JP7057673B2 - 加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ウェーハを加工する加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程では、切削装置において、複数のデバイスが形成された半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、半導体チップが形成される。ウェーハは、開口を塞ぐようにリングフレームに貼着されたテープを介してリングフレームに支持され、切削装置に搬入される。そして、このリングフレームとウェーハとが一体化されたフレームユニットが保持テーブルに保持された状態で、切削ブレードによりウェーハが切削される。
切削加工後、フレームユニットは洗浄機構に搬送され、スピンナーテーブルに保持される。そして、ウェーハに洗浄水が供給されながらスピンナーテーブルがスピン回転することにより、ウェーハが洗浄される。その後、スピンナーテーブルのスピン回転が継続されながら、ウェーハへの洗浄水の供給がエアに切り換えられることにより、ウェーハから洗浄水が吹き飛ばされてウェーハが乾燥される。
スピンナーテーブルのスピン回転は高速であるため、スピン回転中にスピンナーテーブルに保持されるフレームユニットが横ズレしないように、スピンナーテーブルの外周に配設される遠心クランプでリングフレームが把持される（例えば、特許文献１参照）。遠心クランプは、スピンナーテーブルの四方に連結された振り子状のクランプであり、スピンナーテーブルのスピン回転時は、遠心力により錘部が跳ね上げられて、リングフレームをクランプする。
特開２０１３－１１５２３４号公報
しかしながら、スピンナーテーブルがスピン回転することにより遠心クランプも回転するため、断面積の大きい錘部の回転によって洗浄機構内に乱気流が発生する。乱気流により、乾燥時にウェーハから吹き飛ばされた洗浄水がウェーハに再び付着し、ウェーハを汚すという問題がある。
また、ウェーハ上面にスピンコートで保護膜を形成する保護膜被覆装置においても、スピンナーテーブルが用いられる。スピンナーテーブルが保持したウェーハの上面中心に液状樹脂を供給しスピンナーテーブルがスピン回転され、遠心力で液状樹脂をウェーハの外周に向けて移動させ、ウェーハの上面に保護膜が形成される。この際、遠心クランプの回転で生じる乱気流により、ウェーハから吹き飛ばされた余分な液状樹脂がウェーハに再び付着するため、保護膜厚みが均一にならないという問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、保持手段におけるリングフレームの横ズレが防止されるとともに、保持手段の回転時の乱気流の発生が抑制される加工装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の一態様の加工装置は、ウェーハを収容する開口を有するプレートの外周に９０度間隔で４つの辺を形成したリングフレームにウェーハを収容して粘着テープを介して一体化したフレームユニットを保持する保持手段と、保持手段を回転させウェーハに液体を供給し所定の処理を施す加工装置であって、保持手段は、ウェーハ領域を吸引保持するウェーハ保持部と、リングフレームの４つの辺に対応した４つの爪部とを備え、４つの爪部は、向かいあう２つの爪部の間隔がリングフレームの向かいあう２つの辺の距離より大きいとともにリングフレームの最外周の直径より小さく形成された先端部と、リングフレームを支持する基部とを備え、基部には収容されたフレームユニットを保持手段が回転する方向と逆方向に回転させてリングフレームの最外周が当たって固定される固定溝が形成されている。
この構成によれば、爪部における向いあう２つの先端部の間隔が、リングフレームの向かいあう２つの辺の距離より大きく、リングフレームの最外周の直径より小さくなるように形成されている。これにより、リングフレームの４つの辺と４つの爪部の位置を合わせることで、リングフレームと先端部とがぶつかることなく、フレームユニットを保持手段に載置できる。また、基部に支持されたフレームユニットを保持手段が回転する方向と逆方向に回転させて爪部にリングフレームの最外周を当て、この状態で保持手段が回転されると、保持手段の回転方向と逆方向にリングフレームに慣性力が生じて、リングフレームの最外周が爪部に当たり続ける。このため、固定溝にリングフレームを固定でき、保持手段におけるフレームユニットの横ズレを防止できる。このように、遠心クランプにおいて断面積の大きい錘部を用いて遠心力によりリングフレームをクランプする必要がないため、保持手段の回転時に乱気流の発生が抑制され、ウェーハに供給される液体の乱気流による飛散が防止される。このため、飛散された液体によるウェーハの汚染を防止できる。
本発明の一態様の加工装置においては、リングフレーム上面を吸引保持して保持手段にフレームユニットを搬送する搬送手段と、搬送手段をウェーハ保持部の保持面に対して直交する方向で昇降する昇降手段と、を備える加工装置であって、搬送手段によりリングフレームを保持し、昇降手段で保持手段の上方から下降させ、保持手段を保持面の中心を軸に所定の処理を行う方向に回転させ固定溝がリングフレームを固定した事を認識する固定認識部を備える。
本発明の一態様の加工装置においては、搬送手段は、保持面の方向に移動させる移動ユニットを備え、固定溝がリングフレームを固定したとき、フレームユニットの中心と、保持面の中心とを一致させる。
本発明によれば、保持手段におけるリングフレームの横ズレが防止されるとともに、保持手段の回転時の乱気流の発生が抑制される。
