることなく、昇降機構の重量化に伴うトラブルを防止可能な洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明の洗浄装置は、粘着テープを介して環状フレームに貼着されたウェーハを洗浄するための洗浄装置であって、ウェーハを保持し回転可能なスピンナーテーブルと、上面に開口部を有し該開口部の下方に該スピンナーテーブルを収容する筐体と、該筐体内の下部に配設された該スピンナーテーブルに保持されたウェーハの被洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、該スピンナーテーブルと該筐体の側壁との間で且つ該スピンナーテーブルよりも下方に配設され、ウェーハが貼着された該環状フレームを下側から保持するフレーム昇降手段とを備え、該フレーム昇降手段は、ウェーハを貼着した該環状フレームを昇降させ、ウェーハが該スピンナーテーブル上に載置される載置位置と、該筐体外部へウェーハが貼着された該環状フレームが搬入出される上方の該開口部近傍の搬入出位置とに位置づけること、を特徴とする。

この構成によれば、フレーム昇降手段により、ウェーハを貼着した環状フレームがスピンナーテーブル上に載置される載置位置と開口部開口部近傍の搬入出位置とに位置付けられる。すなわち、スピンナーテーブルは昇降させずにフレーム昇降手段によってウェーハのみを昇降させるので、大口径のウェーハなどの重量物を昇降させる場合でも、高出力の昇降機構を設ける必要がなく、装置コストの増大を防止することができる。また、フレーム昇降手段を簡易な構成とすることができるので軽量化が図れ、大口径化による重量化に伴うトラブルを防止することができる。

本発明によれば、大口径のウェーハなどの重量物を昇降させる場合であっても、昇降機構を高出力化させることなく、昇降機構の重量化に伴うトラブルを防止可能な洗浄装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る切削装置の斜視図である。本実施の形態に係る洗浄装置の斜視図である。本実施の形態に係る洗浄装置の斜視図である。本実施の形態に係る洗浄装置の変形例を示す斜視図である。本実施の形態に係る洗浄装置の変形例を説明するための模式図である。本実施の形態に係る洗浄装置の変形例を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明を、被加工物を切削加工する切削装置に適用した例について説明するが、この構成に限定されるものではない。本発明は、加工後の被加工物を洗浄する洗浄装置を備えるものであれば、どのような装置にも適用可能である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１を参照して、本発明の実施の形態に係る切削装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る切削装置の斜視図である。なお、図１においては、説明の便宜上、カセットを二点鎖線で示している。

図１に示すように、切削装置１は、ハウジング（筐体）２上のチャックテーブル３に保持されたウェーハ（被加工物）Ｗを、チャックテーブル３の上方に設けられた切削ユニット４により切削するように構成されている。ウェーハＷは、略円盤状に形成されており、表面に格子状に配列されたストリート７１によって複数の領域に区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイス７２が形成されている。また、ウェーハＷは、粘着テープ７３を介して金属性の環状フレーム７４に支持され、カセット８内に収容された状態で切削装置１に搬入および搬出される。

なお、ウェーハとしては、チップ実装用として被加工物の裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、シリコン、ガリウム砒素、セラミック、ガラス、サファイヤ（Al₂O₃）系の無機材料基板、ＬＣＤドライバー等の各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が含まれる。

チャックテーブル３は、ウェーハＷを吸着保持するものであり、ハウジング２内の図示しない移動機構により加工送り方向となるＸ軸方向に左右動される。このチャックテーブル３の図示右端側の移動位置は、チャックテーブル３に対してウェーハＷが受け渡される受け渡し位置に設定され、切削ユニット４に臨む移動位置は、ウェーハＷが切削加工される加工位置に設定されている。図１では、チャックテーブル３を受け渡し位置で待機させた状態を示している。

