JP5389473B2 - スピンナ洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被洗浄物を回転しつつ洗浄流体を供給して被洗浄物を洗浄するスピンナ洗浄装置に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、表面にＩＣやＬＳＩ等のデバイスが複数形成されたウエーハの裏面を研削装置で研削することでウエーハを所定の厚みに形成する。そして、裏面が研削されたウエーハを切削装置で切削して個片化することで個々のデバイスを製造している。このように製造されたデバイスは携帯電話やパソコン等の電子機器に広く利用されている。

研削装置による裏面研削時や切削装置による切削時（個片化時）には、研削屑や切削屑等の所謂コンタミネーションが発生し、被加工物に付着する。付着したコンタミネーションを除去するために、加工後の被加工物は特開２０００−３３３４６号公報に開示されているようなスピンナ洗浄装置で洗浄される。スピンナ洗浄装置は単独で設置される場合もあるが、研削装置や切削装置に内蔵されている場合もある。

このようなスピンナ洗浄装置による洗浄では、被洗浄物を保持したスピンナテーブルが回転すると共に洗浄水等の洗浄流体が被洗浄物に対して噴射されることで、被洗浄物に付着したコンタミネーションが取り除かれる。

被洗浄物に洗浄流体を噴射する噴射ノズルは揺動可能なアームの先端に配設され、噴射ノズルが被洗浄物の回転中心を通るようにアームが揺動することで被洗浄物の全面が洗浄される。

特開２０００−３３３４６号公報

ところが、従来のスピンナ洗浄装置で被洗浄物の全面を隈なく洗浄するには非常に時間がかかるという問題がある。また、アームの揺動動作とスピンナテーブルの回転数が同期してしまうと被洗浄物の同じエリアばかりが洗浄され、未洗浄エリアが発生してしまうことがある。

このような問題を解決するために、洗浄流体の噴射ノズル径を太くして噴射当たりの洗浄範囲を増やすことが考えられるが、より多くの流体量、流体圧が必要となり経済的ではないというディメリットが生じる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流体量や流体圧の増加を必要とせずに、短時間で効率的に被洗浄物の全面を洗浄可能なスピンナ洗浄装置を提供することである。

本発明によると、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、該スピンナテーブル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たスピンナ洗浄装置であって、前記洗浄流体供給手段は、アームと、該アームの先端に移動可能に配設されて洗浄流体を前記保持面に向かって噴射する洗浄流体噴射ノズルと、該洗浄流体噴射ノズルに洗浄流体を供給する配管と、前記スピンナテーブルに保持されて所定速度で回転される被洗浄物に対して、該アームの先端が該スピンナテーブルの回転中心を通るように該アームを揺動させる揺動手段と、該洗浄流体噴射ノズルを該保持面と平行な面において第１の方向へと移動させる第１移動手段と、該洗浄流体噴射ノズルを該保持面と平行な面において該第１の方向と直交する第２の方向へと移動させる第２移動手段と、を具備し、前記第１移動手段は、前記アームの先端に配設された前記第１の方向に伸長する一対の第１ガイドレールと、該第１ガイドレールに沿って移動可能に装着された第１テーブルと、該第１テーブルに係合するように前記アームの先端に取り付けられた第１ボールねじと、該第１ボールねじを回転する第１モータとを含み、前記第２移動手段は、前記第２の方向に伸長するように前記第１テーブルに固定された一対の第２ガイドレールと、該第２ガイドレールに沿って移動可能に装着された第２テーブルと、該第２テーブルに係合するように該第１テーブルに配設された第２ボールねじと、該第２ボールねじを回転する第２モータとを含み、前記洗浄流体噴射ノズルは該第２テーブルに配設されており、被洗浄物洗浄時には該第１移動手段と該第２移動手段とを同時駆動することを特徴とするスピンナ洗浄装置が提供される。

本発明によると、洗浄流体噴射ノズルがアームの先端で保持面に平行な面内において任意に移動可能であるため、流体量や流体圧の増加を必要とせずにより広範囲の洗浄が可能となり、短時間で効率的に被洗浄物の全面を洗浄することができる。

本発明のスピンナ洗浄装置が搭載可能な切削装置の外観斜視図である。 ダイシングテープを介してフレームにより支持された半導体ウエーハの表面側斜視図である。 本発明実施形態のスピンナ洗浄装置の斜視図である。 スピンナ洗浄装置の概略側面図である。 第１及び第２移動手段を示す斜視図である。 洗浄流体噴射ノズルの先端方向から見た第１及び第２テーブルの移動例を示す図である。

本発明に係るスピンナ洗浄装置は、例えば図１に示す切削装置２に搭載されて半導体ウエーハの洗浄を行う。まず、図１に示す切削装置２の構成及び動作について説明する。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

このように構成された切削装置２において、ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段１６によってフレームＦが吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷはチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により吸引保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷは撮像手段２２の直下に位置づけられる。

