JP2024025260A - スピンナ洗浄装置 - Google Patents

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敬明 江藤
Takaaki Eto
恒成 清原
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【課題】スピンナ洗浄装置の天板に付着した水滴を除去しつつ、スピンナ洗浄装置を小型化するスピンナ洗浄装置を提供する。【解決手段】スピンナ洗浄装置(100)であって、被洗浄物(W)の上面に上方から洗浄液を噴射する洗浄ノズル(110)と、保持面(106)に平行に延在するアーム(111)と、洗浄ノズル(110)の噴射エリアが保持面(106)の中心を通過可能にアーム(111)を保持面(106)に平行な方向に移動させる水平移動機構(112)と、天板(102)の下面に接触するワイパー(115)と、排水する樋と、を備え、水平移動機構によってアームを水平移動させることで、天板(102)の下面に付着した水滴をワイパー(115)で取り除き、樋(116)を伝って排水する。【選択図】図1

Description

本発明は、スピンナ洗浄装置に関する。
半導体製造に用いられる研削装置では、チャックテーブルで吸引保持されたウェーハに対し、回転する研削砥石を接触させて研削している。この際、研削屑が発生する。研削屑が、ウェーハに付着することで、研削したウェーハの不良を発生させてしまう。そこで、スピンナ洗浄装置を設けて、研削したウェーハに洗浄液を供給してウェーハの洗浄を行っている。
特開平08-162435号公報 特開平07-211685号公報
特許文献1のスピンナ洗浄装置では、砥石で研削したウェーハに洗浄液を供給してウェーハを保持したスピンナテーブルを高速回転させてウェーハを洗浄する。高速回転により飛散した洗浄液の噴霧は、スピンナテーブルを包囲する側板の上端に連結される天板の下面に付着する。連続的に洗浄することで天板に付着した噴霧が水滴となり、その水滴がウェーハの上面に滴下して、洗浄したウェーハを汚すという問題がある。
そのため、特許文献2の開示では、天板を斜めにして、水滴が流れ落ちるようにしている。しかし、天板を水滴が流れ落ちるように斜めにしたことによって、加工装置内のスペースを占領して加工装置を大きくしてしまうという問題がある。したがって、スピンナ洗浄装置は、小型化する必要がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スピンナ洗浄装置の天板に付着した水滴を除去しつつ、小型化したスピンナ洗浄装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様のスピンナ洗浄装置は、スピンナ洗浄装置であって、被洗浄物を保持面で保持するスピンナテーブルと、該スピンナテーブルに対向して上方に配置される天板と、該スピンナテーブルを高速回転させるモータと、該スピンナテーブルが保持する被洗浄物の上面に上方から洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、該洗浄ノズルを配置して該保持面に平行に延在するアームと、該洗浄ノズルの噴射エリアが該保持面の中心を通過可能に該アームを該保持面に平行な方向に移動させる水平移動機構と、該アームに配置し該天板の下面に接触するワイパーと、該アームに配置し水を該スピンナテーブルの外側に排水する樋と、を備え、該水平移動機構によって該アームを水平移動させることで、該天板の下面に付着した水滴を該ワイパーで取り除き、該樋を伝って該スピンナテーブルの外に排水する、ことを特徴とする。
さらに、該洗浄ノズルは、該洗浄液にエアを混合させた2流体を被洗浄物の上面に噴射する、ことが好ましい。
本発明の一態様のスピンナ洗浄装置は、該スピンナテーブルに保持された被加工物の上面に上方からエアを噴射するエアノズルと、該エアノズルを配置して該保持面に平行に延在するエアノズルアームと、該エアノズルアームを該保持面に平行な方向に移動させるエアノズル水平移動機構と、該エアノズルアームに配置し該天板の下面に接触する第2ワイパーとを備え、該エアノズル水平移動機構によって該エアノズルアームを水平移動させることで、該天板の下面に付着した水滴を該第2ワイパーで取り除くことを特徴とする。
