JP2010251524A

JP2010251524A - 洗浄機構

Info

Publication number: JP2010251524A
Application number: JP2009099392A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamanaka; 聡山中; Hiroshi Yoshimura; 寛吉村; Takeru Kobayashi; 長小林
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】研磨工具等を囲む筺体内の洗浄を容易に行えるようにする。
【解決手段】洗浄機構２０は、筐体内に配設され、水源３１等に連通する第１の連通路２２ａを有する第１の回転支持部２２と、第１の回転支持部２２によって回転可能に支持され、第１の連通路２２ａに連通する第２の連通路２３ａを有する第１のノズル体２３と、第１のノズル体２３において第１の回転支持部２２を中心として描かれる円の接線方向に開口し、第２の連通路２３ａに連通する第１の噴射口２４と、第１のノズル体２３に配設され、第２の連通路２３ａに連通する第３の連通路を有する第２の回転支持部２５と、第２の回転支持部２５によって回転可能に支持され、第３の連通路に連通する第４の連通路を有する第２のノズル体２６と、第２のノズル体２６において第２の回転支持部２５を中心として描かれる円の接線方向に開口し、第４の連通路に連通する第２の噴射口２７とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のワークを研磨加工する加工装置で用いられる洗浄機構に関する。

半導体ウエーハは、近年の各種電子機器の小型化・薄型化に伴い、より一層の薄化が求められている。そのため、半導体ウエーハの厚さが薄くなった場合、チップ化した後の強度の維持が問題になっている。そこで、研削処理を行った後に加工面をポリッシュやエッチングすることで、研削処理による機械的ダメージを除去する技術が用いられており、研削と研磨の両方の加工を行える加工装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２５２８５３号公報

しかしながら、ドライポリシュと称される研磨パッドを用いた乾式研磨を行う場合、研削や研磨加工をする際に加工雰囲気を囲むチャンバ（筐体）内にコンタミや加工工具の消耗屑（飛散する研磨布）の堆積物が溜まってしまい、洗浄が煩雑であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、研磨工具等を囲む筺体内の洗浄を容易に行うことができる洗浄機構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、本発明にかかる洗浄機構は、ワークを保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段を囲む筺体とを有する加工装置の前記筺体内に水を噴射して該筺体内を洗浄する洗浄機構であって、前記筐体内に配設され、前記水を供給する水源に連通する第１の連通路を有する第１の回転支持部と、該第１の回転支持部によって回転可能に支持され、前記第１の連通路に連通する第２の連通路を有する第１のノズル体と、該第１のノズル体において前記第１の回転支持部を中心として描かれる円の接線方向に開口し、前記第２の連通路に連通する第１の噴射口と、前記第１のノズル体に配設され、前記第２の連通路に連通する第３の連通路を有する第２の回転支持部と、該第２の回転支持部によって回転可能に支持され、前記第３の連通路に連通する第４の連通路を有する第２のノズル体と、該第２のノズル体において前記第２の回転支持部を中心として描かれる円の接線方向に開口し、前記第４の連通路に連通する第２の噴射口と、を有し、前記第１のノズル体は、前記第１の噴射口から噴射する前記水の圧力によって前記第１の回転支持部を回転軸として回転し、前記第２のノズル体は、前記第２の噴射口から噴射する前記水の圧力によって前記第２の回転支持部を回転軸として回転することを特徴とする。

また、本発明にかかる洗浄機構は、上記発明において、前記保持面に保持される被保持面を有する板状のベース部をさらに備え、前記第１の回転支持部は、前記ベース部の前記被保持面の反対面から突出するように設けられて前記ベース部を介して前記筐体内に着脱自在に配設されることを特徴とする。

また、本発明にかかる洗浄機構は、上記発明において、前記第１のノズル体は、前記保持面と平行面内に伸びるように棒状に形成されて中心部が前記第１の回転支持部により回転可能に支持され、前記第１の噴射口は、前記第１のノズル体の先端部に設けられ、前記第２の回転支持部は、前記第１のノズル体の先端部に前記第１の噴射口を避けて配設されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる洗浄機構は、上記発明において、前記水は、エアとの混合体であることを特徴とする。

