JP4721968B2

JP4721968B2 - スピンナ洗浄装置

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Publication number: JP4721968B2
Application number: JP2006187009A
Authority: JP
Inventors: 敏文松山
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: JP2008016673A

Description

本発明は、回転可能なスピンナテーブルに保持された被洗浄物に対して洗浄流体を噴射することにより被洗浄物を洗浄するスピンナ洗浄装置に関するものである。

ＩＣ，ＬＳＩ等のデバイスが複数形成されたウエーハは、裏面が研削されて所定の厚さに形成され、ダイシング装置等の加工装置によって個々のデバイスに分割されて携帯電話機、パソコン等の電子機器に利用される。加工装置には、加工後に切断中に被加工物表面に付着した切削屑等のコンタミネーションを洗い流すために、スピンナ洗浄装置が内蔵されている。スピンナ洗浄装置には、洗浄流体が被加工物に向かって垂直方向に噴射される流体噴射ノズルが、スピンナテーブルの回転中心を通るように配設され、スピンナテーブルが数百ｒｐｍの速度で回転しているところへ、流体噴射ノズルが揺動しながら洗浄流体を噴射して、被加工物表面の洗浄を行っている。流体噴射ノズルから被加工物表面に洗浄流体が噴射された箇所の洗浄ポイント近辺の切削溝の中から吐き出されたコンタミネーションがスピンナテーブルの回転による遠心力によりウエーハ外周部に流れ、ウエーハ外に排出される。

特開２０００−３３３４６号公報特開２００３−２４３３３３号公報

しかしながら、例えばＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等のデバイスのようにコンタミネーションを完璧に除去する必要があり、さらに樹脂コーティング等によって表面の撥水性が高いウエーハを対象とする洗浄の場合には、洗浄時にスピンナテーブルの回転により水が弾かれ、ウエーハ外周部がドライ状態になり、切削溝から吐き出されたコンタミネーションがウエーハ外に排出されずに残ってしまう不具合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、洗浄流体噴出部からの洗浄流体の噴射によって吐き出されたコンタミネーションをスムーズに被洗浄物外に排出させることができるスピンナ洗浄装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスピンナ洗浄装置は、被洗浄物を保持する保持面を有し回転可能なスピンナテーブルと、前記保持面上に保持された被洗浄物に洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段とを備えるスピンナ洗浄装置であって、前記洗浄流体供給手段は、ノズルアームと、該ノズルアームの先端に配設されて洗浄流体が前記保持面に向かって鉛直方向に噴射される洗浄流体噴出部と、前記保持面に保持されて前記スピンナテーブルの所要速度の回転に伴って回転する被洗浄物に対して前記洗浄流体噴出部が前記スピンナテーブルの回転中心を通るように前記ノズルアームを揺動させる揺動手段と、前記スピンナテーブルの半径相当の長さを有して前記ノズルアームの両側部に配設されて洗浄流体が複数の噴出口から前記保持面に向かって噴射される２本のウォータブラシと、を備え、前記２本のウォータブラシからは、同時にまたは一方を選択して洗浄流体が噴射されることを特徴とする。

本発明に係るスピンナ洗浄装置によれば、スピンナテーブル上の被洗浄物表面に対して鉛直方向に洗浄流体を噴射させてコンタミネーションを吐き出させる通常の洗浄流体噴出部に加えて、被洗浄物の半径部分をカバーする長さを有して被洗浄物上に洗浄流体を噴射するウォータブラシを備えるので、撥水性の高い被洗浄物であっても被洗浄物外周付近に対してウォータブラシによって洗浄流体を供給することでドライ状態の発生を回避でき、洗浄流体噴出部の作用で吐き出されたコンタミネーションをスムーズに被洗浄物外に排出させることができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態であるスピンナ洗浄装置について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態のスピンナ洗浄装置が内蔵された切削装置の構成例を示す外観斜視図である。本実施の形態の切削装置１０は、半導体ウエーハ等を分割予定ラインに沿って切削するための装置であり、ウエーハＷを切削する場合、被洗浄物１１は、ウエーハＷが保持テープＴを介してフレームＦと一体となった状態でカセット部１２に複数収容される。ここで、ウエーハＷは、図１中に拡大して示すように、表面Ｗａに格子状に形成された複数の分割予定ラインＳによって複数の矩形領域が区画され、この区画された矩形領域にＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等を含む半導体チップ構成のデバイスＤが形成されている。このように構成されたウエーハＷは、環状のフレームＦに装着された保持テープＴに表面Ｗａを上側にして裏面が貼付される。