本発明の研削装置によれば、スピンナ洗浄装置の天板に付着した水滴を除去しつつ、小型化したスピンナ洗浄装置を提供することを目的とする。
図1は、本実施形態のスピンナ洗浄装置を備える研削装置を示す斜視図である。 図2は、本実施形態のスピンナ洗浄装置が動作した状態を示す斜視図である。 図3Aは、本実施形態のスピンナ洗浄装置の洗浄ノズルを示す斜視図である。図3Bは、本実施形態に係るスピンナ洗浄装置の変形例における、エアノズルを示す斜視図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るスピンナ洗浄装置について説明する。図1は、本実施形態のスピンナ洗浄装置を適用した加工装置の一例である研削装置1を示し、図2は本実施形態のスピンナ洗浄装置が動作した状態を示している。図3Aは、本実施形態のスピンナ洗浄装置の洗浄ノズルを示している。図3Bは、本実施形態のスピンナ洗浄装置のエアノズルを示している。
研削装置1は、被加工物であるウェーハWに対して研削加工を行う。ウェーハWは、略円板状に形成されており。以下の説明では、研削装置1において研削される側の面をウェーハWの上面Waとし、その反対側の面を下面Wbとする。
研削装置1は、ウェーハWに対して搬入処理、研削加工、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。ウェーハWは、カセットCに収容された状態で研削装置1に搬入される。
研削装置1におけるX軸方向、Y軸方向、Z軸方向は互いに垂直な関係にある。X軸方向とY軸方向は略水平な方向であり、Z軸方向は上下方向(垂直方向)である。X軸方向を示す両矢線のうち、+X側を前方とし、-X側を後方とする。Y軸方向を示す両矢線のうち、+Y側を左方とし、-Y側を右方とする。Z軸方向を示す両矢線のうち、+Z側を上方とし、-Z側を下方とする。
研削装置1の基台10の前側には、複数枚のウェーハWを収容可能な二つのカセットCが載置されている。一方のカセットCには研削前のウェーハWが収容され、他方のカセットCには研削後のウェーハWが収容される。カセットCの後方には、カセットCに対してウェーハWを出し入れするロボットハンド11が設けられている。ロボットハンド11の左右斜め後方には、研削前のウェーハWを載せる位置決め機構21と、研削済みのウェーハWを洗浄するスピンナ洗浄装置100とが設けられている。ロボットハンド11は、カセットCから位置決め機構21への研削前のウェーハWの搬送と、スピンナ洗浄装置100からカセットCへの研削済みのウェーハWの搬送とを行う。
位置決め機構21は、仮置きテーブル22の周囲に、仮置きテーブル22の中心に対して進退可能な複数の位置決めピン23を配置して構成される。位置決め機構21では、仮置きテーブル22上に載置されたウェーハWの外周縁に複数の位置決めピン23が突き当てられることで、ウェーハWの中心が仮置きテーブル22の中心に位置決めされる。
スピンナ洗浄装置100は、研削したウェーハWに洗浄液を供給し、ウェーハWを保持したスピンナテーブル105を高速回転させて、ウェーハWを洗浄する。スピンナ洗浄装置100は、基台10に一体となった多角形の容器101を有している。スピンナ洗浄装置100の内部には、ウェーハWを保持するスピンナテーブル105が設けられている。スピンナテーブル105は、被洗浄物であるウェーハWを保持面106で保持し、図示しないモータよって高速回転する。
容器101は、天板102と、側板カバー103を設けて構成される。天板102は、スピンナテーブル105に対向して上方に配置される。
側板カバー103は、図2に示すように、昇降機構104によって昇降し、天板102に接する位置まで上昇することでスピンナ洗浄装置100の容器101の側部を覆う構成となっている。
天板102の上部には、設計に応じて、加工装置に必要な任意の装置を配置してもよい、例えば、図1のようにドレッサーボード150を設ける構成としてもよい。また、収納カセットを設け、洗浄待ちのウェーハWや、不良品のウェーハWなど収納する構成としてもよい。
