JP2012004204A

JP2012004204A - パッド洗浄装置およびパッド洗浄方法

Info

Publication number: JP2012004204A
Application number: JP2010135884A
Authority: JP
Inventors: Yoshizo Sato; 吉三佐藤
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】多孔質セラミックで構成された保持パッドを従来よりも高い洗浄力で洗浄する。
【解決手段】保持パッド１の多孔質セラミックで構成された保持部３に対し、水とエアとの混合流体である二流体を噴出させて保持部３内の孔に混入する屑を洗い出す二流体噴出洗浄工程と、保持部３を吸引する吸引洗浄工程とを、一定時間ごとに複数回交互に繰り返して保持部３を洗浄する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハの加工装置に具備されワークを負圧作用で吸着して保持した状態で搬送する搬送用保持パッド等のパッドを洗浄するためのパッド洗浄装置およびパッド洗浄方法に関する。

半導体ウェーハは、近年の各種電子機器の小型化・薄型化に伴い一層の薄化が求められている。そのため、研削によって半導体ウェーハの厚さが１００μｍ以下と比較的薄く加工された場合、チップ化した後の強度の維持が問題になっている。強度の低下は研削処理によって被加工面に残る機械的ダメージが主な原因であるため、研削処理を行った後に被加工面をポリッシュやエッチングすることで機械的ダメージを除去することが行われている。ところで、研削装置等の半導体ウェーハの加工装置においては、径の大きな半導体ウェーハを安全に次工程に搬送する手段として、セラミック等の多孔質体からなる真空吸着パッドを備えた搬送手段を用いることが知られている（特許文献１等参照）。このようなパッドは、製造の過程で孔の中にセラミックの屑等が混入する場合が多く、したがってパッドは超音波洗浄等の手段で洗浄されている。

特開２０００−０２１９５２号公報

しかして、超音波洗浄ではパッド中の孔に混入している屑を十分に洗い出すことができないという問題があった。屑がパッドの孔の中に残留した状態で半導体ウェーハを吸着して搬送すると微小な傷がついて半導体ウェーハの強度が劣化するおそれがあり、この問題は半導体ウェーハが薄ければ薄いほど顕著となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、従来よりも洗浄力が高いパッド洗浄装置およびパッド洗浄方法を提供することにある。

本発明のパッド洗浄装置は、多孔質セラミックで構成された保持部を備えた保持パッドの該保持部に水を供給する水供給路と、前記保持部にエアを供給するエア供給路と、前記保持部に吸引力を伝達する吸引路とを有し、ウェーハ加工装置に用いられる前記保持パッドを洗浄するパッド洗浄装置であって、前記水供給路に接続される水供給源と、前記エア供給路に接続されるエア供給源と、前記吸引路に接続される吸引源と、前記水供給源から前記水供給路を介して前記保持部に水を供給する水弁と、前記エア供給源から前記エア供給路を介して前記保持部にエアを供給するエア弁と、前記吸引路を介して前記保持部に前記吸引力を伝達させる吸引弁と、前記水弁と前記エア弁とを開放して前記吸引弁を閉じた状態を二流体噴出動作とし、該水弁と該エア弁とを閉じて該吸引弁を開放した状態を吸引動作とした場合に、該二流体噴出動作と該吸引動作を一定時間ごとに複数回交互に繰り返す様に該水弁と該エア弁と該吸引弁とを制御する制御部と、を有することを特徴とする。

次に、本発明のパッド洗浄方法は、多孔質セラミックで構成された保持部を備えた保持パッドの該保持部に水を供給する水供給路と、前記保持部にエアを供給するエア供給路と、前記保持部に吸引力を伝達する吸引路とを有する洗浄装置によって、ウェーハ加工装置に用いられる前記保持パッドを洗浄するパッド洗浄方法であって、前記水供給路を介して前記保持部に水を供給するとともに前記エア供給路を介して該保持部にエアを供給することによって二流体噴出洗浄を行う工程と、前記吸引路を介して前記保持部に吸引力を発生させる吸引洗浄を行う工程と、を一定時間ごとに複数回交互に繰り返すことを特徴とする。

本発明で洗浄される保持パッドに吸着して保持されるウェーハの種類は特に限定はされないが、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等からなる半導体ウェーハや、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるウェーハ等が挙げられる。

本発明によれば、従来よりも洗浄力が高いパッド洗浄装置およびパッド洗浄方法が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る洗浄装置の斜視図であって、（ａ）ケースの蓋体が閉じた状態、（ｂ）ケースの蓋体が開いた状態を示している。一実施形態の洗浄装置で洗浄される保持パッドの断面図である。一実施形態の洗浄装置で保持パッドの保持部を吸引洗浄している状態を示す断面図である。一実施形態の洗浄装置の配管図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、一実施形態の洗浄装置１０、および洗浄装置１０で洗浄される保持パッド１を示している。

（１）保持パッド
保持パッド１から先に説明すると、図２に示すように、保持パッド１は円板状の枠体２によって外形が形成されている。枠体２は、ステンレス等の中実な材料によって円板状に形成されたものである。枠体２の下面には、多孔質セラミックで構成された円板状の保持部３が嵌合して固定されている。枠体２の上面には、枠体２の中心から径方向に延びて周縁まで延びる直方体状のブロック部４が固着されている。

