JP7365160B2 - スピナー乾燥装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ワークに付着している水分等を遠心力で飛ばして除去しワークを乾燥させるスピナー乾燥装置に関する。
従来、半導体ウエハ等のワークをスピナーテーブルで保持して回転させるスピナー乾燥装置が知られている。この種のスピナー乾燥装置では、スピナーテーブルの保持面上に載置されたワークを真空吸着して保持し、スピナーテーブルの回転によってワークを回転させる。そして、ワークの表面に付着している洗浄水等を遠心力で飛ばして除去し、ワークを乾燥させる。
例えば、特許文献１には、ウエハを保持するスピナーテーブルを備えたスピナー装置が開示されている。同文献に開示されたスピナー装置のスピナーテーブルは、円盤状の回転プレートを有する。ウエハは、この回転プレートの上面側に保持される。
回転プレートの下面側には、回転シャフトの上端側が接続されている。一方、回転シャフトの下端側は、モータと連結されている。回転シャフトを介してモータから伝達される回転力によって、回転プレートは、ウエハを保持した状態で回転する。
また例えば、特許文献２には、内部に無数の気孔を有する多孔質材からなる円板状の吸着部を備えたスピナーテーブルを有するスピナー式洗浄装置が開示されている。スピナーテーブルの吸着部の上面が、ワークを吸着して保持する保持面として構成されている。
同文献に開示されたスピナー式洗浄装置は、スピナーテーブルに保持されたワークに向けて乾燥用エアを噴出するエアノズルと、そのエアノズルに乾燥エアを供給するエア供給手段と、を具備している。
保持面に保持されているワークを該保持面より離反させる時に、エア供給手段から送られるエアは、吸着部内を通って保持面からワークに向けて噴き出される。この噴き上げエアにより、ワークは、保持面から噴き上げられる作用を受け、スピナーテーブルから離反する。
特開２０１５－２０７７４４号公報 特開２０１０－１２３８５８号公報
しかしながら、上記した従来技術のスピナー乾燥装置では、ワークの吸着面近傍に残存する水分を減らして乾燥効率を向上させるために改善すべき点があった。
具体的には、従来技術のスピナーテーブルでは、ワークを保持する吸着面において水残りが発生し易いという問題点があった。吸着面に水分が残存していると、ワークの回転により水を飛ばす乾燥工程が終了した後にワークをスピナーテーブルの吸着面から離反した際、吸着面に残った水分が飛散して、乾燥工程で乾燥されたワークに水分が再付着してしまう。
また、従来技術の真空吸着手段では、スピナーテーブルの回転中にワークが離反しないよう真空に近い状態でワークを強固に保持しており、真空吸着手段を停止して真空引きを停止しても、吸着面に真空部が残り、ウエハを吸着した状態になっている。そのため、乾燥工程後にスピナーテーブルからワークを離反する工程が容易ではなかった。
従来技術の真空吸着手段では、吸着されていたワークを乾燥工程後に離反するためには、特許文献２に開示されているように、スピナーテーブルの吸着面に空気を供給するエア供給手段が必要であった。即ち、ワーク吸着用の空気を吸引するための吸着回路と、ワーク離反用の空気を供給するためのリフト回路と、を有する複雑な構成の空気供給装置が必要であった。
また、特許文献２に開示されているようにワークを吸着保持していた吸着面に離反のための空気を噴出する方法では、空気配管内等に残存した水分が乾燥工程後ワーク面に再度噴き付けられて付着してしまうという問題点もある。
また、スピナーテーブルで吸着して保持する前に、ワークの吸着面側に空気を噴き付けて水分を噴き飛ばす方法も考えられる。しかしながら、空気を噴き付けるための空気供給装置が必要であると共に、空気を噴き付ける工程の後にワークを吸着して回転させる工程を行うことになり、乾燥工程に長時間を要する。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ワークの吸着を改善して吸着面の水残りを無くし、乾燥工程の短時間化と装置構造の簡素化を図ることができるスピナー乾燥装置を提供することにある。