本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第２の搬送手段の斜視図である。 本実施の形態に係るスピンナーテーブルの斜視図である。 本実施の形態に係る保持手段の上面図である。 本実施の形態に係る爪部の側面図である。 本実施の形態に係る爪部におけるリングフレームの固定動作説明図である。 本実施の形態に係る移動ユニットの中心位置合わせの動作説明図である。 リングフレームの固定機構の断面図及びこれを用いてスピンテーブルをスピン回転させた際の気流を説明する図である。 本実施の形態に係る回転自在ユニットの説明図である。 本実施の形態に係る回転自在ユニットの動作説明図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係る切削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の斜視図である。なお、本実施の形態では、加工装置として切削装置を例示して説明するが、加工装置はスピンナーテーブルを備えていれば、特に限定されない。
図１に示すように、切削装置１は、切削ブレード６２を有する一対の切削手段６とウェーハＷを保持した保持テーブル３とを相対移動させてウェーハＷを切削するように構成されている。切削後のウェーハＷは、スピンナー洗浄機構９のスピンナーテーブル９２に保持され、回転するスピンナーテーブル９２に洗浄水が噴射されて洗浄される。
ウェーハＷは、粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持された状態で切削装置１に搬入される（図３参照）。リングフレームＦの外周には、９０度間隔で４つの辺が形成され、中心にはウェーハＷを収容する開口が形成されている。この開口を塞ぐように粘着テープＴが貼着されている。ウェーハＷは、リングフレームＦの開口に収容され、粘着テープＴの上に貼着されてリングフレームＦと一体化したフレームユニットＵを形成する。
なお、ウェーハＷは、略円板状あり、半導体基板、無機材料基板、パッケージ基板等の各種ウェーハが用いられてもよい。半導体基板としては、シリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、シリコンカーバイド等の各種基板が用いられてもよい。無機材料基板としては、サファイア、セラミックス、ガラス等の各種基板が用いられてもよい。半導体基板及び無機材料基板はデバイスが形成されていてもよいし、デバイスが形成されていなくてもよい。パッケージ基板としては、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＷＬＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）、ＳＩＰ（System In Package）、ＦＯＷＬＰ（Fan Out Wafer Level Package）用の各種基板が用いられてもよい。また、ウェーハＷとして、デバイス形成後又はデバイス形成前のリチウムタンタレート、リチウムナイオベート、さらに生セラミックス、圧電素子が用いられてもよい。
切削装置１の基台２の上面中央は、Ｘ軸方向に延在するように矩形状に開口されており、この開口を覆うように移動板３１及び防水カバー３２が設けられている。移動板３１上には、Ｚ軸回りに回転可能な保持テーブル３が設けられている。防水カバー３２及び移動板３１の下方には、保持テーブル３をＸ軸方向に移動させる加工送り手段（不図示）が設けられている。保持テーブル３の上面にはポーラスセラミック材によって保持面３３が形成され、この保持面３３に生じる負圧によってウェーハＷが吸引保持される。保持テーブル３の周囲には、エア駆動式の４つのクランプ３４が設けられており、各クランプ３４によってウェーハＷの周囲のリングフレームＦが四方から挟持固定される。保持テーブル３の上方には、Ｙ軸方向に延在する一対のセンタリングガイド５１が設けられている。一対のセンタリングガイド５１のＸ軸方向の離間接近によって、保持テーブル３に対してウェーハＷのＸ軸方向が位置決めされる。
基台２には、保持テーブル３の隣に、カセット（不図示）が載置されるエレベータユニット４が設けられている。エレベータユニット４では、カセットが昇降されて、カセット内のフレームユニットＵの出し入れ位置が高さ方向で調整される。
エレベータユニット４の隣には、一対のセンタリングガイド５１にリングフレームＦをガイドさせながらカセットにフレームユニットＵを出し入れするプッシュプルアーム５５が設けられている。プッシュプルアーム５５は、基台２の側面に配設された水平移動機構で駆動される。水平移動機構は、基台２の側面に配置されたＹ軸方向に平行なガイドレール５６と、ガイドレール５６にスライド可能に設置されたモータ駆動のスライダ５７とを有している。スライダ５７には、ナット部が形成され、このナット部にボールネジ５８が螺合されている。ボールネジ５８の一端部に連結された駆動モータ５９が回転駆動されることで、プッシュプルアーム５５がガイドレール５６に沿ってＹ軸方向にプッシュプル動作を実施する。
また、基台２の上面には、Ｘ軸方向に延在する開口を跨ぐように立設した門型の柱部２１が設けられている。門型の柱部２１には、一対の切削手段６をＹ軸方向に移動させるインデックス送り手段７と、一対の切削手段６をＺ軸方向に移動させる切り込み送り手段８とが設けられている。インデックス送り手段７は、柱部２１の前面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール７１と、一対のガイドレール７１にスライド可能に設置されたモータ駆動の一対のＹ軸テーブル７２とを有している。切り込み送り手段８は、各Ｙ軸テーブル７２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール８１と、一対のガイドレール８１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル８２とを有している。