本発明によれば、研磨工具等を囲む筺体内の洗浄を容易に行うことができる洗浄機構を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる洗浄機構が適用される加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、各部の位置関係等を示すレイアウト図である。図３は、本実施の形態の洗浄機構の構成を示す斜視図である。図４は、変形例の洗浄機構の構成を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態である洗浄機構について図面を参照して説明する。本発明は、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り、例えば乾式研磨以外の加工を行う加工装置にも適用可能である。図１は、本実施の形態にかかる洗浄機構が適用される加工装置の構成例を示す斜視図であり、図２は、各部の位置関係等を示すレイアウト図である。

本実施の形態の加工装置１は、半導体ウエーハ等の円盤状のワークＷの裏面を薄型化のために研削加工するとともに、研削加工されたワークＷの研削面を高精度に平坦化するために研磨加工するものである。本実施の形態の加工装置１は、例えば、ハウジング２と、第１の研削手段３と、第２の研削手段４と、研磨手段５と、ターンテーブル６上に設置された例えば４つの保持手段７と、カセット８，９と、位置合わせ手段１０と、搬入手段１１と、搬出手段１２と、洗浄手段１３と、搬出入手段１４とを主に備えている。

第１の研削手段３は、スピンドルの下端に装着された研削砥石を有する研削ホイールを回転させながら粗研削位置Ｂの保持手段７に保持されたワークＷの裏面（上面）に押圧することによって、ワークＷの裏面を粗研削加工するためのものである。同様に、第２の研削手段４は、スピンドルの下端に装着された研削砥石を有する研削ホイールを回転させながら仕上げ研削位置Ｃに位置する保持手段７に保持された粗研削済みのワークＷの裏面に押圧することによって、ワークＷの裏面を仕上げ研削加工するためのものである。

また、研磨手段５は、スピンドルの下端に装着された研磨パッド等の乾式の研磨工具を回転させながら研磨位置Ｄに位置する保持手段７に保持された仕上げ研削済みのワークＷの裏面に押圧することによって、ワークＷの裏面を研磨加工するためのものである。

ターンテーブル６は、ハウジング２の上面に設けられた円盤状のテーブルであり、水平面内で回転可能に設けられ、適宜タイミングで回転駆動される。このターンテーブル６上には、例えば４つの保持手段７が、例えば９０度の位相角で等間隔に配設されている。これら４つの保持手段７は、上面に真空チャックを備えたチャックテーブル構造のものであり、載置されたワークＷを保持面７ａ上に真空吸着して保持する。これら保持手段７は、研削加工時及び研磨加工時には、鉛直方向を回転軸として回転駆動機構によって水平面内で回転駆動される。このような保持手段７は、ターンテーブル６の回転によって、搬入搬出位置Ａ、粗研削位置Ｂ、仕上げ研削位置Ｃ、研磨位置Ｄ、搬入搬出位置Ａに順次移動される。

カセット８，９は、複数のスロットを有するウエーハ用の収容器である。一方のカセット８は、研削加工前のワークＷを収容し、他方のカセット９は、研磨加工後のワークＷを収容する。また、位置合わせ手段１０は、カセット８から取り出されたワークＷが仮置きされて、その中心位置合わせを行うためのテーブルである。

また、搬入手段１１は、吸着パッドを有して水平面内で回転駆動される搬送アームからなり、位置合わせ手段１０で位置合わせされた研削加工前のワークＷを吸着保持して搬入搬出位置Ａに位置する保持手段７上に搬入する。搬出手段１２は、吸着パッドを有して水平面内で回転駆動される搬送アームからなり、搬入搬出位置Ａに位置する保持手段７上に保持された研磨加工後のワークＷを吸着保持して洗浄手段１３に搬出する。

また、搬出入手段１４は、例えばＵ字型ハンド１４ａを備えるロボットピックであり、Ｕ字型ハンド１４ａによってワークＷを吸着保持して搬送する。具体的には、搬出入手段１４は、研削加工前のワークＷをカセット８から位置合わせ手段１０へ搬出するとともに、研磨加工後のワークＷを洗浄手段１３からカセット９へ搬入する。洗浄手段１３は、研磨加工後のワークＷを洗浄し、研削及び研磨された加工面に付着している研削屑や研磨屑等のコンタミネーションを除去する。