また、本実施の形態の切削装置１０は、搬出入手段１３、搬送手段１４、スピンナ洗浄装置１５、搬送手段１６とともに、フレームＦと一体となったウエーハＷからなる被洗浄物１１を保持するチャックテーブル１７と、アライメント用のカメラ１８と、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷを切削する切削手段１９と、を備える。

搬出入手段１３は、カセット部１２に収納された被洗浄物１１（ウエーハＷ）を搬送手段１４が搬送可能な載置領域に搬出するとともに、切削処理および洗浄処理済みの被洗浄物１１（ウエーハＷ）をカセット部１２に搬入するものである。搬送手段１４は、搬出入手段１３によって載置領域に搬出された被洗浄物１１（ウエーハＷ）をチャックテーブル１７上に搬送するものである。また、スピンナ洗浄装置１５は、後述するような構成によってウエーハＷが切削手段１９による処理済みの被洗浄物１１を洗浄するものである。搬送手段１６は、切削処理済みの被洗浄物１１（ウエーハＷ）をチャックテーブル１７上からスピンナ洗浄装置１５へ搬送するものである。

また、チャックテーブル１７は、図示しない駆動源に連結されて回転可能である。また、チャックテーブル１７は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による送り機構によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。カメラ１８は、チャックテーブル１７に保持されたウエーハＷの表面を撮像するためのものであり、図示しないアライメント部は、カメラ１８によって取得した画像を基に切削すべき領域部分を検出し、切削手段１９による切削動作の位置づけに供する。

切削手段１９は、チャックテーブル１７に保持された被洗浄物１１中のウエーハＷを切削ブレード２０によって切削するもので、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない切り込み送り機構によってＺ軸方向に昇降移動可能に設けられ、また、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による図示しない割り出し送り機構によってＹ軸方向に移動可能に設けられている。

次いで、スピンナ洗浄装置１５の構成について説明する。図２は、スピンナ洗浄装置１５の一部を切り欠いて示す斜視図であり、図３は、スピンナテーブルを被洗浄物搬入・搬出位置に位置付けた状態を断面図的に示す説明図であり、図４は、スピンナテーブルを作業位置に位置付けた状態を断面図的に示す説明図であり、図５は、洗浄流体噴出部およびウォータブラシを含む洗浄流体供給手段４１の原理的構成例を断面図的に示す説明図であり、図６は、洗浄流体供給手段の原理的構成例を平面図的に示す説明図である。

本実施の形態のスピンナ洗浄装置１５は、スピンナテーブル機構２１とスピンナテーブル機構２１を包囲して配設された洗浄水受け手段３１とを備えている。スピンナテーブル機構２１は、スピンナテーブル２１１と、このスピンナテーブル２１１を回転駆動する電動モータ２１２と、この電動モータ２１２を上下方向に移動可能に支持する支持機構２１３とを備えている。スピンナテーブル２１１は、多孔性材料から形成された吸着チャックによる保持面２１１ａを備え、この保持面２１１ａが図示しない吸引手段に連通されている。したがって、スピンナテーブル２１１は、保持面２１１ａに被洗浄物１１を載置し図示しない吸引手段により負圧を作用させることにより保持面２１１ａ上に被洗浄物１１を吸引保持する。電動モータ２１２は、その駆動軸２１２ａの上端にスピンナテーブル２１１が連結されている。支持機構２１３は、複数本、例えば３本の支持脚２１３ａと、これら支持脚２１３ａをそれぞれ連結し電動モータ２１２に取り付けられた複数本、例えば３本のエアシリンダ２１３ｂとからなり、エアシリンダ２１３ｂを作動することにより電動モータ２１２およびスピンナテーブル２１１を図３に示す上方位置である被洗浄物搬入・搬出位置と、図４に示す下方位置である作業位置とに位置付ける。