各Ｚ軸テーブル８２の下部には、ワークＷを切削する切削手段６が設けられている。また、各Ｙ軸テーブル７２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ７３が螺合されている。また、各Ｚ軸テーブル８２の背面側には、図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ８３が螺合されている。Ｙ軸テーブル７２用のボールネジ７３、Ｚ軸テーブル８２用のボールネジ８３の一端部には、それぞれ駆動モータ７４、８４が連結されている。これら駆動モータ７４、８４によりボールネジ７３、８３が回転駆動されることで、一対の切削手段６がガイドレール７１、８１に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。
一対の切削手段６は、ハウジング６１から突出したスピンドル（不図示）の先端に切削ブレード６２を回転可能に装着して構成される。切削ブレード６２は、例えば、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドで固めて円板状に成形されている。また、切削手段６のハウジング６１には、ワークＷの上面を撮像する撮像手段６３が設けられており、撮像手段６３の撮像画像に基づいてワークＷに対して切削ブレード６２がアライメントされる。一対の切削手段６は、切削ノズル（不図示）からワークＷに切削水を噴射しながら、切削ブレード６２でウェーハＷを切削する。
また、基台２の開口を挟んでエレベータユニット４の反対側には、スピンナー洗浄機構９が設けられている。スピンナー洗浄機構９には、フレームユニットＵを保持して回転するスピンナーテーブル９２が収容されている。スピンナーテーブル９２は、フレームユニットＵを保持する保持手段（図３参照）を備えている。スピンナー洗浄機構９では、回転するスピンナーテーブル９２に向けて洗浄水が噴射されてウェーハＷが洗浄された後、洗浄水の代わりに乾燥エアが吹き付けられてウェーハＷが乾燥される。
基台２の上方には、第１の搬送手段３０及び第２の搬送手段４０が設けられている。第１の搬送手段３０は、プッシュプルアーム５５によってカセットから取り出されて、一対のセンタリングガイド５１に設置されたフレームユニットＵのリングフレームＦの上面を吸引保持し、フレームユニットＵを保持テーブル３に搬送する。第２の搬送手段４０は、切削手段６によってウェーハＷが切削された後、保持テーブル３に保持されるフレームユニットＵのリングフレームＦの上面を吸引保持し、フレームユニットＵをスピンナーテーブル９２に搬送する。第１の搬送手段３０は、水平移動機構（不図示）で駆動されてＹ軸方向に搬送移動され、昇降手段３０１で保持テーブル３の保持面３３に対して離反する方向に昇降される。第２の搬送手段４０は、水平移動機構（不図示）で駆動されてＹ軸方向に搬送移動され、昇降手段４０１でスピンナーテーブル９２の保持面９４（図２及び図３３参照）に対して離反する方向に昇降される。
また、切削装置１には、装置各部を統括制御する制御部５０が設けられている。また、制御部５０には後述する固定認識部５０１及び角度認識部５０２が備えられている。制御部５０は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されている。
ここで、一般にスピンナーテーブルの外周には遠心クランプが配設されており、フレームユニットがスピン回転中に横ズレにないように、遠心クランプでリングフレームをクランプしている。遠心クランプは、上部に爪部、下部に錘部が形成されており、スピン回転中により生じる遠心力で錘部が跳ね上げられることにより、爪部でリングフレームを押圧してリングフレームの横ズレを抑えている（図８Ｂ参照）。しかしながら、断面積の大きい錘部が回転することにより、スピンナー洗浄機構内に乱気流が発生して、乾燥時にウェーハから吹き飛ばされた洗浄水が乱気流によってウェーハに再付着してウェーハを汚す問題があった。そこで、本実施の形態においては、リングフレームを固定する機構を簡略化し、錘部を用いずフレームユニットを固定できる構成とし、乱気流の発生を抑えている。
以下、図２から図５を参照して、リングフレームの固定機構について説明する。まず、図２を参照して、第２の搬送手段４０の構成について詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る第２の搬送手段の斜視図である。
図２に示すように、第２の搬送手段４０は、フレームユニットＵ（図３参照）のリングフレームＦの上面を吸引保持した状態で、昇降手段４０１によりスピンナーテーブル９２の保持面９４に対して直交する方向に昇降され、フレームユニットＵを保持面９４に載置する。第２の搬送手段４０の下部には、保持面９４の方向、すなわち保持面９４に平行な方向にフレームユニットＵの移動を許容する移動ユニット４１０が備えられている。
移動ユニット４１０は、上段の固定テーブル４１１に対して、中段のＸ軸テーブル４２１のＸ軸方向への移動を許容し、下段のＹ軸テーブル４３１のＹ軸方向への移動を許容するように形成されている。Ｙ軸テーブル４３１の側面にはそれぞれ、リングフレーム支持部４４１、４４２が設けられており、リングフレーム支持部４４１、４４２に備えられる吸盤でリングフレームＦが吸引保持される。
Ｘ軸テーブル４２１の上面には、Ｙ軸方向に平行な一対のガイドレール４２２が配置され、一対のガイドレール４２２を介してスライド可能に固定テーブル４１１が設置されている。固定テーブル４１１は、第２の搬送手段４０の移動ユニット支持部４０２に連結されている。一対のガイドレール４２２の間には、一対のばね支持部４２３が設置され、各ばね支持部４２３と固定テーブル４１１との間には、ばね部材４２４、４２５が設けられている。各ばね部材４２４、４２５の一端はばね支持部４２３に支持され、他端は固定テーブル４１１の側面に連結されている。