ハウジング２には、受け渡し位置のチャックテーブル３に隣接して、カセット載置テーブル１１が設けられている。カセット載置テーブル１１は、ウェーハＷを収納したカセット８が載置され、昇降可能に構成されている。カセット載置テーブル１１は、カセット８を載置した状態で昇降することにより、高さ方向においてウェーハＷの引出位置および押込位置を調整している。

カセット載置テーブル１１の後方には、搬入搬出部１２および仮置きテーブル１３が配置されている。搬入搬出部１２は、カセット載置テーブル１１でカセット８の高さが調整された状態で、カセット８からウェーハＷを仮置きテーブル１３に引き出す他、仮置きテーブル１３上のウェーハＷをカセット８内に押し込むように構成されている。仮置きテーブル１３は、一対のガイドレールを有し、搬入搬出部１２によるウェーハＷの引き出し及び押し込みを側方からガイドする。

仮置きテーブル１３の近傍には、搬送アーム１４が配置されている。搬送アーム１４は、仮置きテーブル１３とチャックテーブル３との間でウェーハＷを搬送する。また、受け渡し位置のチャックテーブル３の後方には、仮置きテーブル１３に隣接して洗浄装置１５が設けられている。洗浄装置１５は、ハウジング２の上面側が開口した開口部２４内部にスピンナーテーブル３１を備えており、このスピンナーテーブル３１にウェーハＷを保持させた状態でスピンナー洗浄するように構成されている。なお、洗浄装置１５の詳細については後述する。

ハウジング２の図示左側方部分には、モニタ１６を載せる支持台７が設けられており、支持台７の側面２１には搬送手段１７が設けられている。搬送手段１７は、チャックテーブル３と洗浄装置１５との間でウェーハＷを搬送するように構成されている。搬送手段１７は、一端側が支持台７の側面２１にＹ軸方向に移動可能に取り付けられた搬送アーム１８と、搬送アーム１８の他端側に設けられた複数の搬送パッド１９と、から構成されている。支持台７の正面２３は、チャックテーブル３の移動経路の上方において切削ユニット４を支持している。切削ユニット４は、超音波振動しながら高速回転する切削ブレード２７によってウェーハＷを加工する。

また、切削ユニット４は、支持台７内に設けられた不図示の移動機構により割出送り方向となるＹ軸方向及び切り込み方向となるＺ軸方向に移動される。このように、切削装置１では、Ｘ軸方向に加工送りされるチャックテーブル３とＹ軸方向に割出送りされる切削ユニット４とを相対移動させて、チャックテーブル３上のウェーハＷを格子状に加工可能となっている。

支持台７には、チャックテーブル３の移動経路の上方において、撮像部２０が設けられている。撮像部２０は、保持部２２の下面に突出して配設され、ウェーハＷの上面を撮像するように構成されている。撮像部２０による撮像結果は、切削ユニット４とチャックテーブル３上のウェーハＷとのアライメントに利用される。モニタ１６は、支持台７上に配置され、撮像部２０によって撮像された撮像画像や加工条件等を表示する。

次に、図２及び図３を参照して、洗浄装置１５について詳細に説明する。図２及び図３は、本実施の形態に係る洗浄装置１５の斜視図である。図２は、ウェーハＷがスピンナーテーブル３１に載置される載置位置に位置付けられた状態を示している。図３は、環状フレーム７４が搬送手段１７により搬入出される搬入出位置に位置付けられた状態を示している。

図２及び図３に示すように、洗浄装置１５は、開口部２４の底壁部２５に設けられたスピンナーテーブル３１と、スピンナーテーブル３１と開口部２４の周壁部（側壁）２６との間に設けられたフレーム昇降手段３２と、スピンナーテーブル３１の周囲に設けられた洗浄液ノズル３３及びエアノズル３４と、を備えている。