また、洗浄水受け手段３１は、洗浄水受け容器３１１と、この洗浄水受け容器３１１を支持する複数本、例えば３本の支持脚３１２と、電動モータ２１２の駆動軸２１２ａに装着されたカバー部材３１３とを備えている。洗浄水受け容器３１１は、図３および図４に示すように、円筒状の外側壁３１１ａと底壁３１１ｂと内側壁３１１ｃとからなる。底壁３１１ｂの中央部には電動モータ２１２の駆動軸２１２ａが挿通する孔３１１ｄが形成され、この孔３１１ｄの周縁から上方に突出する内側壁３１１ｃが形成されている。また、図２に示すように、底壁３１１ｂには排液口３１１ｅが形成され、この排液口３１１ｅにドレンホース３１４が接続されている。カバー部材３１３は、円盤状に形成され、その外周縁から下方に突出するカバー部３１３ａを備えている。このように構成されたカバー部材３１３は、電動モータ２１２およびスピンナテーブル２１１が図４に示す作業位置に位置付けられると、カバー部３１３ａが洗浄水受け容器３１１を構成する内側壁３１１ｃの外側に隙間をもって重合するように位置付けられる。

また、本実施の形態のスピンナ洗浄装置１５は、スピンナテーブル２１１の保持面２１１ａ上に保持された加工後のウエーハＷを含む被洗浄物１１に洗浄流体を供給して洗浄する洗浄流体供給手段４１およびエアーを供給して乾燥させるエアー供給手段５１を備えている。

洗浄流体供給手段４１は、図５等に示すように、水平面内で揺動自在に設けられたノズルアーム４１１と、このノズルアーム４１１の先端に配設されてスピンナテーブル２１１の保持面２１１ａ上に保持された加工後のウエーハＷを含む被洗浄物１１に向けて純水とエアーとからなる洗浄流体６１が鉛直方向に噴射される洗浄流体噴出部４１２と、保持面２１１ａに保持されてスピンナテーブル２１１の所要速度の回転に伴って回転する被洗浄物１１に対して洗浄流体噴出部４１２がスピンナテーブル２１１の回転中心を通るようにノズルアーム２１１を円弧状に揺動させる揺動手段４１３と、を備えている。

ここで、ノズルアーム４１１は、先端の洗浄流体噴出部４１２がスピンナテーブル２１１の回転中心を通るようにスピンナテーブル２１１の半径相当の長さを有して水平に配設され、後端側が連結部４１１ａを介して揺動手段４１３の上下方向に延びた揺動軸４１３ａに連結され、駆動軸４１３ａ部分を回動軸心として図６に示すように水平面内で揺動自在に設けられている。駆動軸４１３ａ部分は、洗浄液受け容器３１１を構成する底壁３１１ｂに形成された図示しない挿通孔を挿通して回動自在に配設され、挿通孔周縁はシール部材によりシールされている。また、ノズルアーム４１１は、洗浄流体噴出部４１２に連通する中空パイプ状に形成され、洗浄液受け容器３１１外に配設された図示しない洗浄流体供給源に連結部４１１ａを介して接続されている。洗浄流体噴出部４１２は、純水とエアーとからなる洗浄流体６１が被洗浄物１１に向けて噴出されるいわゆる２流体ノズルとして構成されている。揺動手段４１３は、正転・逆転自在な電動モータからなり、ノズルアーム４１１を洗浄液受け容器３１１内で往復揺動させる。揺動方向の切り換えは、ノズルアーム４１１下部に配設された図示しない機械的なスイッチの検知により行われる。