本発明のスピナー乾燥装置は、回転するスピナーテーブルと、前記スピナーテーブルに設けられてワークを保持する吸着面を有するスピナーテーブルパッドと、前記吸着面から流体を吸引して前記ワークを前記吸着面に吸着する真空吸引手段と、を有し、前記吸着面には、前記真空吸引手段につながり前記真空吸引手段によって吸引される前記流体が流れる吸引口と、前記ワーク方向に開口し前記吸引口につながり前記流体が流れる吸引溝と、が形成されており、前記吸引溝は、一端が前記スピナーテーブルパッドの周縁から外側に開口しており、前記ワークを前記吸着面に吸着する際、前記ワークの前記吸着面近傍に付着していた水分を前記吸引溝及び前記吸引口を経由して吸引除去することを特徴とする。
本発明のスピナー乾燥装置によれば、回転するスピナーテーブルに設けられたスピナーテーブルパッドのワークを保持する吸着面には、真空吸引手段につながり真空吸引手段によって吸引される流体が流れる吸引口と、ワーク方向に開口し吸引口につながり流体が流れる吸引溝と、が形成されている。そして、ワークを吸着面に吸着する際、ワークの吸着面近傍に付着していた水分を吸引溝及び吸引口を経由して吸引除去する。このような構成により、ワークを回転させて遠心力で水分等を飛ばして除去する乾燥工程を行う際に、ワークを保持している吸着面近傍の水残りが無い乾燥工程を短時間で効率良く実行することができる。
具体的には、ワークをスピナーテーブルパッドに吸着する前に、ワークの吸着面近傍から水分を噴き飛ばすための空気噴き付け工程等を実行する必要がなく、その工程のための空気供給装置が不要になる。また、空気噴き付け工程が不要になることから、乾燥工程の時間を短縮することができる。
また、ワークに残存する水分が無くなるので、ワークを回転させて乾燥し、スピナーテーブルパッドから離反した後に、ワークに向かって改めて乾燥用の空気噴出をする必要がない。そのため、このような空気噴出を行うための空気供給装置が不要になると共に、乾燥工程の時間を短縮することができる。
また、本発明のスピナー乾燥装置によれば、前記吸着面には、前記ワーク方向に開口し前記スピナーテーブルパッドの回転中心近傍から両端が回転半径方向に延在する直線状の吸引凹部が形成されており、前記吸引口は、前記吸引凹部に形成されており、前記吸引溝は、前記吸引凹部と交差する方向に延在して前記吸引凹部につながっていても良い。これにより、スピナーテーブルパッドの吸着面にワークを好適に吸着して保持することができると共に、吸着面に保持されたワークの吸着面近傍に付着している水分を効率良く吸引して除去することができる。
また、本発明のスピナー乾燥装置によれば、前記吸引溝は、一端が前記スピナーテーブルパッドの周縁から外側に開口しており、前記吸引凹部は、両端部が前記スピナーテーブルパッドの周縁から外側に開口していなくても良い。このような構成により、スピナーテーブルパッドの周縁に開口する吸引溝の一端から空気を吸引して、その空気流によって、ワークに付着している水分を吸引溝の他端が開口する吸引凹部に向かって効率良く噴き流すことができる。そして、吸引溝を介して空気と共に噴き流された水分を、吸引凹部に形成されている吸引口を経由して吸引して除去することができる。
また、吸引溝の一端がスピナーテーブルパッドの周縁から外側に開口しているので、回転による乾燥工程が完了した後には、真空吸引手段による吸引を停止することにより、吸引溝内及び吸引凹部内の圧力はスピナーテーブルパッド外部の圧力と等しくなる。よって、スピナーテーブルパッドによるワークを吸着する力が無くなり、ワークをスピナーテーブルパッドから容易に離反できるようになる。これにより、乾燥工程後の離反工程の時間を短縮することができる。また、ワークをスピナーテーブルパッドから離反する空気を供給するリフト回路を設ける必要がなくなる。よって、乾燥工程の効率を高めると共に、スピナー乾燥装置の生産性を高めることができる。