ここで、本実施の形態では、第１，第２の研削手段３，４によりワークＷに対して研削を行う粗研削位置Ｂ、仕上げ研削位置Ｃ周りの領域が研削領域Ｅ１として設定され、研磨手段５によりワークＷに対して研磨を行う研磨位置Ｄ周りの領域が研磨領域Ｅ２として設定されている。そして、研削領域Ｅ１及び研磨領域Ｅ２に対応して少しでも閉塞的となる研削雰囲気及び研磨雰囲気を形成するようにターンテーブル６上の保持手段７を覆う平面的に略Ｌ字状に形成された筐体１５がハウジング２上に設けられている。

このような加工装置１に対して、本実施の形態では、筐体１５内に水を噴射して筐体１５内を洗浄する洗浄機構２０を備えている。図３は、本実施の形態の洗浄機構２０の構成を示す斜視図である。この洗浄機構２０は、円形板状のベース部２１と、第１の回転支持部２２と、第１のノズル体２３と、第１の噴射口２４と、第２の回転支持部２５と、第２のノズル体２６と、第２の噴射口２７と、を有する。

ベース部２１は、保持手段７の保持面７ａと同等の大きさに形成されてこの保持面７ａ上に着脱自在に吸着保持される被保持面２１ａを有する。また、第１の回転支持部２２は、ベース部２１の被保持面２１ａの反対面（上面）の中央から突出するように設けられた円筒状部材である。したがって、第１の回転支持部２２は、ベース部２１を介して保持手段７上に着脱自在に装着されて筐体１５内に配設される。

この第１の回転支持部２２は、水を供給する水源３１に連通する第１の連通路２２ａを有する。ここで、本実施の形態では、水は、エアとの混合体として用いるものであり、第１の連通路２２ａは、エアを供給するエア源３２にも連通している。また、第１の連通路２２ａの一部は、ベース部２１中を水平方向に通るように形成されているが、ベース部２１上面を通るように設けてもよい。

また、第１のノズル体２３は、保持面７ａと平行面内に伸びるように保持面７ａの直径程度の長さの棒状に形成されたもので、中心部が第１の回転支持部２２により水平面内で回転可能に支持されている。この第１のノズル体２３は、第１の連通路２２ａに連通して両端部に向けて延びる第２の連通路２３ａを内部に有する。第１の連通路２２ａと第２の連通路２３ａとの連通部分は、第１のノズル体２３の回転に追従し得る連通構造とされている。

さらに、第１の噴射口２４は、第２の連通路２３ａに連通させて第１のノズル体２３の両端部（先端部）の側面に２個水平に設けられている。これらの第１の噴射口２４は、第１のノズル体２３において第１の回転支持部２２を中心として描かれる円Ｓ１の接線方向に開口するように形成されている。なお、２つの第１の噴射口２４は、第１のノズル体２３において第１の回転支持部２２を中心として点対称をなし、同一回転方向に見て同一方向に開口するように形成されている。

また、第２の回転支持部２５は、棒状の第１のノズル体２３の両端部（先端部）の側面で第１の噴射口２４を避ける位置に２個配設された円筒状部材である。ここで、一方の回転支持部２５は、例えば水平に配設され、他方の回転支持部２５は、例えば第１のノズル体２３に形成された斜面２３ｂを利用して斜め上方に傾斜させて配設されている。また、これらの第２の回転支持部２５は、第２の連通路２３ａに連通する図示しない第３の連通路を内部に有する。

さらに、第２のノズル体２６は、それぞれの第２の回転支持部２５によって回転可能に支持された回転体である。ここで、第２のノズル体２６は、例えば第１のノズル体２３の高さ位置で第２の回転支持部２５を中心として垂直面内で回転し得る大きさの矩形形状に形成されている。また、これらの第２のノズル体２６は、第３の連通路に連通する図示しない第４の連通路を内部に有する。第３の連通路と第４の連通路との連通部分は、第２のノズル体２６の回転に追従し得る連通構造とされている。