洗浄ノズル110は、スピンナテーブル105が保持するウェーハWの上面に上方から洗浄液を噴射する。アーム111が保持面106に平行に延在しており、このアーム111に洗浄ノズル110が取り付けられている。アーム111は、スピンナテーブル105の周囲の任意の位置に配置された水平移動機構112によって、水平方向に往復回転が可能な構成となっており、洗浄ノズル110の噴射エリアが保持面106の中心を通過可能にアーム111を保持面106に平行な方向に移動させる。
エアノズル130は、スピンナテーブル105が保持するウェーハWの上面に上方から洗浄液を噴射する。エアノズル130は、アーム131に保持面106に平行に延在する位置に取り付けられている。アーム131は、スピンナテーブル105の周囲の任意の位置に配置されたエアノズル水平移動機構132によって、水平方向に往復回転が可能な構成となっており、エアノズル130の噴射エリアが保持面106の中心を通過可能にアーム131を保持面106に平行な方向に移動させる。
Y軸方向で位置決め機構21とスピンナ洗浄装置100の間には、研削前のウェーハWを位置決め機構21からチャックテーブル14に搬入する第一搬送機構15と、研削済みのウェーハWをチャックテーブル14からスピンナ洗浄装置100に搬出する第二搬送機構16とが設けられている。第一搬送機構15と第二搬送機構16はそれぞれ、搬送パッドによってウェーハWを上方から吸引保持し、搬送パッドを支持する支持アームに、Z軸方向の軸を中心とする回転と、Z軸方向への昇降とを行わせて、ウェーハWの搬送を行う。
研削装置1の後方側における基台10の上面には、X軸方向に延在する矩形状の開口が形成されている。この開口は、チャックテーブル14と共にX軸方向に移動可能な移動板17及び蛇腹状の防水カバー18に覆われている。
防水カバー18の下方には、チャックテーブル14をX軸方向に移動させるテーブル移動機構20が設けられている。テーブル移動機構20は、X軸方向に延びる一対のガイドレール25とボールネジ26とを備え、移動台27がガイドレール25に沿って移動可能に支持されている。ボールネジ26が移動の螺合部(図示略)に螺合しており、モータ24の作動によってボールネジ26を回転させると、移動台27がX軸方向に移動する。
また、防水カバー18の下方には、チャックテーブル14を回転駆動させるテーブル回転機構30が設けられている。図2に示すように、テーブル回転機構30は、移動台27上に支持された支持枠31の内側に、テーブル回転軸が軸受を介して回転可能に支持されている。テーブル回転軸の外面に設けた従動プーリ33と、モータ34により回転する駆動プーリ35とに、無端ベルト36が巻き掛けられている。モータ34の作動によって駆動プーリ35を回転させると、無端ベルト36を介して従動プーリ33に回転が伝達され、テーブル回転軸が回転される。
チャックテーブル14は、円板状のポーラス板42を備えている。ポーラス板42は、セラミックスなどの多孔質材からなり、微細な気孔が全体に亘って形成されている。ポーラス板42の上面は、保持面421を構成する。保持面421は、図示しない吸引源によって、ウェーハWを吸引保持する。
研削機構50と昇降機構60を説明する。基台10の後部に立設したコラム19には、研削機構50をZ軸方向に昇降移動させる昇降機構60が設けられている。
昇降機構60は、コラム19の前面側に配置されてZ軸方向に延びる一対のガイドレール61と、一対のガイドレール61に対してZ軸方向へ移動可能に設置された昇降テーブル62と、Z軸方向に延びて昇降テーブル62の螺合部(図示略)に螺合するボールネジ63と、を備えている。ボールネジ63の一端部に連結されたモータ64の駆動力によってボールネジ63が回転されることで、昇降テーブル62がZ軸方向に移動する。
研削機構50は、ホルダ51を介して昇降テーブル62の前面に取り付けられており、ホルダ51に支持されたスピンドルハウジング52に対して、スピンドル53を回転可能に支持している。スピンドル53は、スピンドルモータ54の駆動力によって、Z軸方向の軸を中心として回転を行う。