また、Ｙ軸テーブル４３１の上面には、Ｘ軸方向に平行な一対のガイドレール４３２が配置され、一対のガイドレール４３２を介してスライド可能にＸ軸テーブル４２１が設置されている。一対のガイドレール４３２の間には、一対のばね支持部４３３が設置され、各ばね支持部４３３とＸ軸テーブル４２１との間には、ばね部材４３４、４３５が設けられている。各ばね部材４３４、４３５の一端はばね支持部４３３に支持され、他端はＸ軸テーブル４２１の側面に連結されている。
ばね部材４３４、４３５がＸ軸方向に伸縮することで、固定テーブル４１１に対して、Ｘ軸テーブル４２１がＸ軸方向に移動が許容される。ばね部材４２４、４２５がＹ軸方向に伸縮することで、固定テーブル４１１に対して、Ｙ軸テーブル４３１がＹ軸方向に移動が許容される。このように、移動ユニット４１０により、移動ユニット支持部４０２からリングフレーム支持部４４１、４４２のＸ軸方向及びＹ軸方向への移動が許容されるため、リングフレーム支持部４４１、４４２に吸引保持されるリングフレームＦのＸ軸方向及びＹ軸方向への移動が許容される。これにより、第２の搬送手段４０によりフレームユニットＵが保持面９４に下降された後、リングフレームＦが後述する爪部９６に当てられることで、保持面９４の中心に対するフレームユニットＵの中心位置が調整され、フレームユニットＵの中心を保持面９４の中心に一致させることができる。
次に、図３から図５を参照して、スピンナーテーブルにおけるフレームユニットの保持手段の構成について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係るスピンナーテーブルの斜視図である。図４は、本実施の形態に係る保持手段の上面図である。図５は、本実施の形態に係る爪部の側面図である。図４において、破線はリングフレームＦの最外周の直径を示している。また、二点鎖線はスピンナーテーブル９２に載置されたフレームユニットＵにおけるリングフレームＦを示している。図６及び図８においても同様である。
図３に示すように、スピンナー洗浄機構９の洗浄ケース９１は、円筒状の周壁部を有する有底筒状に形成されている。また、洗浄ケース９１内には、ウェーハＷを保持して回転するスピンナーテーブル９２が収容されている。スピンナーテーブル９２の上方には、スピンナーテーブル９２が保持するフレームユニットＵに洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル１０１及びエアを供給するエア供給ノズル１０３が設けられている。
スピンナーテーブル９２の上面は、フレームユニットＵを吸引保持するウェーハ保持部９３となっている。ウェーハ保持部９３の中央には、フレームユニットＵのウェーハＷ領域を吸引保持する保持面９４が形成され、ウェーハ保持部９３の外周には、粘着テーブＴを吸引保持する粘着テーブ吸引面９５が形成されている。また、ウェーハ保持部９３には爪部９６が設けられており、ウェーハ保持部９３と爪部９６とで、フレームユニットＵを保持する保持手段９７を形成している。スピンナーテーブル９２は、回転手段９８により、ウェーハ保持部９３の保持面９４の中心を軸に回転可能に構成される。
保持面９４は、ウェーハＷの面積に相当する面積を有している。また、保持面９４は、ポーラスセラミック材によって形成されており、保持面９４に生じる負圧によって粘着テープＴを介してウェーハＷを吸引保持する。保持面９４の外周に形成される粘着テーブ吸引面９５には吸引溝が形成されており、吸引溝は保持面９４のポーラスセラミック材に連通していて保持面９４の負圧により吸引溝に負圧が生じ、リングフレームＦとウェーハＷの間の粘着テーブＴ領域が吸引保持される。
ウェーハ保持部９３の四方には、４つの爪部９６が連結されている。４つの爪部９６は、ウェーハ保持部９３にフレームユニットＵが載置される際のリングフレームＦの４つの辺の位置に対応している。爪部９６は、保持面９４の中心に向かって折り曲げられて形成されており、爪部９６には、リングフレームＦを支持する基部９６ａと、折り曲げられた先端部９６ｂとが形成されている。
図４Ａに示すように、先端部９６ｂにおいては、４つの爪部９６のうち向かい合う２つの爪部９６の先端部９６ｂの間隔Ｌが、リングフレームＦの向かい合う２つの辺の距離Ｄ１より大きく、リングフレームＦの最外周の直径Ｄ２より小さく形成されている。これにより、フレームユニットＵをウェーハ保持部９３に載置する際に、リングフレームＦの４つの辺と４つの爪部９６の位置を合わせることで、リングフレームＦと先端部９６ｂとがぶつかることなく、リングフレームＦを爪部９６の内側に収容できる。
また、爪部９６には、折り曲げられた内側に固定溝９６ｃが形成されている（図５Ａ）。固定溝９６ｃは、図４Ｂに示すように、リングフレームＦが爪部９６に収容された後、リングフレームＦをスピンナーテーブル９２が回転する方向（長い矢印）と逆方向（短い矢印）に回転させると、固定溝９６ｃにリングフレームＦの最外周が当たるように形成される。これにより、リングフレームＦが固定溝９６ｃに固定されるため、保持手段９７におけるフレームユニットＵの横ズレを防止できる。
また、爪部９６にリングフレームＦの最外周が当たるとき、爪部９６とリングフレームＦの最外周の当接点と、フレームユニットＵの中心Ｏとの距離が、各爪部９６においてすべて等しくなり、フレームユニットＵの中心Ｏとウェーハ保持部９３の中心が一致する。これにより、フレームユニットＵは、スピンナーテーブル９２の保持手段９７に位置決めされた状態で保持されるため、スピンナーテーブル９２のスピン回転時にフレームユニットＵの偏心が防止され、フレームユニットＵが安定して保持手段９７に保持される。
爪部９６の形状は、向かい合う２つの先端部９６ｂの間隔Ｌが、リングフレームＦの向かい合う２つの辺の距離Ｄ１より大きく、リングフレームＦの最外周の直径Ｄ２より小さく形成され、リングフレームＦの最外周が固定溝９６ｃに固定できれば、特に限定されない。図５Ｂに示すように、爪部９９は、スピンナーテーブル９２に連結される基部９９ａが上方に折り曲げられ、さらに保持面９４の中心に向かって折り曲げられることにより、先端部９９ｂ、固定溝９９ｃが形成されていてもよい。