また、本発明のスピナー乾燥装置によれば、前記吸引口は、前記スピナーテーブルパッドの回転中心よりも回転半径方向外側に形成されても良い。これにより、回転による遠心力では除去が難しい回転中心近傍に付着している水分を、真空吸引手段による吸引空気によって吸引口まで流して吸引除去することができる。よって、乾燥効率が向上し、乾燥工程の時間を短縮することができる。
本発明の実施形態に係るスピナー乾燥装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の実施形態に係るスピナー乾燥装置のスピナーテーブルパッドの平面図である。 本発明の実施形態に係るスピナー乾燥装置のスピナーテーブルパッド付近を示す拡大正面図である。
以下、本発明の実施形態に係るスピナー乾燥装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るスピナー乾燥装置１の概略構成を示す正面図である。
図１を参照して、スピナー乾燥装置１は、例えば、半導体ウエハ等のワークＷを回転させて、付着している洗浄用の純水等を遠心力で飛ばして、乾燥させる装置である。ワークＷは、円板状や四角形板状の加工対象材料であり、例えば、近年大型化が進められているＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＷＬＰを更に大型化した大型実装基板であるＰＬＰ（Ｐａｎｅｌ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）、パッケージ基板、その他の積層基板、半導体基板、コンデンサ等の素子用の基板等であっても良い。
スピナー乾燥装置１は、回転するスピナーテーブル１０と、スピナーテーブル１０の上面に設けられたスピナーテーブルパッド１１と、ワークＷを吸着するための真空吸引手段としてのバキュームポンプ３０と、スピナーテーブル１０を回転させる駆動源であるモータ２８と、を有する。
スピナーテーブル１０は、上方から載置されるワークＷを支持する部材であり、平面視略円状の形態をなし、その円形状の中心を軸として、吸着されるワークＷと共に、略水平方向に回転する。
スピナーテーブル１０の主軸である軸１９は、ロータリージョイント２４を介して軸２５に回転動力伝達可能に連結されている。軸２５は、カップリング２６を介して回転動力伝達可能にモータ２８のモータ軸２９に連結されている。即ち、スピナーテーブル１０は、モータ２８を駆動源として回転する。
スピナーテーブル１０の上面に設けられたスピナーテーブルパッド１１は、例えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂）、塩化ビニル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂材料から形成され、平面視略円状の形態をなす。
スピナーテーブルパッド１１は、ワークＷを吸着保持する部材であり、ワークＷと共に回転する。具体的には、スピナーテーブルパッド１１の上面がワークＷを保持する吸着面１２となる。
ロータリージョイント２４は、スピナーテーブル１０の主軸となる軸１９及び軸２５を回転自在に支え、ワークＷ側から流れる流体、即ち空気及びワークＷに付着していた水分等、をスピナーテーブルパッド１１からバキュームポンプ３０側に流す経路を形成する継手である。
ロータリージョイント２４の流体口には、流体を流す経路となるエア配管３１が接続され、エア配管３１は、バキュームポンプ３０に接続されている。エア配管３１には、ワークＷから吸引した水分を空気と分離する図示しない気液分離装置が設けられても良い。
モータ２８は、スピナーテーブル１０を回転させる駆動源である。前述のとおり、モータ２８の出力軸であるモータ軸２９は、カップリング２６、軸２５及びロータリージョイント２４の動作軸を介してスピナーテーブル１０の回転主軸である軸１９に連結されている。
ここで、モータ２８によって駆動されるスピナーテーブル１０の回転数は、６０～３０００ｒ．ｐ．ｍ．、好ましくは、１５００～２５００ｒ．ｐ．ｍ．である。このような高速回転により短時間で効率的な乾燥工程を実行することができる。