スピンドル53の下端にはマウント55が連結されており、マウント55に研削ホイール56が装着されている。研削ホイール56の下面には複数の砥石57が環状に設けられている。研削機構50は、チャックテーブル14の保持面421に吸引保持されたウェーハWの上面Waを、砥石57によって研削する。
基台10上に厚み測定器43を備えている。厚み測定器43は、チャックテーブル14の保持面421上に保持されたウェーハWの上面Waの高さ位置を測定する第一ハイトゲージと、チャックテーブル14の上面の高さ位置を測定する第二ハイトゲージと、を備えており、第一ハイトゲージの計測値と第二ハイトゲージの計測値との差に基づいて、ウェーハWの厚みが計測される。
研削装置1の各部の動作は、図示しない制御部によって制御されている。以下に説明する研削装置1の各部の動作について、制御の主体が明記されていない場合は、制御ユニット70から送られる制御信号によって動作が制御されているものとする。
研削装置1では、ロボットハンド11によってカセットC内から未研削のウェーハWが取り出されて、位置決め機構21に搬送される。続いて、第一搬送機構15の搬送パッドでウェーハWの上面Waを吸引保持し、第一搬送機構15によって位置決め機構21からチャックテーブル14上にウェーハWが搬入される。チャックテーブル14は、第一搬送機構15の搬送パッドからウェーハWを受け渡される際に、テーブル移動機構20の駆動によって、第一搬送機構15の近傍(X軸方向の前方寄り)の受け渡し位置に位置付けられる。
第一搬送機構15によって、チャックテーブル14へウェーハWが受け渡された後、テーブル移動機構20でチャックテーブル14を移動させて、ウェーハWは研削機構50の下方に位置づけられる。チャックテーブル14上のウェーハWは、研削機構50で研削される。研削後にテーブル移動機構20でチャックテーブル14を移動させて、ウェーハWは受け渡し位置に戻される。
研削後のウェーハWは、第二搬送機構16でスピンナ洗浄装置100に搬送され、スピンナ洗浄装置100でウェーハWが洗浄される。洗浄後、ロボットハンド11によって、研削後ウェーハWは、カセットC内に収容される。
次に、図3Aを参照して、本実施形態に係るスピンナ洗浄装置の洗浄ノズルについて説明する。図3Aは、本実施形態に係るスピンナ洗浄装置の洗浄ノズルを示す斜視図である。
洗浄ノズル110は、アーム111が保持面106に平行に延在しており、このアーム111に洗浄ノズル110が取り付けられている。洗浄ノズル110は、エア源113から供給されたエアと、洗浄液源114から供給された洗浄液とを、混合させた2流体を被洗浄物であるウェーハWの上面に噴射する。
アーム111の上部には、アーム111の延在方向にワイパー115が配置されている。ワイパー115は、天板102の下面に接触し、水平移動機構112によって移動した際、天板102に付着した水滴を払拭する。
アーム111の下部には、アーム111の延在方向に、樋116が設けられている。ワイパー115が払拭した水滴が樋116に捕集される構成となっている。樋116は、アーム111に対向する上面側が開口する箱型(溝型)の形状である。樋116の底部は、水平移動機構112側に捕集された液体が流れる傾斜面117となっている。樋116の傾斜面117の最下流部(Z軸方向で最も低い箇所)には、下方に向けて開口する排水口118が設けられており、樋116に捕集された水滴は、排水口118を通してスピンナテーブル105の外側に排水される。
水平移動機構112は、底部にモータ119とエンコーダ120が設けられている。底部から上方に旋回軸121が延出し、旋回軸121の上先端部にアーム111が接続する。水平移動機構112は、図示しない制御部に制御されている。モータ119が、旋回軸121を回転させることで、ワイパー115に天板102を払拭させる。また、エンコーダ120が、モータ119の回転位置を検出し、図示しない制御部によって、往復回転するように制御する。
従来のスピンナ洗浄装置では、砥石で研削したウェーハに洗浄液を供給してウェーハを保持したスピンナテーブルを高速回転させてウェーハを洗浄する。高速回転により飛散した洗浄液の噴霧は、スピンナテーブルを包囲する側板の上端に連結される天板に付着する。連続的に洗浄することで天板に付着した噴霧が水滴となり、その水滴がウェーハの上面に滴下して、洗浄したウェーハを汚すという問題がある。