スピンナーテーブル９２は、固定認識部５０１及び角度認識部５０２に接続されている。固定認識部５０１は、スピンナーテーブル９２を回転駆動する回転手段９８としてのモータの負荷電流値を測定し、回転手段９８によりスピンナーテーブル９２が回転される際に発生する負荷に応じて変化する負荷電流値を認識する。すなわち、保持手段９７が回転されて、固定溝９６ｃにリングフレームＦが固定された際にモータの負荷電流値が上昇することから、固定認識部５０１は、爪部９６にリングフレームＦが保持されたことを認識する。
また、角度認識部５０２はエンコーダで構成され、回転手段９８としてのモータの回転角度を認識する。これにより、保持手段９７の回転開始から、固定認識部５０１が固定溝９６ｃにリングフレームＦが固定されたことを認識するまでの保持手段９７の回転角度θが認識される（図６Ｂ参照）。
洗浄水供給ノズル１０１は、スピンナーテーブル９２の外周で立設する旋回軸１００の上端から水平に延びる水平管１０２の先端に設けられている。洗浄水供給ノズル１０１は、下方に向けて洗浄水を噴射するとともに、旋回軸１００によってスピンナーテーブル９２の上方を旋回可能に構成される。水平管１０２は、洗浄水供給ノズル１０１が旋回する際に先端がスピンナーテーブル９２の中心に届く長さを有している。水平管１０２には図示しない洗浄水供給源が接続されている。また、エア供給ノズル１０３は、旋回軸１００の上端から水平に延びる水平管１０４の先端に設けられ、下方に向けてエアを噴射するとともに、旋回軸１００によってスピンナーテーブル９２の上方を旋回する。水平管１０４には図示しないエア供給源が接続されている。
このように構成されるスピンナー洗浄機構９では、スピンナーテーブル９２が高速回転する際、フレームユニットＵのリングフレームＦが保持手段９７の爪部９６に固定される。そして、スピンナーテーブル９２をスピン回転させながら洗浄水を洗浄水供給ノズル１０１から噴射し、洗浄水供給ノズル１０１を径方向に旋回させることにより、ウェーハＷの全面が洗浄される。洗浄後は、スピンナーテーブル９２のスピン回転を継続させながら、洗浄水供給ノズル１０１からの洗浄水の供給を停止し、エア供給ノズル１０３からエアを供給して、洗浄水をウェーハＷから吹き飛ばすことにより、ウェーハＷが乾燥される。
保持手段９７の爪部９６においてリングフレームＦを固定してフレームユニットＵを保持できるため、遠心クランプにおいて断面積の大きい錘部を用いてリングフレームＦをクランプする必要がない。これにより、スピンナーテーブル９２のスピン回転時に、洗浄ケース９１内に乱気流が発生することが抑制される。
次に、図６を参照して、爪部９６におけるリングフレームＦの固定動作について詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係る爪部におけるリングフレームの固定動作説明図である。
図６Ａに示すように、ウェーハＷの切削加工後、第２の搬送手段４０（図１及び図２参照）は、保持テーブル３に保持されるフレームユニットＵのリングフレームＦの上面を吸引保持し、フレームユニットＵをスピンナーテーブル９２に搬送する。そして、昇降手段４０１が、スピンナーテーブル９２の保持面９４に対して直交する方向に第２の搬送手段４０を下降することにより、フレームユニットＵがスピンナーテーブル９２の上方から保持面９４に下降される。
このとき、リングフレームＦの４つの辺と４つの爪部９６の位置が合った状態で、フレームユニットＵが下降される。各爪部９６の先端部９６ｂにおいて、向かい合う２つの先端部９６ｂの間隔Ｌは、リングフレームＦの向かい合う２つの辺の距離Ｄ１より大きく、リングフレームＦの最外周の直径Ｄ２より小さく形成されている（図４Ａ参照）。このため、リングフレームＦと先端部９６ｂとがぶつかることなく、フレームユニットＵが保持面９４まで下降されて爪部９６の内側に収容される。
次に、図６Ｂに示すように、リングフレームＦが第２の搬送手段４０に吸引保持された状態で、回転手段９８（図３参照）によりスピンナーテーブル９２が回転され、リングフレームＦの最外周が爪部９６に当てられる。このとき、固定認識部５０１は、回転手段９８の負荷に応じて変化する負荷電流値から、爪部９６にリングフレームＦが固定されたことを認識する。また、角度認識部５０２は、固定認識部５０１が爪部９６におけるリングフレームＦの固定を認識するまで、すなわち、スピンナーテーブル９２の回転開始から、リングフレームＦが爪部９６に当たってスピンナーテーブル９２の回転が停止するまでのスピンナーテーブル９２の回転角度θを認識する。角度認識部５０２が認識した回転角度θが９０度以上であったら、制御部５０は爪部９６でリングフレームＦを固定することができないと判断して、表示部（不図示）にエラーを表示させる。
固定認識部５０１により爪部９６にリングフレームＦが固定されたことが認識されると、第２の搬送手段４０によるリングフレームＦの吸引保持が解除され、フレームユニットＵがウェーハ保持部９３に載置される。フレームユニットＵのウェーハＷ領域は、粘着テープＴを介して保持面９４に吸引保持され、リングフレームＦとウェーハＷの間の粘着テープＴ領域は、粘着テープ吸引面９５に吸引保持される。
そして、爪部９６にリングフレームＦの最外周が当たった状態で、スピンナーテーブル９２がスピン回転される。このとき、スピンナーテーブル９２の回転方向（矢印）と逆方向にリングフレームＦに慣性力が生じて、リングフレームＦの最外周は爪部９６に当たり続ける。このため、爪部９６にリングフレームＦが固定された状態を維持でき、保持手段９７におけるフレームユニットＵの横ズレを防止できる。
