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θ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θ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θ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θ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θにさらに角度θを追加してスピンナーテーブル92が回転される。
角度θにさらに角度θだけスピンナーテーブル92が回転される途中の角度θ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θまでの回転途中の角度θ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θまでの残りの回転角度θ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θからさらに角度θだけ回転し、合計角度θ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θ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θ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θ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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