このようにウエーハＷが撮像手段２２の直下に位置づけられると、撮像手段２２によりウエーハＷを撮像して、良く知られたパターンマッチング等の処理によって切削領域が検出され、切削領域と切削ブレード２８とのＹ軸方向の位置合わせが行われる。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０度回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。

切削が終了したウエーハＷは、付着した切削屑等を除去するために、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されてスピンナ洗浄装置２７まで搬送される。

次に、図３乃至図５を参照して、スピンナ洗浄装置２７の構成について説明する。３０はスピンナテーブルであり、下部に設けられた連結部３４によりモータ３６に連結され、モータ３６を駆動すると所定回転数で回転される。

スピンナテーブル３０の保持面３０ａには同心円状の複数の吸引溝３２ａと、吸引溝３２ａに交差する放射状の吸引溝３２ｂが形成されており、これらの吸引溝３２ａ，３２ｂが図示しない吸引源に連通して保持面３０ａでウエーハＷを吸引保持することができる。

３８は洗浄流体供給手段であり、それぞれパイプから構成される垂直方向に伸長する第１アーム４０と、水平方向に伸長する第２アーム４６を含んでいる。第１アーム４０と第２アーム４６は接続パイプ４４により接続されている。

第２アーム４６の先端には装着部材４８が取り付けられている。この装着部材４８には、洗浄流体噴射ノズル５４をスピンナテーブル３０の保持面３０ａと平行な面内において第１の方向（Ｘ軸方向）へ移動させる第１移動手段５０と、洗浄流体噴射ノズル５４をスピンナテーブル３０の保持面３０ａと平行な面内において該第１の方向と直交する第２の方向（Ｙ軸方向）へ移動させる第２移動手段５２が配設されている。

第１移動手段５０は、第１の方向に伸長するように装着部材４８の下面に固定された互いに平行な一対の第１ガイドレール６０と、第１ガイドレール６０に沿って移動可能に装着された第１テーブル６２とを含んでいる。

第１ボールねじ６４が装着部材４８の下面に回転可能に取り付けられており、第１ボールねじ６４を構成する図示しないナットが第１テーブル６２に配設されている。第１ボールねじ６４の一端には第１パルスモータ６６が連結されており、第１モータ６６を駆動すると第１ボールねじ６４が回転されて、第１テーブル６２を第１ガイドレール６０に沿って第１の方向（Ｘ軸方向）に移動させる。

第２移動手段５２は、第１の方向に直交する第２の方向に伸長するように第１テーブル６２の下面に取り付けられた一対の第２ガイドレール６８と、第２ガイドレール６８に沿って第２の方向に移動可能に装着された第２テーブル７０とを含んでいる。

第１テーブル６２の下面には図示しない第２ボールねじが回転可能に取り付けられており、第２ボールねじを構成するナットが第２テーブル７０に配設されている。第２ボールねじの一端には第２パルスモータ７２が連結されており、第２パルスモータ７２を駆動すると第２ボールねじが回転され、第２テーブル７０が第２の方向（Ｙ軸方向）に移動される。

洗浄水噴射ノズル５４はホース等から形成された配管５６に接続されており、配管５６は保持バンド５８により第２アーム４６に保持されている。配管５６の反対側は図示しない洗浄流体供給源に接続されている。洗浄流体供給源は、例えば高圧の純水供給源と高圧のエア供給源を含んでおり、高圧の純水とエアの混合流体が洗浄流体として使用される。

第１アーム４０の基端部はモータ４２に連結されており、モータ４２を駆動すると第１アーム４０が回転されて、第２アーム４６の先端に固定された装着部材４８がスピンナテーブル３０の回転中心を通るように水平方向に揺動する。

このように構成されたスピンナ洗浄装置２７を用いて切削後のウエーハＷを洗浄するには、まずウエーハＷをスピンナテーブル３０の保持面３０ａ上に載置しウエーハＷを吸引保持する。

そして、スピンナテーブル３０を比較的低速回転（例えば８００ｒｐｍ）するとともに、洗浄流体噴射ノズル５４から洗浄水と高圧エアの混合流体を噴出してウエーハＷの表面を洗浄する。噴射圧は例えば０．４ＭＰａ程度である。

この時、モータ４２を駆動して第２アーム４６の先端に固定された装着部材４８がスピンナテーブル３０の中心を通るように第２アーム４６を揺動させる。更に、第１パルスモータ６６及び第２パルスモータ７２を同時に駆動して、第２テーブル７０の下面に装着された洗浄流体噴射ノズル５４を任意に移動させて、洗浄流体がスピンナテーブル３０の保持面３０ａの全面に隈なく噴射されるように制御する。

洗浄流体噴射ノズル５４の移動シーケンスの一例について図６を参照して説明する。図６は、洗浄流体噴射ノズル５４の先端側から第１及び第２テーブル６２，７０を見上げたものである。