このように、リングフレームＦの最外周が４つの爪部９６に当てられたとき、爪部９６とリングフレームＦの最外周の当接点と、フレームユニットＵの中心Ｏとの距離が、各爪部９６においてすべて等しくなる（図４Ｂ参照）。これにより、フレームユニットＵが保持手段９７に位置決めされた状態で保持されるため、スピンナーテーブル９２のスピン回転時にフレームユニットＵの偏心が防止され、フレームユニットＵを安定して保持手段９７に保持できる。
そして、ウェーハＷの上方の洗浄水供給ノズル１０１（図３参照）から洗浄水が噴射されることにより、ウェーハＷの全面が洗浄される。洗浄後は、スピンナーテーブル９２のスピン回転が継続されながら、洗浄水の供給が停止され、エア供給ノズル１０３からエアが供給されることにより、ウェーハＷから洗浄水が吹き飛ばされ、ウェーハＷが乾燥される。なお、ウェーハＷの洗浄時及び乾燥時のスピンナーテーブル９２のスピン回転方向は、爪部９６がリングフレームＦを保持するときにスピンナーテーブル９２が回転した方向である。
爪部９６のリングフレームＦの固定で、先行のフレームユニットＵとサイズが同じリングフレームＦが用いられる場合、後行のリングフレームＦを爪部９６で固定する際には、先行のリングフレームＦにおいて角度認識部５０２で認識された回転角度θを用いる。これにより、後行のリングフレームＦにおいて、図６Ｂの爪部９６をリングフレームＦに当て、固定認識部５０１が爪部９６でのリングフレームＦの固定を認識するまでのスピンナーテーブル９２の回転角度θを角度認識部５０２で認識する工程を省略できる。
また、スピンナーテーブル９２の保持面９４の中心と、フレームユニットＵの中心とが合っていない場合は、第２の搬送手段４０の移動ユニット４１０（図２参照）により、中心同士を合わせる。図７は、本実施の形態に係る移動ユニットの中心位置合わせの動作説明図である。
図７Ａに示すように、フレームユニットＵは、第２の搬送手段４０のリングフレーム支持部４４１、４４２によってリングフレームＦの上面が吸引保持された状態で保持面９４に下降され、爪部９６の内側に収容される。このとき、フレームユニットＵの中心と、保持面９４の中心は、ずれている。また、Ｘ軸テーブル４２１の両側に配置されるばね部材４３４、４３５は伸縮していない。
図７Ｂに示すように、リングフレームＦが第２の搬送手段４０に吸引保持された状態で、回転手段９８によりスピンナーテーブル９２が回転され、リングフレームＦの最外周が爪部９６の固定溝９６ｃに当てられる。このとき、フレームユニットＵの中心と保持面９４の中心とが、ずれているため、４つの爪部９６にリングフレームＦが均等に当たらず、一部の爪部９６にリングフレームＦが当たる。
爪部９６にリングフレームＦが当たると、リングフレーム支持部４４１が爪部９６に押され、固定テーブル４１１に対してＸ軸テーブル４２１がＸ軸方向に移動される。これにより、当たったリングフレームＦの近くに配置されるばね部材４３４が縮み、Ｘ軸テーブル４２１を挟んで逆側に配置されるばね部材４３５が伸びる。そして、爪部９６とリングフレームＦとが当たった位置と逆方向にリングフレームＦの移動が許容される。
これにより、図７Ｃに示すように、４つの爪部９６にリングフレームＦが均等に当たるため、固定溝９６ｃとリングフレームＦの最外周の当接点と、フレームユニットＵの中心との距離が、４つの爪部９６においてすべて等しくなる（図４Ｂ参照）。これにより、フレームユニットＵの中心と、保持面９４の中心とが一致する。このように、フレームユニットＵの中心と保持面９４の中心とがずれた状態でフレームユニットＵがスピンナーテーブル９２に搬送された場合であっても、移動ユニット４１０によって、フレームユニットＵは保持手段９７に正確に位置決めされた状態で保持される。このため、フレームユニットＵのウェーハＷ領域が保持面９４の位置に配置され、リングフレームＦとウェーハＷの間の粘着テープＴ領域が粘着テーブ吸引面９５の位置に配置され、フレームユニットＵをスピンナーテーブル９２で安定して吸引保持できる。
以下、実施例に基づき詳述するが、これらは説明のために記述されるものであって、下記実施例に限定されるものではない。
フレームユニットＵのリングフレームＦを、爪部９６を用いて固定した場合と、遠心クランプを用いてクランプした場合の、スピンナーテーブル９２のスピン回転による気流の発生を比較した。結果を図８に示す。
図８は、リングフレームの固定機構の断面図及びこれを用いてスピンナーテーブルをスピン回転させた際の気流を説明する図である。図８Ａは、実施例の爪部が用いられる場合を示す図である。図８Ｂは、比較例の遠心クランプが用いられる場合を示す図である。
（実施例）
図８Ａの左図は、スピンナーテーブル９２が回転され、リングフレームＦが爪部９６の固定溝９６ｃに固定された状態を示している。爪部９６の断面積は、後述する錘部１９８ａが形成される遠心クランプ１９６よりも小さくなっている。図６Ａの右図は、スピンナーテーブル９２がスピン回転されることにより、リングフレームＦを固定する爪部９６が回転される様子を示している。爪部９６の回転により気流Ａ１が発生するが、爪部９６を用いるため、遠心クランプ１９６の断面積の大きい錘部１９８ａを用いてリングフレームＦを固定する必要がなく、爪部９６の回転により乱気流Ａ３（図８Ｂ参照）が発生することが抑制される。これにより、乾燥時にウェーハＷから吹き飛ばされた洗浄水が乱気流Ａ３によって飛散することが防止され、ウェーハＷに再付着することがないため、ウェーハＷの上面の乾燥状態を維持できる。
（比較例）
図８Ｂの左図は、リングフレームＦが遠心クランプ１９６にクランプされた状態を示している。遠心クランプ１９６は、スピンナーテーブル９２の外周に連結され、スピンナーテーブル９２から延びる支持板１９７に、振り子状のクランプ部１９８を揺動可能に支持して構成される。遠心クランプ１９６は、スピンナーテーブル９２のスピン回転時に、クランプ部１９８の外側の錘部１９８ａが遠心力で跳ね上げられて、クランプ部１９８の内側の爪部１９８ｂと支持板１９７との間にリングフレームＦをクランプする。