ブロック部４内には、ブロック部４の長手方向に延びる吸引路４ａが形成されている。枠体２の上面の中心には吸引孔２ａが形成されており、さらに枠体２の保持部３の上方には、吸引孔２ａに連通する吸引空間２ｂが形成されている。ブロック部４の吸引路４ａは吸引孔２ａに連通しており、したがって吸引空間２ｂは吸引孔２ａを介してブロック部４の吸引路４ａに連通している。

保持パッド１は、図２に示すように保持部３の下面である保持面３ａにウェーハＷを吸着して保持し、ウェーハＷを搬送するように、例えば、ウェーハＷを研削する研削装置等のウェーハ加工装置に設けられた旋回アームにブロック部４が接続されて用いられる。該アームには、ブロック部４の吸引路４ａに連通し、かつ、エアの吸引源に連通する吸引路が形成され、該吸引源が作動することにより、吸引路４ａ、吸引孔２ａ、吸引空間２ｂを経て保持部３内の空気が図２の矢印Ａのように吸引され、保持面３ａに負圧が発生してウェーハＷが保持面３ａに吸着して保持される。保持パッド１に保持されるウェーハＷは、例えば保持パッド１の径と同等の径を有するものとされる。

（２）洗浄装置
（２−１）洗浄装置の構成
続いて、図１に示す洗浄装置１０の構成を説明する。洗浄装置１０は、ケース１１と、ケース１１内に配設された円板状のテーブル２０および供給／吸引管部３０を有している。ケース１１は直方体状のケース本体１２と、ケース本体１２にヒンジ結合されてケース本体１２の上部開口を開閉する蓋体１３とから構成されている。図１（ａ）は蓋体１３が閉じた状態を示し、図１（ｂ）は蓋体１３が開けられた状態を示している。

図１（ｂ）に示すように、ケース本体１２内の上部に、水平なプレート１４を介して上記テーブル２０が固定されている。そしてテーブル２０の周囲の所定箇所に、上下方向に延びる上記供給／吸引管部３０が配設されている。

図３に示すように、テーブル２０の上面には、保持パッド１に対応する凹所２１が形成されている。供給／吸引管部３０の上端にはジョイント部３１が設けられており、このジョイント部３１を介して、保持パッド１のブロック部４が着脱可能に接続されるようになっている。すなわち保持パッド１はブロック部４を介して供給／吸引管部３０のジョイント部３１に接続される。ジョイント部３１を介して供給／吸引管部３０に接続された保持パッド１は、保持部３がテーブル２０の上面に対し同心状に対向配置される。供給／吸引管部３０およびジョイント部３１には、接続されたブロック部４の吸引路４ａに連通する管路３０ａが形成されている。

図１に示すように、ケース本体１２の下部には、供給／吸引管部３０に接続される水供給管部４１とエア供給管部５１が挿入されている。図４に示すように、水供給管部４１は水供給源４０に接続され、エア供給管部５１はエア供給源５０に接続されている。水供給管部４１とエア供給管部５１は合流しており、合流点６０よりも下流側の合流管部６１が供給／吸引管部３０に接続している。合流管部６１には、ソレノイドバルブ（水弁、エア弁）６２が設けられている。水供給管部４１とエア供給管部５１においては、水供給源４０およびエア供給源５０の近傍に、開閉バルブ４２，５２がそれぞれ設けられている。水供給管部４１における開閉バルブ４２と合流点６０との間には上流側より水流量計４３とチェックバルブ４４が設けられており、エア供給管部５１における開閉バルブ５２と合流点６０との間には上流側よりエア流量計５３とチェックバルブ５４が設けられている。

また、エア供給管部５１における開閉バルブ５２とエア流量計５３との間からは吸引用エア供給管部７１が分岐している。この吸引用エア供給管部７１は、ケース本体１２の下部に挿入されたドレイン管７２（図１参照）に接続されている。吸引用エア供給管部７１には、供給／吸引管部３０から分岐した吸引管部（吸引路）７３が合流しており、その合流点が、吸引管部７３を経て供給／吸引管部３０の管路３０ａ内のエアを吸引する吸引源（エジェクター）７０として構成されている。

吸引管部７３の途中には、ソレノイドバルブ（吸引弁）７４が設けられている。このソレノイドバルブ７４を開放し、合流管部６１のソレノイドバルブ６２を閉じた状態で、開閉バルブ５２を開けてエア供給源５０からエア供給管部５１にエアを供給すると、吸引用エア供給管部７１を流れてドレイン管７２から排出されるエアの流れによって吸引管部７３が負圧となり、この吸引管部７３の負圧が供給／吸引管部３０に伝達して管路３０ａ内のエアが吸引される。

図４に示した各バルブ４２，５２，６２，７４の開閉動作を含む当該洗浄装置１０の動作は制御部８０によって制御され、制御部８０への制御プログラム等の入力は、蓋体１３の上面に設けられた操作パネル８１を用いて行われる（図１（ａ）参照）。