これに対して、本実施形態に係るスピンナ洗浄装置100では、図示しない制御部が、水平移動機構112を制御しており、モータ119を回転させる。モータ119が回転する際、エンコーダ120がモータ119の回転位置を検出し、図示しない制御部によって、モータ119が往復回転するように制御される。
モータ119が往復回転することにより、アーム111が連動して往復回転し、ワイパー115が天板の水滴を払拭する。払拭された水滴は、樋116に捕集され、排水口118から排水される。
以上の一連の動作により、スピンナ洗浄装置100の天板102に付着した水滴を除去することができる。従って、水滴がウェーハWの上面に滴下して、洗浄したウェーハWを汚してしまうことを防止できる。
また、本実施形態に係るスピンナ洗浄装置100は、従来のように、天板を傾斜にするなど、特別な構成にする必要がなく、また、従来よりも天板をスピンナテーブルに近づけて低い位置に配置することで、スピンナ洗浄装置を小型化することができる。
スピンナ洗浄装置100を小型化することで、天板102の上部には、設計に応じて、加工装置に必要な任意の装置を配置する領域を確保することが可能となる。例えば、図1のようにドレッサーボード150を設ける構成としてもよい。また、収納カセットを設け、洗浄待ちのウェーハWや、不良品のウェーハWなど収納する構成としてもよい。
以上のように、本発明によれば、スピンナ洗浄装置の天板に付着した水滴を除去しつつ、スピンナ洗浄装置を小型化することができる。
本実施形態に係るスピンナ洗浄装置の天板102の下面に付着した水滴を除去する動作は、研削工程において、任意のタイミングで実施してよい。例えば、ウェーハWを洗浄する前、または、ウェーハWを洗浄した後に行ってもよい。
本実施形態に係るスピンナ洗浄装置の変形例について、説明する。図1、図2、図3Aでは、洗浄ノズル110にのみ、天板に付着した水滴を除去する構成を有していたが、エアノズル130にも同様の構成を備えてもよい。
図3Bは、本実施形態に係るスピンナ洗浄装置の変形例における、エアノズルを示す斜視図である。
エアノズル130は、エアノズルアーム131が保持面106に平行に延在しており、このエアノズルアーム131にエアノズル130が取り付けられている。エアノズル130は、エア源133から供給されたエアを被洗浄物であるウェーハWの上面に噴射する。
エアノズルアーム131の上部には、エアノズルアーム131の延在方向に第2ワイパー135が配置されている。第2ワイパー135は、天板102の下面に接触し、エアノズル水平移動機構132によって移動した際、天板102に付着した水滴を払拭する。
エアノズルアーム131の下部には、エアノズルアーム131の延在方向に、エアノズル樋136が設けられている。エアノズル樋136は、エアノズルアーム131に対向する上面側が開口する箱型(溝型)の形状である。第2ワイパー135が払拭した水滴がエアノズル樋136に滴下し捕集される構成となっている。エアノズル樋136の底部はエアノズル水平移動機構132側に水滴が流れるように傾斜面となっている。エアノズル樋136のエアノズル傾斜面137の最下流部(Z軸方向で最も低い箇所)には、下方に向けて開口するエアノズル排水口138が設けられており、エアノズル樋136に捕集された水滴は、エアノズル排水口138を通してスピンナテーブル105の外側に排水される。
エアノズル水平移動機構132は、底部にモータ139とエンコーダ140が設けられている。底部から上方に旋回軸141が延出し、旋回軸141の上先端部にエアノズルアーム131が接続する。エアノズル水平移動機構132は、図示しない制御部に制御されている。モータ139が、旋回軸141を回転させることで、ワイパー135に天板102を払拭させる。また、エンコーダ140が、モータ139の回転位置を検出し、図示しない制御部によって、往復回転するように制御する。
水平移動機構112とエアノズル水平移動機構132は、スピンナテーブルの外周囲の任意の位置に配置される。例えば、ワイパー115、135の払拭範囲が天板102全体を含める配置とすることが好ましい。