遠心クランプ１９６には断面積の大きい錘部１９８ａが形成されているため、遠心クランプ１９６の断面積は、図８Ａの爪部９６の断面積よりも大きくなっている。このため、図８Ｂの右図に示すように、スピンナーテーブル９２がスピン回転され、遠心クランプ１９６が回転されることにより、気流Ａ２が発生する。また、断面積の大きい錘部１９８ａが回転されることにより、遠心クランプ１９６の近傍に乱気流Ａ３が発生する。この乱気流Ａ３により、ウェーハＷから吹き飛ばされた洗浄水が飛散し、ウェーハＷに落下して再付着する。
以上のように、本実施の形態に係る切削装置１では、爪部９６における向いあう２つの先端部９６ｂの間隔Ｌが、リングフレームＦの向かいあう２つの辺の距離Ｄ１より大きく、リングフレームＦの最外周の直径Ｄ２より小さくなるように形成されている。これにより、リングフレームＦの４つの辺と４つの爪部９６の位置を合わせることで、リングフレームＦと先端部９６ｂとがぶつかることなく、フレームユニットＵを保持手段９７に載置できる。また、基部９６ａに支持されたフレームユニットＵを保持手段９７が回転する方向と逆方向に回転させて爪部９６にリングフレームＦの最外周を当て、この状態で保持手段９７が回転されると、保持手段９７の回転方向と逆方向にリングフレームＦに慣性力が生じて、リングフレームＦの最外周が爪部９６に当たり続ける。このため、固定溝９６ｃにリングフレームＦを固定でき、保持手段９７におけるフレームユニットＵの横ズレを防止できる。このように、遠心クランプ１９６において断面積の大きい錘部１９８ａを用いて遠心力によりリングフレームＦをクランプする必要がないため、保持手段９７の回転時に乱気流Ａ３の発生が抑制され、ウェーハＷに供給される液体の乱気流Ａ３による飛散が防止される。このため、飛散された液体によるウェーハＷの汚染を防止できる。
上記実施の形態においては、固定認識部５０１は、回転手段９８としてのモータが回転される際に発生する負荷に応じて変化する電流値を認識することにより、爪部９６にリングフレームＦが固定されたことが認識するが、この構成に限定されない。爪部９６にフレームユニットＵが固定されたことが認識されれば、第２の搬送手段４０がリングフレームＦを吸引保持する際の負圧の変化を認識する構成としてもよい。爪部９６にリングフレームＦが固定されると、第２の搬送手段４０からリングフレームＦが剥離される方向に力が働き、第２の搬送手段４０がリングフレームＦを吸引保持する際の負圧が弱くなる。これにより、リングフレームＦが固定されたことが認識される。
また、上記実施の形態においては、先行のフレームユニットＵと後行のフレームユニットＵとで同じサイズのリングフレームＦを用いている場合、後行のフレームユニットＵを爪部９６で固定する際には、先行のフレームユニットＵにおいて予め回転角度θを設定すればよい。しかしながら、第２の搬送手段４０のフレームユニットＵを吸引保持する位置が先行のフレームユニットＵと後行のフレームユニットＵとで異なる場合がある。このため、後行のフレームユニットＵは、設定されている回転角度θで回転しても、爪部９６でリングフレームＦを固定できるとは限らない。この場合、回転角度θに角度θ２を追加してスピンナーテーブル９２をさらに回転させて、爪部９６をリングフレームＦに当てる必要がある。先行のフレームユニットＵの回転角度θに対して角度θ２だけ角度を追加してスピンナーテーブル９２を回転させると、余分な回転角度（図１０Ｃのθ４参照）が生じるため、第２の搬送手段４０に設けられる回転自在ユニットを用いて、余分に回転された角度に対応させるとよい。
以下、図９を参照して、回転自在ユニットの構成について詳細に説明する。図９は、本実施の形態に係る回転自在ユニットの説明図である。
図９Ａに示すように、第２の搬送手段４０の下部には、回転自在ユニット４５０を介して移動ユニット４１０が設けられていてもよい。このとき、固定テーブル４１１の代わりに、回転テーブル４７１が設けられていてもよい。回転テーブル４７１の中央には環状支持部４５１（ベアリング）が設けられている。環状支持部４５１の内側には、固定部４５２が配設されており、固定部４５２に対して、環状支持部４５１が回転自在に連結されている。固定部４５２の外周面からは、アーム４５３が突出している。回転テーブル４７１の外縁には、ばね支持部４５５が立設しており、ばね支持部４５５とアーム４５３の対向面には夫々、ばね部材４５６の両端が連結されている。また、環状支持部４５１の近傍にはストッパ４５８が立設している。アーム４５３の先端には、ばね支持部４５５側に引き寄せるばね力が作用しているが、回転テーブル４７１から立設したストッパ４５８によって、アーム４５３とばね支持部４５５の接近が規制されている。
図９Ｂに示すように、スピンナーテーブル９２（図２参照）が大きく回転されると、移動ユニット４１０もストッパ４５８とともに回転し、回転テーブル４７１が回転する。このとき、ばね部材４５６の反力に抗しながら、ばね支持部４５５がアーム４５３から離間する方向に旋回している。これにより、移動ユニット４１０の回転が許容される。なお、回転自在ユニット４５０は、ばね部材４５６により、回転方向に付勢され、回転方向において原点位置に維持される（図９Ａ）。
次に、図１０を参照して、回転自在ユニット４５０を用いた場合における、スピンナーテーブル９２の保持面９４の中心と、フレームユニットＵの中心Ｏの位置合わせの動作について詳細に説明する。図１０は、本実施の形態に係る回転自在ユニットの動作説明図である。
図１０Ａに示すように、フレームユニットＵは、第２の搬送手段４０（図７参照）によってリングフレームＦの上面が吸引保持された状態で保持面９４に下降され、爪部９６の内側に収容される。このとき、第２の搬送手段４０がリングフレームＦを吸引保持する位置が先行のフレームユニットＵと異なる場合、保持面９４に対するウェーハＷの位置が先行のフレームユニットＵとは異なる。このため、フレームユニットＵのウェーハＷの中心Ｏと、保持面９４の中心Ｃは、ずれている。