また、本実施の形態の洗浄流体供給手段４１は、洗浄流体噴出部４１２に加えて、ウォータブラシ４１４を備えている。図５および図６に示すように、ウォータブラシ４１４は、スピンナテーブル２１１の半径相当の長さを有してノズルアーム４１１の側部に配設されて洗浄流体６３が保持面２１１ａに向かってシャワー状に噴射される多数の噴出口４１５を備えるパイプ状のものである。ここで、本実施の形態のウォータブラシ４１４は、揺動変位するノズルアーム４１１の進行方向の前後に位置するようにノズルアーム４１１の前後両側に平行に配設されて固定具４１６により固定された２本のウォータブラシ４１４ａ，４１４ｂからなる。これらウォータブラシ４１４ａ，４１４ｂは、洗浄液受け容器３１１外に配設された図示しない洗浄流体供給源に連結部４１１ａを介して接続されている。

また、エアー供給手段５１は、スピンナテーブル４１１の保持面４１１ａ上に保持された洗浄後のウエーハＷを含む被洗浄物１１に向けてエアーを噴出するノズル部５１１ａを先端に有するエアーノズル５１１と、このエアーノズル５１１を水平面内で揺動させる正転・逆転可能な電動モータ５１２とを備えており、エアーノズル５１１が図示しないエアー供給源に接続されている。

次に、本実施の形態の切削装置１０の動作について説明する。まず、環状のフレームＦに保持テープＴを介して支持された加工前のウエーハＷは、加工面である表面Ｗａを上側にしてカセット部１２の所定位置に収容されている。カセット部１２の所定位置に収容された加工前のウエーハＷは、図示しない昇降手段によって上下動することにより搬出位置に位置付けられ、進退作動する搬出入手段１３により載置領域に搬出される。載置領域に搬出されたウエーハＷ（被洗浄物１１）は、中心位置合わせが行われた後、搬送手段１４の旋回動作でチャックテーブル１７上に搬送され、チャックテーブル１７上に吸引保持される。ウエーハＷ（被洗浄物１１）を吸引保持したチャックテーブル１７は、送り機構によってＸ軸方向に移動し、カメラ１８の直下に位置付けられる。

チャックテーブル１７がカメラ１８の直下に位置付けられると、カメラ１８および図示しない制御手段によってウエーハＷの所定方向に形成されている分割予定ラインＳと分割予定ラインＳに沿って切削溝Ｋを形成する切削ブレード２０との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理が実行され、切削位置のアライメントが遂行される。このアライメントは、直交する分割予定ラインＳの両方向について遂行される。アライメント処理が遂行されると、チャックテーブル１７を送り機構によって切削ブレード２０が位置する切削領域に移動し、分割予定ラインＳに沿って切削ブレード２０によって切削することで切削溝Ｋを形成する。この切削処理は、一つの分割予定ラインＳの切削が終了する毎に切削ブレード２０をＹ軸方向に１ライン分ずつ割り出し送りすることにより、同一方向の全ての分割予定ラインＳについて切削溝Ｋが形成されることとなる。この後、チャックテーブル１７を９０°回転させ、同様の切削処理を繰り返すことで、直交する残りの分割予定ラインＳの全てについても同様に切削溝Ｋが形成される。

全ての分割予定ラインＳについて切削溝Ｋの形成が終了したら、ウエーハＷ（被洗浄物１１）を吸引保持しているチャックテーブル１７は、最初の吸引保持位置に戻され、ウエーハＷ（被洗浄物１１）の吸引保持を解除する。そして、切削処理済みのウエーハＷ（被洗浄物１１）は搬送手段１６によってスピンナ洗浄装置１５のスピンナテーブル２１１に搬送され、保持面２１１ａ上に吸引保持される。この際、ノズルアーム４１１およびエアーノズル５１１は、図２および図３に示すように、スピンナテーブル２１１の上方から離隔した待機位置に位置付けられている。

切削処理済みのウエーハＷ（被洗浄物１１）がスピンナテーブル２１１の保持面２１１ａ上に保持されると、洗浄工程が実行される。すなわち、図４に示すように、スピンナテーブル２１１を作業位置に位置付け、スピンナテーブル２１１を電動モータ２１２によって３００〜５００ｒｐｍ程度の所要速度で回転させることで、保持面２１１ａ上に吸引保持されているウエーハＷ（被洗浄物１１）を回転させる。これと並行して、図６に示すように、揺動手段４１３を駆動して洗浄流体噴出部４１２がスピンナテーブル２１１の回転中心（ウエーハＷの回転中心）を通るようにノズルアーム４１１を揺動させるとともに、洗浄流体供給源から洗浄流体噴出部４１２に純水とエアーとからなる洗浄流体６１を供給し、洗浄流体噴出部４１２からウエーハＷに向かって鉛直方向に洗浄流体６１を噴射させる。例えば、２００ミリリットル程度の洗浄水が０．４ＭＰａ程度のエアー圧とともに噴射され、ウエーハＷの表面Ｗａを洗浄する。