ロータリージョイント２４及びモータ２８は、支持台３５に固定され支持されている。支持台３５の上部であって、スピナーテーブル１０の下方には、ワークＷからの水分を受け流す排水ケース２０が設けられている。排水ケース２０は、ワークＷから飛散する水分を受け取る略カップ状の部材である。
排水ケース２０の周縁部には、回転するワークＷから遠心力によって飛ばされた水分を受け取る壁部２２が形成されている。壁部２２は略円筒状の形態をなし、その上端近傍には、回転中心方向に延在する略環状円板形の上縁部２３が形成されている。排水ケース２０の底部には、ワークＷから飛散した水分を排出するための排水口２１が形成されている。排水口２１には図示しない排水管が接続され、排水ケース２０に集まった水分は排水管を経由して図示しない排水容器等へ排出される。
また、スピナー乾燥装置１は、乾燥用の空気を供給する空気供給装置３２と、空気供給装置３２からの空気をワークＷの上面に吹き付けるエアノズル３３と、を備えていても良い。これにより、乾燥工程の更なる効率化を図ることができる。
図２は、スピナーテーブルパッド１１の平面図であり、吸着面１２を上方から見た図である。
図２に示すように、スピナーテーブルパッド１１の吸着面１２には、スピナーテーブルパッド１１の径方向に延在する略直線状の吸引凹部１４と、吸引凹部１４に交差して水平方向に延在する吸引溝１３と、吸引凹部１４に形成されて真空吸引手段としてのバキュームポンプ３０（図１参照）につながる吸引口１５と、が形成されている。
吸引凹部１４は、吸着面１２の上方、即ちワークＷの方向、に向かって開口する凹部であり、スピナーテーブルパッド１１の回転中心近傍から両端が回転半径方向に略直線状に延在する。吸引凹部１４の凹部形状は特に限定されるものではないが、吸引凹部１４は、例えば、断面略Ｖ字状の溝形状であっても良い。ワークＷを吸着する際、吸引凹部１４は、バキュームポンプ３０によって吸引される流体、即ち空気及びワークＷに付着していた水分等、が流れる流路となる。
吸引溝１３は、吸着面１２の上方、即ちワークＷの方向、に向かって開口する凹部である。吸引溝１３は、吸引凹部１４に交差する方向に略直線状に延在し、その一端はスピナーテーブルパッド１１の周縁から外側に開口しており、他端は吸引凹部１４に開口している。即ち、吸引溝１３は、スピナーテーブルパッド１１の外部から吸引凹部１４の内部に流体が流通可能に形成されている。
吸引溝１３は、複数本形成されている。具体的には、スピナーテーブルパッド１１の回転中心付近を通り略直線状に延在する吸引凹部１４の両側に、一端がスピナーテーブルパッド１１の外周に開口して他端が吸引凹部１４につながる複数本の吸引溝１３が略平行に形成されている。
ワークＷを吸着する際、吸引溝１３は、バキュームポンプ３０によって吸引される流体、即ち空気及びワークＷに付着していた水分等、が流れる流路となる。
吸引口１５は、吸引凹部１４の底面に形成されている。詳しくは、吸引口１５は、スピナーテーブルパッド１１の回転中心から回転半径方向外側にずれた２か所に形成されている。
吸引口１５は、バキュームポンプ３０につながり、ワークＷを吸着する際、バキュームポンプ３０によって吸引される流体、即ち空気及びワークＷに付着していた水分等、が流れる流路となる。
即ち、ワークＷに付着している洗浄用の純水等は、吸引溝１３及び吸引凹部１４を流れる吸着用の空気によって飛ばされて、その吸着用の空気と共に吸引溝１３から吸引凹部１４及び吸引口１５を経由して流されて除去される。
図３は、スピナー乾燥装置１のスピナーテーブルパッド１１付近を示す拡大正面図である。図３において、スピナーテーブル１０については概略形状を断面で示している。
図３に示すように、スピナーテーブル１０の上面には、スピナーテーブルパッド１１が嵌められる嵌合凹部１７が形成されている。嵌合凹部１７は、スピナーテーブル１０本体の円形状と同心の平面視略円状の形態をなす。スピナーテーブルパッド１１は、底面側がスピナーテーブル１０の嵌合凹部１７に嵌め込まれ、図示しないボルト等によって固定されている。