図１０Ｂに示すように、リングフレームＦの最外周を爪部９６に当てるために、リングフレームＦが第２の搬送手段４０に吸引保持された状態で、スピンナーテーブル９２が回転される。このとき、先行のフレームユニットＵにおいて予め設定された回転角度θ１を用いても、爪部９６にリングフレームＦを固定できない。この場合、回転角度θ１にさらに角度θ２を追加してスピンナーテーブル９２が回転される。
角度θ１にさらに角度θ２だけスピンナーテーブル９２が回転される途中の角度θ３で、一部の爪部９６にリングフレームＦが当たる（図７Ｂ参照）。そして、移動ユニット４１０によりリングフレームＦのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が許容されることにより、フレームユニットＵのウェーハＷの中心Ｏと、保持面９４の中心Ｃとが一致する（図７Ｃ参照）。よって、角度θ２までの回転途中の角度θ３で、爪部９６とリングフレームＦの最外周の当接点と、フレームユニットＵのウェーハＷの中心Ｏとの距離が、４つの爪部９６においてすべて等しくなり（図４Ｂ参照）、ウェーハＷが保持面９４に対して位置決めされる。このため、移動ユニット４１０によるリングフレームＦのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動は許容されなくなり、角度θ２までの残りの回転角度θ４を移動ユニット４１０では許容できない。
図１０Ｃに示すように、スピンナーテーブル９２は、角度θ３からさらに角度θ４だけ回転し、合計角度θ２だけ回転する。このとき、回転自在ユニット４５０が、爪部９６がリングフレームＦを固定した後さらに回転することにより、移動ユニット４１０がスピンナーテーブル９２の回転方向に従動される。これにより、回転角度θ３で、ウェーハＷの中心Ｏと保持面９４の中心Ｃとが一致した後、余分な角度θ４のスピンナーテーブル９２の回転を、回転自在ユニット４５０側に逃がすことができる。すなわち、回転自在ユニット４５０によって、フレームユニットＵの角度θ４の回転が許容される。その後、第２の搬送手段４０によるリングフレームＦの吸引保持が解除され、フレームユニットＵが第２の搬送手段４０からスピンナーテーブル９２に受け渡される。
また、上記実施の形態においては、本発明が、切削装置１に備えられるスピンナーテーブル９２において用いられる構成としたが、この構成に限定されない。本発明は、スピンナーテーブルを回転させながらウェーハＷに液体を供給する他の加工装置に適用可能である。例えば、液状樹脂を供給しながらスピンナーテーブル９２をスピン回転させる保護膜被覆装置においても用いることができる。この場合、スピンナーテーブル９２のスピン回転時に乱気流の発生が抑えられることにより、ウェーハＷから吹き飛ばされた余分な液状樹脂がウェーハＷに再付着することがないため、厚みが均一な保護膜をウェーハＷに形成できる。また、例えば、レーザー加工装置、エキスパンド装置等の他の加工装置に適用されてもよい。
また、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明の他の実施の形態として、上記各実施の形態を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。
また、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
以上説明したように、本発明は、保持手段におけるリングフレームの横ズレが防止されるとともに、保持手段の回転時の乱気流の発生が抑制されるという効果を有し、特に、液体が供給されながらスピン回転されるスピンナーテーブルに有用である。
１ 切削装置
９２ スピンナーテーブル
９３ ウェーハ保持部
９４ 保持面
９６ 爪部
９６ａ 基部
９６ｂ 先端部
９６ｃ 固定溝
９７ 保持手段
Ｆ リングフレーム
Ｔ 粘着テープ
Ｕ フレームユニット
Ｗ ウェーハ

Claims (3)

  1. ウェーハを収容する開口を有するプレートの外周に９０度間隔で４つの辺を形成したリングフレームにウェーハを収容して粘着テープを介して一体化したフレームユニットを保持する保持手段と、該保持手段を回転させウェーハに液体を供給し所定の処理を施す加工装置であって、
    該保持手段は、ウェーハ領域を吸引保持するウェーハ保持部と、リングフレームの該４つの辺に対応した４つの爪部とを備え、
    該４つの爪部は、向かいあう２つの該爪部の間隔がリングフレームの向かいあう２つの辺の距離より大きいとともにリングフレームの最外周の直径より小さく形成された先端部と、リングフレームを支持する基部とを備え、
    該基部には収容されたフレームユニットを該保持手段が回転する方向と逆方向に回転させてリングフレームの最外周が当たって固定される固定溝が形成されている加工装置。
  2. リングフレーム上面を吸引保持して該保持手段にフレームユニットを搬送する搬送手段と、該搬送手段を該ウェーハ保持部の保持面に対して直交する方向で昇降する昇降手段と、を備える加工装置であって、
    該搬送手段によりリングフレームを保持し、該昇降手段で該保持手段の上方から下降させ、該保持手段を該保持面の中心を軸に所定の処理を行う方向に回転させ該固定溝がリングフレームを固定した事を認識する固定認識部を備える請求項１記載の加工装置。
  3. 該搬送手段は、該保持面の方向に移動させる移動ユニットを備え、
    該固定溝がリングフレームを固定したとき、フレームユニットの中心と、該保持面の中心とを一致させる請求項２記載の加工装置。
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