ここで、図７に模式的に示すように、ウエーハＷの表面Ｗａにおいて洗浄流体噴出部４１２直下で洗浄流体噴出部４１２から洗浄流体６１の噴射を受けた部分に存在する切削屑等のコンタミネーション６２は、切削溝Ｋから吐き出され、スピンナテーブル２１１の回転方向に広がりながら遠心力でウエーハＷの外部に排出される。この際、洗浄流体噴出部４１２による洗浄流体６１の噴射位置は、ノズルアーム４１１の揺動に伴い順次変化し、ウエーハＷ外から回転中のウエーハＷの回転中心を通るように少なくともウエーハＷを半径方向に横切って移動するので、ウエーハＷの全域について漏れなく洗浄流体噴出部４１２から洗浄流体６１の噴射がなされ、コンタミネーション６２は全ての切削溝Ｋから吐き出される。

このような洗浄流体噴出部４１２からの洗浄流体６１の噴射によるウエーハＷの表面Ｗａの洗浄時に、ノズルアーム４１１の揺動に追従して揺動するウォータブラシ４１４に対して洗浄流体供給源から洗浄流体が供給され、ウォータブラシ４１４の多数の噴出口４１５からウエーハＷ上に洗浄流体６３がシャワー状に噴射される。ここで、ウォータブラシ４１４は、スピンナテーブル２１１の半径相当の長さを有するので、洗浄流体噴出部４１２からの洗浄流体６１の噴射位置の直ぐそばでウエーハＷの半径部分をカバーする領域に対して洗浄流体６３を供給することとなる。これにより、ウエーハＷの表面Ｗａの撥水性が高い場合であっても、ウエーハＷの外周付近に対してウォータブラシ４１４によって洗浄流体６３を供給して万遍なく濡らすことができ、ドライ状態の発生が回避される。よって、洗浄流体噴出部４１２の作用で切削溝Ｋから吐き出されたコンタミネーション６２は、直ぐそばでウォータブラシ４１４から供給された洗浄流体６３とともにウエーハＷの回転に伴う遠心力に従いスムーズにウエーハＷ外に排出され、ウエーハＷ上に付着したまま残ってしまうことが防止される。

ここで、本実施の形態では、２本のウォータブラシ４１４ａ，４１４ｂを備えており、例えば両方のウォータブラシ４１４ａ，４１４ｂから同時に洗浄流体６３をウエーハＷ上に噴射させることで、十分な洗浄流体６３をウエーハＷ上に万遍なく供給することができる。また、洗浄流体６３の供給を、２本のウォータブラシ４１４ａ，４１４ｂのうちでノズルアーム４１１の揺動方向に応じて、揺動方向前方に位置するウォータブラシまたは揺動方向後方に位置するウォータブラシを選択するように交互に切り換えるようにしてもよい。

例えば、図６中に矢印Ａで示す方向にノズルアーム４１１が揺動する場合には揺動方向後方に位置するウォータブラシ４１４ｂを選択してこのウォータブラシ４１４ｂ側から洗浄流体６３を供給し、図６中に矢印Ｂで示す方向にノズルアーム４１１が揺動する場合には揺動方向後方に位置するウォータブラシ４１４ａを選択してこのウォータブラシ４１４ａ側から洗浄流体６３を供給するようにしてもよい。これによれば、ウォータブラシ４１４ｂまたは４１４ａからウエーハＷ上に供給される洗浄流体６３がノズルアーム４１１の揺動に従いコンタミネーション６２をブラシ状に掃きながらウエーハＷ外に排出させることができ、洗浄効果が向上する。この際、２本のウォータブラシ４１４ａ，４１４ｂの多数の噴出口４１５を、真下向きよりも、やや内側向きとなるように斜めに形成しておくことで、噴出口４１５から噴射される洗浄流体６３によるコンタミネーション６２の押し出し効果が向上する。