本実施形態に係るスピンナ洗浄装置の変形例の動作は、図1、図2、図3Aで説明した動作と差異はない。水平移動機構112とエアノズル水平移動機構132が、互いの動作を阻害しないように、両方を可動させてもよい。また、片方のみを可動させてもよい。
以上説明したように、本実施形態に係るスピンナ洗浄装置は、スピンナ洗浄装置の天板に付着した水滴を除去することができ、水滴のウェーハの表面を綺麗な状態に維持することができる。また、スピンナ洗浄装置を小型化することで、天板102の上部には、設計に応じて、加工装置に必要な任意の装置を配置する領域を確保することができる。
1 :研削装置
10 :基台
11 :ロボットハンド
14 :チャックテーブル
15 :第一搬送機構
16 :第二搬送機構
17 :移動板
18 :防水カバー
19 :コラム
20 :テーブル移動機構
21 :位置決め機構
22 :仮置きテーブル
23 :位置決めピン
24 :モータ
25 :ガイドレール
26 :ボールネジ
27 :移動台
30 :テーブル回転機構
31 :支持枠
33 :従動プーリ
34 :モータ
35 :駆動プーリ
36 :無端ベルト
37 :テーブルベース
38 :軸受
42 :ポーラス板
43 :厚み測定器
50 :研削機構
51 :ホルダ
52 :スピンドルハウジング
53 :スピンドル
54 :スピンドルモータ
55 :マウント
56 :研削ホイール
57 :砥石
60 :昇降機構
61 :ガイドレール
62 :昇降テーブル
63 :ボールネジ
64 :モータ
70 :制御ユニット
100 :スピンナ洗浄装置
101 :容器
102 :天板
103 :側板カバー
104 :昇降機構
105 :スピンナテーブル
106 :保持面
110 :洗浄ノズル
111 :アーム
112 :水平移動機構
113 :エア源
114 :洗浄液源
115 :ワイパー
116 :樋
117 :傾斜面
118 :排水口
119 :モータ
120 :エンコーダ
121 :旋回軸
130 :エアノズル
131 :エアノズルアーム
132 :エアノズル水平移動機構
133 :エア源
135 :第2ワイパー
136 :エアノズル樋
137 :エアノズル傾斜面
138 :エアノズル排水口
139 :モータ
140 :エンコーダ
141 :旋回軸
150 :ドレッサーボード
421 :保持面
C :カセット
W :ウェーハ
Wa :上面
Wb :下面

Claims (3)

  1. スピンナ洗浄装置であって、
    被洗浄物を保持面で保持するスピンナテーブルと、該スピンナテーブルに対向して上方に配置される天板と、該スピンナテーブルを高速回転させるモータと、該スピンナテーブルが保持する被洗浄物の上面に上方から洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、該洗浄ノズルを配置して該保持面に平行に延在するアームと、該洗浄ノズルの噴射エリアが該保持面の中心を通過可能に該アームを該保持面に平行な方向に移動させる水平移動機構と、該アームに配置し該天板の下面に接触するワイパーと、該アームに配置し水を該スピンナテーブルの外側に排水する樋と、を備え、
    該水平移動機構によって該アームを水平移動させることで、該天板の下面に付着した水滴を該ワイパーで取り除き、該樋を伝って該スピンナテーブルの外に排水する、
    スピンナ洗浄装置。
  2. 該洗浄ノズルは、該洗浄液にエアを混合させた2流体を被洗浄物の上面に噴射する請求項1記載のスピンナ洗浄装置。
  3. 該スピンナテーブルに保持された被加工物の上面に上方からエアを噴射するエアノズルと、該エアノズルを配置して該保持面に平行に延在するエアノズルアームと、該エアノズルアームを該保持面に平行な方向に移動させるエアノズル水平移動機構と、該エアノズルアームに配置し該天板の下面に接触する第2ワイパーとを備え、
    該エアノズル水平移動機構によって該エアノズルアームを水平移動させることで、該天板の下面に付着した水滴を該第2ワイパーで取り除く請求項1記載のスピンナ洗浄装置。
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