そして、第２の噴射口２７は、第４の連通路に連通させて矩形状の第２のノズル体２６の各側面に２個ずつ、合計８個設けられている。これらの第２の噴射口２７は、第１のノズル体２６において第２の回転支持部２５を中心として描かれる円Ｓ２の接線方向に開口するように形成されている。なお、８個の第２の噴射口２７は、第２のノズル体２６において第２の回転支持部２５を中心として点対称をなし、同一回転方向に見て同一方向に開口するように形成されている。

このような構成において、第１の研削手段３や第２の研削手段４によるワークＷの研削加工に並行して、研磨領域Ｅ２では、保持手段７に保持された研削済みのワークＷに対して研磨工具によって研磨加工が行われる。このような研磨加工時においては、研磨領域Ｅ２に対応する研磨雰囲気中には研磨工具の研磨屑（研磨布）が発生する。このような研磨屑等は、加工が進むにつれて筐体１５の内壁に付着したり堆積することとなる。

そこで、適宜のタイミングで洗浄機構２０を用いて筐体１５内の洗浄を行う。筐体１５内の洗浄を行う際には、研削・研磨工程が全て終了した後、開放された搬入搬出位置Ａに位置する保持手段７の保持面７ａ上にベース部２１（洗浄機構２０）を図１中の矢印で示すように載置して吸引保持させる。また、第１の連通路２２ａを水源３１やエア源３２側の配管に接続する。そして、洗浄機構２０を保持した搬入搬出位置Ａの保持手段７をターンテーブル６の回転により筐体１５に覆われた研磨位置Ｄまで移動させる。このように、本実施の形態の洗浄機構２０は、保持手段７に適宜着脱自在な構成とされており、既存の加工装置に適用可能な上に、複数の加工装置に必要時に共用させることができ、経済的である。そして、洗浄機構２０に対して水源３１およびエア源３２から水とエアとの混合体を第１の連通路２２ａを介して供給することで、洗浄を開始させる。

すなわち、第１のノズル体２３は、第１の回転支持部２２を中心として描かれる円Ｓ１の接線方向に形成された第１の噴射口２４から噴射する水とエアとの混合体の圧力によって第１の回転支持部２２を回転軸として図３に矢印で示す反時計方向に回転する。同時に、第２のノズル体２６は、第２の回転支持部２５を中心として描かれる円Ｓ２の接線方向に形成された第２の噴射口２７から噴射する水とエアとの混合体の圧力によって第２の回転支持部２５を回転軸としてそれぞれ図３中に矢印で示す方向に回転する。つまり、第１のノズル体２３、第２のノズル体２６は、特別な回転動力源を用いることなく、ともに噴射する混合体の圧力で回転する。この際、第１のノズル体２３は、棒状に形成されているので、第１の噴射口２４を回転中心から離れた位置に配置させても第１のノズル体２３の重量を軽くすることができ、よって、第１のノズル体２３は噴射する混合体の圧力で回転しやすくなる。

よって、第１のノズル体２３は、供給される混合体の圧力によって自動的に回転しながらその２つの第１の噴射口２４から混合体を筐体１５内に向けて噴射させるので、筐体１５の内壁に付着したり堆積している研磨屑等の洗浄が行われる。同時に、第２のノズル体２６は、供給される混合体の圧力によって自動的に回転しながらその８つの第２の噴射口２７から混合体を筐体１５内に向けて噴射させるので、筐体１５の内壁に付着したり堆積している研磨屑等の洗浄が行われる。

特に、第２のノズル体２６の位置は、第１のノズル体２３の回転に伴って円周上で移動するので、第２のノズル体２６は、場所を変えながら筐体１５内の洗浄を行う。よって、筐体１５内を広範囲に亘って良好に洗浄することができる。さらには、２つの第２の回転支持部２５が第１のノズル体２３の側面に対して異なる角度で取付けられているので、２つの第２のノズル体２６による混合体の噴射方向が異なることとなり、第１のノズル体２３による混合体の噴射方向と併せてあらゆる方向に噴射させることができ、筐体１５内を満遍なく洗浄を行うことができる。なお、第１のノズル体２３に対して第２のノズル体２６は、２個に限らず、３個以上設けるようにしてもよい。また、第２のノズル体２６は、１段構成に限らず、第２のノズル体２６自身にさらに回転支持部によって回転自在に支持されたノズル体を重ね合わせるように付加することで多段に構成してもよい。