スピンナーテーブル３１は、円板状に形成されており、Ｚ軸周りに回転可能に構成されている。スピンナーテーブル３１の上面のウェーハＷを支持する領域には、多孔質材料で吸着チャックが形成されている。吸着チャックは、スピンナーテーブル３１内に不図示の配管を通じて吸引源に接続されており、吸着チャック上に生じる負圧によってウェーハＷを吸引保持する。

スピンナーテーブル３１の外縁部には、ウェーハＷが貼着された環状フレーム７４を押さえるための４つの押さえ手段３５が、周方向に等間隔で設けられている。押さえ手段３５は、振り子部３６と、振り子部３６を回動可能に支持する支持部３７と、から構成されている。支持部３７は、一端部側がスピンナーテーブル３１の外縁部に取り付けられ、他端部側で振り子部３６を回動可能に軸支するように構成されている。押さえ手段３５は、上端側が薄肉に形成されると共にスピンナーテーブル３１の上面側に折り曲げられ、下端側が上端側に比べて重くなるように厚肉に形成されている。スピンナーテーブル３１の静止時には、押さえ手段３５の下端部が自身の重さによって下方に位置する。一方、スピンナーテーブル３１の高速回転時には、遠心力によって振り子部３６の下端部が支持部３７との軸支部分を支点にして上方側に回動される。これにより、振り子部３６の上端部がスピンナーテーブル３１の上面側に近づく方向に移動して、スピンナーテーブル３１の外縁部と間で環状フレーム７４が挟持される。

フレーム昇降手段３２は、複数のエアシリンダ３８と、各エアシリンダ３８にそれぞれ接続されたロッド３９と、を備えている。本実施の形態では、４つのエアシリンダ３８及びロッド３９が、スピンナーテーブル３１の周囲に、周方向に略等間隔で配置されている。フレーム昇降手段３２は、エアシリンダ３８が不図示の吸引源に接続されており、この吸引源によってエアシリンダ３８が駆動することでロッド３９が伸縮可能に構成されている。また、フレーム昇降手段３２は、ウェーハＷの搬入出時にはスピンナーテーブル３１に干渉せずに上昇する位置に配置されると共に、ウェーハＷの洗浄時にはスピンナーテーブル３１の回転に干渉しない位置まで下降するように配置されている。

エアシリンダ３８は、スピンナーテーブル３１よりも下方に位置するように、上端部を底壁部２５から露出させて底壁部２５に設けられている。各エアシリンダ３８は、搬送手段１７が環状フレーム７４を搬入出する際の各搬送パッド１９の配設位置に対応する位置（搬送パッド１９の真下）に設けられている。これにより、環状フレーム７４の搬入出時において、搬送手段１７の各搬送パッド１９が環状フレーム７４を押圧して吸引する際に、各エアシリンダ３８の各ロッド３９の上端部が受け部となって、搬送パッド１９による環状フレーム７４の押圧吸引を安定して行うことができる。なお、エアシリンダ３８は、搬送パッド１９の押圧力よりも高圧に設定されていることが好ましい。

ロッド３９は、下端部がエアシリンダ３８に伸縮可能に接続されていると共に、先端部に環状フレーム７４を下側から吸着支持するためのパッド４０が設けられている。これにより、環状フレーム７４の搬入出時には、搬送手段１７の各搬送パッド１９が環状フレーム７４を押圧して吸引する場合に、ロッド３９の上端部に設けられたパッド４０が環状フレーム７４を下方から支持した状態となるので、搬送パッド１９による環状フレーム７４の押圧吸引を安定的に行うことができる。

洗浄液ノズル３３及びエアノズル３４は、それぞれ旋回可能に構成されており、スピンナーテーブル３１の上方で水平に延びる水平部４１、４２と、水平部４１、４２の基端から下方に延びる垂直部４３とで略Ｌ字状に形成されている。洗浄液ノズル３３及びエアノズル３４の先端部分は、それぞれ下方に屈曲されており、屈曲した先端部分から洗浄水及び乾燥エアがウェーハＷの表面に吹き付けられる。