スピナーテーブルパッド１１の吸着面１２には、前述のとおり、複数の吸引溝１３が形成されている。吸引溝１３の断面形状は、略Ｖ字状である。吸引溝１３の深さは、吸引凹部１４の深さよりも浅く、具体的には、０．０１～１ｍｍ、好ましくは、０．０５～０．５ｍｍである。このように吸引溝１３が好適な形状及び深さで形成されることにより、バキュームポンプ３０による流体の吸引でワークＷを吸着して回転に耐え得る強さで保持することができる。
具体的には、吸引溝１３からスピナーテーブルパッド１１外部の空気が流れ込んでも、スピナーテーブルパッド１１の吸着面１２は十分な真空度を維持することができ、遠心力によるワークＷの外れはない。
また、吸引溝１３を好適な形状にすることにより、流路断面積を好適な大きさとして、吸引溝１３を流れる空気の速度を適切な状態とし、ワークＷに付着していた水分を、吸引溝１３を流れる空気によって押し流すことができる。
前述のとおり、スピナーテーブルパッド１１の吸着面１２の回転中心付近には、略直線状に延在する凹部である吸引凹部１４が形成されており、吸引凹部１４には、流体の流路となる吸引口１５が形成されている。詳しくは、吸引口１５は、吸引凹部１４からスピナーテーブルパッド１１の下面に貫通するよう形成されている。
スピナーテーブルパッド１１の下面には、流体の流路となる凹部である吸引経路１６が形成されている。吸引経路１６は、スピナーテーブルパッド１１の回転中心近傍を通る略直線状の凹部であり、両端近傍が吸引口１５につながっている。そして、スピナーテーブルパッド１１がスピナーテーブル１０の嵌合凹部１７に嵌められた状態において、吸引経路１６は、スピナーテーブル１０の回転中心近傍に形成された吸引経路１８につながる流体の流路を形成する。
図１から図３を参照して、上述の構成により、ワークＷを吸着する際には、スピナーテーブルパッド１１の外部から、吸引溝１３、吸引凹部１４、吸引口１５、吸引経路１６、吸引経路１８、ロータリージョイント２４及びエア配管３１を経由してバキュームポンプ３０につながる流体の流路が形成される。
ワークＷを回転させて遠心力で水分等を飛ばして除去する乾燥工程を行う際には、バキュームポンプ３０を稼働することにより、ワークＷをスピナーテーブルパッド１１の吸着面１２に吸着させて保持することができる。
吸引溝１３の一端はスピナーテーブルパッド１１の外周に開口しているので、ワークＷを吸着保持している状態においても、スピナーテーブルパッド１１の外周から吸引溝１３、吸引凹部１４及び吸引口１５を経由してバキュームポンプ３０に吸引される空気の流れが継続する。
上記の空気の流れによって、ワークＷを保持している吸着面１２近傍において、ワークＷに付着していた水分が流されて空気と共に吸引される。即ち、ワークＷを吸着面１２に吸着する際、ワークＷの吸着面近傍に付着していた水分を吸引溝１３、吸引凹部１４及び吸引口１５を経由して吸引除去することができる。よって、水残りが無い乾燥工程を短時間で効率良く実行することができる。
例えば、スピナー乾燥装置１を使用した乾燥工程の試験では、ワークＷを直径３００ｍｍ、厚み約８００μｍのシリコンウエハとし、ワークＷの表裏に純水をスプレーした後、回転速度２５００ｒ．ｐ．ｍ．で回転させて乾燥工程を実行し、乾燥時間３０～４５秒で全く問題のない良好な乾燥結果が得られた。また、乾燥工程後のワークＷの離反も、バキュームポンプ３０を停止することにより、問題無く容易に行うことができた。
また例えば、ワークＷとしてＰＬＰ基板を想定した５００ｍｍ×５００ｍｍのアクリル板を用いた試験では、純水をスプレーした後に回転速度５００～２０００ｒ．ｐ．ｍ．で回転させる乾燥工程において、乾燥時間９０～１２０秒で良好な乾燥結果が得られている。また、乾燥工程後にバキュームポンプ３０を停止することにより、ワークＷの離反工程も容易に実行することができた。
このようにスピナー乾燥装置１によれば、短時間で効率良く乾燥工程を実行することができる。そして、ワークＷをスピナーテーブルパッド１１に吸着する前に、従来技術では必要であったワークＷの吸着面１２近傍から水分を噴き飛ばす空気噴き付け工程等を実行する必要がなく、その工程のための空気供給装置が不要になる。また、空気噴き付け工程が不要になることから、乾燥工程の時間を短縮することができる。