ウエーハＷの洗浄が完了したら、ノズルアーム４１１をスピンナテーブル２１１の上方から離隔した待機位置に位置付けるとともに、電動モータ５１２の作動によりエアーノズル５１１を揺動させてノズル部５１１ａを図８に示すようにスピンナテーブル２１１の中心位置に位置付ける。そして、スピンナテーブル２１１を電動モータ２１２によって２０００〜３０００ｒｐｍ程度の速度で高速回転させることで、保持面２１１ａ上に吸引保持されているウエーハＷ（被洗浄物１１）を回転させる。これと並行して、ノズル部５１１ａからウエーハＷの表面に向けてエアーを噴射させることで、ウエーハＷの表面を乾燥させる。

ウエーハＷの乾燥が完了したら、スピンナテーブル２１１に保持されているウエーハＷ（被洗浄物１１）の吸引保持を解除する。そして、スピンナテーブル２１１上のウエーハＷ（被洗浄物１１）は、搬送手段１４によって載置領域に搬出され、搬出入手段１３によってカセット部１２内の所定位置に収納される。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、スピンナ洗浄装置１５は、切削装置１０の一部に内蔵される例で説明したが、切削装置とは別個に単体として設けるようにしてもよい。また、本実施の形態では、ウエーハＷが切削手段１９の切削ブレード２０により切削されて切削溝Ｋが形成される場合への適用例として説明したが、レーザ光線照射によりウエーハＷに切削溝が形成される場合であっても同様に適用可能である。さらには、本実施の形態では、洗浄流体６１，６３として、純水とエアーとからなる流体を用いるようにしたが、純水単体であってもよい。また、本実施の形態では、エアーノズル５１１とノズルアーム４１１とを別個の箇所に設けたが、エアーノズル５１１をノズルアーム４１１と一体的に設けるようにしてもよい。

本実施の形態のスピンナ洗浄装置が内蔵された切削装置の構成例を示す外観斜視図である。スピンナ洗浄装置の一部を切り欠いて示す斜視図である。スピンナテーブルを被洗浄物搬入・搬出位置に位置付けた状態を断面図的に示す説明図である。スピンナテーブルを作業位置に位置付けた状態を断面図的に示す説明図である。洗浄流体噴出部およびウォータブラシを含む洗浄流体供給手段の原理的構成例を断面図的に示す説明図である。洗浄流体供給手段の原理的構成例を平面図的に示す説明図である。ウォータブラシの効果を平面図的に示す説明図である。乾燥時の状態を断面図的に示す説明図である。

符号の説明

４１洗浄流体供給手段
６１洗浄流体
６３洗浄流体
２１１スピンナテーブル
２１１ａ保持面
４１１ノズルアーム
４１２洗浄流体噴出部
４１３揺動手段
４１４ウォータブラシ

Claims

被洗浄物を保持する保持面を有し回転可能なスピンナテーブルと、前記保持面上に保持された被洗浄物に洗浄流体を供給する洗浄流体供給手段とを備えるスピンナ洗浄装置であって、
前記洗浄流体供給手段は、
ノズルアームと、
該ノズルアームの先端に配設されて洗浄流体が前記保持面に向かって鉛直方向に噴射される洗浄流体噴出部と、
前記保持面に保持されて前記スピンナテーブルの所要速度の回転に伴って回転する被洗浄物に対して前記洗浄流体噴出部が前記スピンナテーブルの回転中心を通るように前記ノズルアームを揺動させる揺動手段と、
前記スピンナテーブルの半径相当の長さを有して前記ノズルアームの両側部に配設されて洗浄流体が複数の噴出口から前記保持面に向かって噴射される２本のウォータブラシと、
を備え、
前記２本のウォータブラシからは、同時にまたは一方を選択して洗浄流体が噴射されることを特徴とするスピンナ洗浄装置。