まず、（ａ）では、第１テーブル６２と第２テーブル７０とは重なっている。この状態から第１パルスモータ６６及び第２パルスモータ７２を同時に駆動すると、（ｂ）に示すように第１テーブル６２は−Ｘ方向に移動を開始すると共に第２テーブル７０は＋Ｙ方向に移動を開始する。

（ｃ）では、第１テーブル６２は−Ｘ方向に移動を継続するが、第２テーブル７０は＋Ｙ方向の最大位置まで移動する。（ｄ）では、第１テーブル６２は−Ｘ方向に移動を継続するが、第２テーブル７０は−Ｙ方向に移動を開始する。

（ｅ）では第１テーブル６２が−Ｘ方向の最大位置まで移動し、第２テーブル７０が第１テーブル６２に重なった状態となる。（ｆ）では、第１テーブル６２が＋Ｘ方向に移動を開始すると共に、第２テーブル７０が−Ｙ方向に移動を開始する。（ｇ）では、第１テーブル６２は＋Ｘ方向に移動を継続すると共に、第２テーブル７０は−Ｙ方向の最大位置まで移動する。

（ｈ）では、第１テーブル６２は引き続いて＋Ｘ方向に移動を継続するが、第２テーブル７０は＋Ｙ方向に戻り始め、（ｉ）では第１テーブル６２が＋Ｘ方向の最大位置まで移動し、第２テーブル７０が第１テーブル６２に重なった状態となる。

以上の説明は第１テーブル６２及び第２テーブル７０の移動の一例であるが、第１パルスモータ６６及び第２パルスモータ７０の駆動を任意に制御することにより、洗浄流体噴射ノズル５４をスピンナテーブル３０の保持面３０ａに対して任意に移動することができる。

洗浄終了後、スピンナテーブル３０を高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながら、図示しないエアノズルからエアを噴出してウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷは戻される。

上述した実施形態では、洗浄流体噴射ノズル５４から高圧の純水とエアの混合流体を噴射するようにしたが、高圧の純水を噴射するようにしてもよい。

本実施形態のスピンナ洗浄装置２７によると、洗浄流体噴射ノズル５４から洗浄流体を噴射しながら、第２アーム４６の先端が揺動されると共に、第１パルスモータ６６及び第２パルスモータ７２を同時に駆動することにより、洗浄流体噴射ノズル５４が任意に移動されるため、所定時間内により広範囲の洗浄が可能となり、短時間で効率的にウエーハＷの全面を洗浄することができる。

尚、上述した実施形態では、本発明のスピンナ洗浄装置を切削装置に内蔵した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スピンナ洗浄装置を研削装置に内蔵させてもよく、更にスピンナ洗浄装置を単体として使用するようにしてもよい。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２７ スピンナ洗浄装置
２８ 切削ブレード
３０ スピンナテーブル
３０ａ 保持面
３６，４２ モータ
３８ 洗浄流体供給手段
４０ 第１アーム
４６ 第２アーム
４８ 装着部材
５０ 第１移動手段
５２ 第２移動手段
５４ 洗浄流体噴射ノズル
６２ 第１テーブル
６６ 第１パルスモータ
７０ 第２テーブル
７２ 第２パルスモータ

Claims (1)

1. 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、該スピンナテーブル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たスピンナ洗浄装置であって、
   前記洗浄流体供給手段は、
   アームと、
   該アームの先端に移動可能に配設されて洗浄流体を前記保持面に向かって噴射する洗浄流体噴射ノズルと、
   該洗浄流体噴射ノズルに洗浄流体を供給する配管と、
   前記スピンナテーブルに保持されて所定速度で回転される被洗浄物に対して、該アームの先端が該スピンナテーブルの回転中心を通るように該アームを揺動させる揺動手段と、
   該洗浄流体噴射ノズルを該保持面と平行な面において第１の方向へと移動させる第１移動手段と、
   該洗浄流体噴射ノズルを該保持面と平行な面において該第１の方向と直交する第２の方向へと移動させる第２移動手段と、を具備し、
   前記第１移動手段は、前記アームの先端に配設された前記第１の方向に伸長する一対の第１ガイドレールと、
   該第１ガイドレールに沿って移動可能に装着された第１テーブルと、
   該第１テーブルに係合するように前記アームの先端に取り付けられた第１ボールねじと、
   該第１ボールねじを回転する第１モータとを含み、
   前記第２移動手段は、前記第２の方向に伸長するように前記第１テーブルに固定された一対の第２ガイドレールと、
   該第２ガイドレールに沿って移動可能に装着された第２テーブルと、
   該第２テーブルに係合するように該第１テーブルに配設された第２ボールねじと、
   該第２ボールねじを回転する第２モータとを含み、
   前記洗浄流体噴射ノズルは該第２テーブルに配設されており、
   被洗浄物洗浄時には該第１移動手段と該第２移動手段とを同時駆動することを特徴とするスピンナ洗浄装置。
   

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