さらに、水単独の場合には、水圧を増加させることが難しいが、水とエアとの混合体を用いて第１の噴射口２４および第２の噴射口２７から噴射させているので、高圧エアの併用により水圧の増加が容易となり、回転速度・飛散距離が向上するとともに、水が汚れに衝突するときの衝撃力も大きくなり、洗浄効果を高めることができる。

図４は、洗浄機構２０の変形例を示す斜視図である。本実施の形態では、第２の回転支持部２５を、第１のノズル体２３に対する角度が固定的となるように設けたが、変形例では、第１のノズル体２３の両端部（先端部）に対してねじ２８ａによるねじ込み式の連結体２８を介在させることにより、第２の回転支持部２５を、第１のノズル体２３の先端部にこの第１のノズル体２３に対する角度が調節自在となるように取り付けたものである。すなわち、連結体２８の第１のノズル体２３に対するねじ込み量（締め付け具合）を調整することにより、第１のノズル体２３に対する第２の回転支持部２５の角度を自由に設定することができ、洗浄機構２０を配置する場所に応じて所望の方向に噴射させることができる。なお、図４では連通路の図示を省略しているが、連結体２８は、第２の連通路２３ａと第３の連通路とに連通する図示しない連通路を内部に有する。

１加工装置
７保持手段
７ａ保持面
１５筐体
２０洗浄機構
２１ベース部
２１ａ被保持面
２２第１の回転支持部
２２ａ第１の連通路
２３第１のノズル体
２３ｂ第２の連通路
２４第１の噴射口
２５第２の回転支持部
２６第２のノズル体
２７第２の噴射口
Ｗワーク
Ｓ１，Ｓ２円

Claims

ワークを保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段を囲む筺体とを有する加工装置の前記筺体内に水を噴射して該筺体内を洗浄する洗浄機構であって、
前記筐体内に配設され、前記水を供給する水源に連通する第１の連通路を有する第１の回転支持部と、
該第１の回転支持部によって回転可能に支持され、前記第１の連通路に連通する第２の連通路を有する第１のノズル体と、
該第１のノズル体において前記第１の回転支持部を中心として描かれる円の接線方向に開口し、前記第２の連通路に連通する第１の噴射口と、
前記第１のノズル体に配設され、前記第２の連通路に連通する第３の連通路を有する第２の回転支持部と、
該第２の回転支持部によって回転可能に支持され、前記第３の連通路に連通する第４の連通路を有する第２のノズル体と、
該第２のノズル体において前記第２の回転支持部を中心として描かれる円の接線方向に開口し、前記第４の連通路に連通する第２の噴射口と、
を有し、
前記第１のノズル体は、前記第１の噴射口から噴射する前記水の圧力によって前記第１の回転支持部を回転軸として回転し、前記第２のノズル体は、前記第２の噴射口から噴射する前記水の圧力によって前記第２の回転支持部を回転軸として回転することを特徴とする洗浄機構。
前記保持面に保持される被保持面を有する板状のベース部をさらに備え、
前記第１の回転支持部は、前記ベース部の前記被保持面の反対面から突出するように設けられて前記ベース部を介して前記筐体内に着脱自在に配設されることを特徴とする請求項１に記載の洗浄機構。
前記第１のノズル体は、前記保持面と平行面内に伸びるように棒状に形成されて中心部が前記第１の回転支持部により回転可能に支持され、
前記第１の噴射口は、前記第１のノズル体の先端部に設けられ、
前記第２の回転支持部は、前記第１のノズル体の先端部に前記第１の噴射口を避けて配設されていることを特徴とする請求項２に記載の洗浄機構。
前記水は、エアとの混合体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の洗浄機構。