図２に示すように、ウェーハＷの洗浄時には、エアシリンダ３８が駆動して、ロッド３９の先端部のパッド４０が環状フレーム７４を吸着保持した状態で、ウェーハＷがスピンナーテーブル３１に載置される載置位置まで下降されてスピンナーテーブル３１に上面に載置される。ここで、載置位置とは、ウェーハＷがスピンナーテーブル３１上に載置される位置をいう。このとき、ロッド３９の先端部は、スピンナーテーブル３１の回転に干渉しない位置まで下降される。そして、ウェーハＷがスピンナーテーブル３１に吸着保持され、洗浄液ノズル３３から洗浄水を噴射させながらスピンナーテーブル３１が高速回転される。このとき、スピンナーテーブル３１の回転に伴い、その遠心力によって、振り子部３６の下端部が支持部３７との軸支部分を支点にして上方側に回動され、振り子部３６の上端部とスピンナーテーブル３１の外縁部と間で環状フレーム７４が挟持される。そして、ウェーハＷの表面に洗浄水が吹き付けられることで、加工済みのウェーハＷから切削屑等が洗い流される。洗浄時の廃液は、ハウジング２の開口部２４内に接続された不図示のドレインホースを介して排出される。その後、回転中のウェーハＷに対してエアノズル３４から乾燥エアが吹き付けられることでウェーハＷが乾燥される。

一方、図３に示すように、ウェーハＷの搬入出時には、エアシリンダ３８が駆動して、ロッド３９が伸ばされ、先端部が開口部２４の上方の搬入出位置に位置するまで上昇される。ここで、搬入出位置とは、ウェーハＷが貼着された環状フレーム７４が搬送手段１７によって搬入出される開口部２４の上方位置をいう。そして、各エアシリンダ３８に接続された各ロッド３９の上端部が受け部となりながら、搬送手段１７の各搬送パッド１９が環状フレーム７４を押圧して吸引し、ウェーハＷの搬入出が行われる。このとき、各エアシリンダ３８のロッド３９の位置は、搬送手段１７の各搬送パッド１９の配設位置に対峙する位置にあるため、各搬送パッド１９が環状フレーム７４を押圧して吸引する場合に、各ロッド３９の上端部が下側から環状フレーム７４を支持することで、搬送パッド１９による環状フレーム７４の押圧吸引を安定的に行うことができる。

以上のように、本実施の形態に係る洗浄装置１５によれば、フレーム昇降手段３２によってウェーハＷを貼着した環状フレーム７４が昇降されて、ウェーハＷがスピンナーテーブル３１上に載置される載置位置と開口部２４近傍の搬入出位置とに位置付けられる。すなわち、本実施の形態では、スピンナーテーブル３１は昇降させずに、フレーム昇降手段３２によってウェーハＷを貼着した環状フレーム７４のみを昇降させるので、大口径のウェーハＷなどの重量物を昇降させる場合でも、高出力の昇降機構を設ける必要がなく、装置コストの増大を防止することができる。また、フレーム昇降手段３２を簡易な構成にすることで軽量化が図れるので、設置スペースを抑えることができると共に、大口径化による重量化に伴うトラブルを防止することができる。