また、回転による乾燥工程中も吸着面１２における吸引空気の流れが継続して、ワークＷに残存する水分が無くなる。そのため、ワークＷを回転させて乾燥し、スピナーテーブルパッド１１から離反した後に、ワークＷに向かって改めて乾燥用の空気噴出をする必要がない。よって、ワークＷを離反した後に空気噴出乾燥を行う空気供給装置が不要になると共に、乾燥工程の時間を短縮することができる。
また、吸引溝１３の一端がスピナーテーブルパッド１１の周縁から外側に開口しているので、回転による乾燥工程が完了した後には、バキュームポンプ３０による吸引を停止することにより、吸引溝１３内及び吸引凹部１４内の圧力はスピナーテーブルパッド１１外部の圧力と等しくなる。
よって、スピナーテーブルパッド１１によるワークＷを吸着する力が無くなり、ワークＷをスピナーテーブルパッド１１から容易に離反できるようになる。これにより、乾燥工程後の離反工程の時間を短縮することができる。
また、ワークＷをスピナーテーブルパッド１１から離反するために空気を供給するリフト回路を設ける必要がなくなる。即ち、真空回路は、バキュームポンプ３０による吸引を行う１回路のみで良いことになる。よって、本実施形態によれば、乾燥工程の効率が高く、且つ構造を簡素化した生産性に優れたスピナー乾燥装置１が得られる。
また、スピナー乾燥装置１によれば、吸引口１５は、スピナーテーブルパッド１１の回転中心よりも回転半径方向外側に形成されている。これにより、回転による遠心力では除去が難しい回転中心近傍に付着している水分を、バキュームポンプ３０による吸引空気によって吸引口１５まで流して吸引除去することができる。よって、乾燥効率が向上し、乾燥工程の時間を短縮することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。
１ スピナー乾燥装置
１０ スピナーテーブル
１１ スピナーテーブルパッド
１２ 吸着面
１３ 吸引溝
１４ 吸引凹部
１５ 吸引口
１６ 吸引経路
１７ 嵌合凹部
１８ 吸引経路
１９ 軸
２０ 排水ケース
２１ 排水口
２２ 壁部
２３ 上縁部
２４ ロータリージョイント
２５ 軸
２６ カップリング
２８ モータ
２９ モータ軸
３０ バキュームポンプ
３１ エア配管
３２ 空気供給装置
３３ エアノズル
３５ 支持台

Claims (4)

  1. 回転するスピナーテーブルと、
    前記スピナーテーブルに設けられてワークを保持する吸着面を有するスピナーテーブルパッドと、
    前記吸着面から流体を吸引して前記ワークを前記吸着面に吸着する真空吸引手段と、を有し、
    前記吸着面には、前記真空吸引手段につながり前記真空吸引手段によって吸引される前記流体が流れる吸引口と、前記ワーク方向に開口し前記吸引口につながり前記流体が流れる吸引溝と、が形成されており、
    前記吸引溝は、一端が前記スピナーテーブルパッドの周縁から外側に開口しており、
    前記ワークを前記吸着面に吸着する際、前記ワークの前記吸着面近傍に付着していた水分を前記吸引溝及び前記吸引口を経由して吸引除去することを特徴とするスピナー乾燥装置。
  2. 前記吸着面には、前記ワーク方向に開口し前記スピナーテーブルパッドの回転中心近傍から両端が回転半径方向に延在する直線状の吸引凹部が形成されており、
    前記吸引口は、前記吸引凹部に形成されており、
    前記吸引溝は、前記吸引凹部と交差する方向に延在して前記吸引凹部につながっていることを特徴とする請求項１に記載のスピナー乾燥装置。
  3. 前記吸引凹部は、両端部が前記スピナーテーブルパッドの周縁から外側に開口していないことを特徴とする請求項２に記載のスピナー乾燥装置。
  4. 前記吸引口は、前記スピナーテーブルパッドの回転中心よりも回転半径方向外側に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のスピナー乾燥装置。
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