なお、上記した実施の形態においては、フレーム昇降手段３２を構成するロッド３９の先端部にパッド４０を設ける構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、図４及び図５に示すように、ロッド３９の先端部に環状フレーム７４を把持する把持爪（把持部）５２を設ける構成にしてもよい。図４は、本実施の形態に係る洗浄装置５０の変形例を示す斜視図である。図５は、本実施の形態に係るフレーム昇降手段５１の変形例を説明するための模式図である。図５に示すように、ロッド３９の先端部には、板バネ５４の基端部が支持部５３を介して取付けられている。板バネ５４は、ロッド３９の先端部に設けられた支持部５３の下面側から外方に延在し、その途中で上方に屈曲した略Ｌ字状に形成されており、内側に向かって付勢するように構成されている。板バネ５４の先端部には、把持爪５２が設けられている。環状フレーム７４が把持爪５２に接触すると、板バネ５４が外方に押し出され（図５Ａ参照）、環状フレーム７４がロッド３９の先端部（支持部５３）に近づくと、板バネ５４がその付勢力によって初期位置に復帰して、把持爪５２が環状フレーム７４の上方側に位置される。これにより、環状フレーム７４が、ロッド３９の支持部５３の上面と把持爪５２との間で挟持される（図５Ｂ参照）。なお、図４及び図５では、ロッド３９の先端部に把持爪５２が設けられた板バネ５４を設ける構成としたが、把持爪５２が設けられた板バネ５４の代わりに、図６に示すように、ロッド３９の先端部に磁石６２を設ける構成としてもよい。図６は、本実施の形態に係るフレーム昇降手段６１の変形例を説明するための模式図である。上述したように環状フレーム７４は金属性の材料で形成されているため、環状フレーム７４がロッド３９の先端部に近づくと磁石６２に引き寄せられ（図６Ａ参照）、環状フレーム７４が磁石６２に吸着固定される（図６Ｂ参照）。また、図２及び図３に示したロッド３９の先端部に設けられたパッド４０に、板バネ５４及び把持爪５２を設ける構成でもよい。

また、上記実施の形態では、フレーム昇降手段３２（５１、６１）を、４つのエアシリンダ３８及びロッド３９で構成したが、この構成に限定されるものではなく、１つ以上のエアシリンダ３８及びロッド３９を備えていればよい。なお、フレーム昇降手段３２（５１、６１）を、単一のエアシリンダ３８及びロッド３９で構成する場合には、例えば、ロッド３９の先端部をＵ字状に形成し、二股の各アーム部分で、複数の搬送パッド１９による押圧吸引を支持できるような構成にすることが好ましい。また、上記実施の形態では、エアシリンダ３８を、開口部２４の底壁部２５に設ける構成としたが、ロッド３９が昇降可能であれば、開口部２４の周壁部２６に設けてもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明は、大口径のウェーハなどの重量物を昇降させる場合であっても昇降機構を高出力化させることなく、昇降機構の重量化に伴うトラブルを防止できるという効果を有し、例えば、レーザー加工装置やダイシング装置など切削装置の洗浄装置に有用である。

１切削装置
２ハウジング（筐体）
１５、５０洗浄装置
１７搬送手段
１８アーム
１９搬送パッド
２４開口部
２５底壁部
２６周壁部（側壁）
３１スピンナーテーブル
３２、５１、６１フレーム昇降手段
３３洗浄液ノズル
３４エアノズル
３８エアシリンダ
３９ロッド
４０パッド
５２把持爪（把持部）
５３支持部
５４板バネ
６２磁石
７３粘着テープ
７４環状フレーム
Ｗ被加工物（ウェーハ）

Claims

粘着テープを介して環状フレームに貼着されたウェーハを洗浄するための洗浄装置であって、
ウェーハを保持し回転可能なスピンナーテーブルと、
上面に開口部を有し該開口部の下方に該スピンナーテーブルを収容する筐体と、
該筐体内の下部に配設された該スピンナーテーブルに保持されたウェーハの被洗浄面に洗浄液を供給する洗浄液ノズルと、
該スピンナーテーブルと該筐体の側壁との間で且つ該スピンナーテーブルよりも下方に配設され、ウェーハが貼着された該環状フレームを下側から保持するフレーム昇降手段とを備え、
該フレーム昇降手段は、ウェーハを貼着した該環状フレームを昇降させ、ウェーハが該スピンナーテーブル上に載置される載置位置と、該筐体外部へウェーハが貼着された該環状フレームが搬入出される上方の該開口部近傍の搬入出位置とに位置づけること、を特徴とする洗浄装置。