図４において示される各管部のうち、水または水とエアを保持パッド１に向けて供給する経路が一点鎖線、エアを保持パッド１に向けて供給する経路が実線、保持パッド１の保持部３を吸引する経路が破線で示されている。本実施形態では、水供給管部４１、合流管部６１および供給／吸引管部３０により本発明の水供給路が構成され、エア供給管部５１、合流管部６１および供給／吸引管部３０により本発明のエア供給路が構成され、供給／吸引管部３０と吸引管部７３とにより本発明の吸引路が構成されている。

（２−２）洗浄装置の動作
次に、上記構成の洗浄装置１０によって保持パッド１を洗浄する動作例を説明する。洗浄装置１０の動作は上記のように制御部８０で制御され、該動作例は、本発明のパッド洗浄方法を含んでいる。

はじめに、図３に示すように、オペレータにより保持パッド１のブロック部４を供給／吸引管部３０のジョイント部３１に接続して保持パッド１を洗浄装置１０にセットし、蓋体１３を閉じる。なお、この場合には保持パッド１にダミーウェーハＷ１を吸着して保持しながら洗浄するものとし、そのダミーウェーハＷ１をテーブル２０の凹所２１に予め載置しておく。

次いで、以下のようにして制御部８０による制御が開始される。図４において、合流管部６１のソレノイドバルブ６２を開放し、かつ吸引管部７３のソレノイドバルブ７４を閉じてから、水供給管部４１とエア供給管部５１の各開閉弁４２，５２を開き、二流体噴出動作が行われる（二流体噴出洗浄を行う工程）。

二流体噴出動作では、水供給源４０から供給される水が水供給管部４１を通って合流管部６１のソレノイドバルブ６２に至り、エア供給源５０から供給されるエアがエア供給管部５１を通って合流管部６１のソレノイドバルブ６２に至る。水とエアは合流点６０で合流し、ソレノイドバルブ６２を通過することにより混合してミスト状となった流体（水とエアの二つの流体の混合流体、すなわち二流体）となる。この二流体が、供給／吸引管部３０を通って保持パッド１のブロック部４の吸引路４ａ、吸引孔２ａから吸引空間２ｂに至って保持部３に噴出される。保持部３に噴出される二流体は保持部３の孔を通過して保持面３ａから排出されるが、保持部３を通過する間に孔に混入しているセラミックの屑等が洗い出されて洗浄される。保持部３から排出される水は、ドレイン管７２からケース１１の外部に排出される。

二流体噴出動作時の、水供給源４０から供給される水の圧力および流量と、エア供給源５０から供給されるエアの圧力および流量は、適切な二流体が生成されるように適宜に設定されるが、例えば、水は圧力が０．３ＭＰａで流量が１Ｌ／ｍｉｎ、エアは圧力が０．５ＭＰａで流量が６Ｌ／ｍｉｎといった条件とされる。水の流量は水流量計４３を確認しながら制御され、エアの流量はエア流量計５３を確認しながら制御される。また、水とエアの圧力は、図示せぬそれぞれの圧力計で確認しながら制御される。

上記二流体噴出動作が一定時間なされると、合流管部６１のソレノイドバルブ６２を閉じて二流体噴出動作を一旦停止し、吸引管部７３のソレノイドバルブ７４を開放して、吸引動作が行われる（吸引洗浄を行う工程）。

エア供給源５０から供給されたエアは吸引用エア供給管部７１に分岐して流入し、吸引源７０を通ってドレイン管７２からケース１１の外部に排出されるが、このエアの流れにより、吸引管部７３のソレノイドバルブ７４よりも吸引源７０側の部分は負圧となっている。吸引動作ではソレノイドバルブ７４が開放していることから、該負圧が供給／吸引管部３０に伝達する。このため、供給／吸引管部３０の管路３０ａ内のエアが吸引され、さらに、保持パッド１のブロック部４の吸引路４ａ、吸引孔２ａから吸引空間２ｂに負圧が伝達して保持部３に吸引力が発生する。

これにより、上記二流体が噴出されることで保持部３内に残存していた水分は吸引されて図３の矢印Ｂに示すように供給/吸引管部３０を流れていき、吸引管部７３を経てドレイン管７２から排出される。保持パッド１の保持部３の孔に屑が残存していると、その屑は水分とともに吸引され、保持部３が洗浄される。なお、この吸引洗浄の際には、図３に示すようにダミーウェーハＷ１は保持面３ａに吸着する。

制御部８０は、以上の二流体噴出動作と吸引動作を一定時間ごとに複数回交互に繰り返すように、各ソレノイドバルブ６２，７４の開閉状態を制御する。各動作に費やす時間および繰り返し回数は任意であるが、例えば、二流体噴出動作を３０秒行い、次に吸引動作を３０秒行うことを１セットとし、これを１０００セット行うといった洗浄動作が行われる。

（２−３）洗浄装置の効果
本実施形態の洗浄装置１０によれば、保持パッド１の保持部３に水とエアの混合流体である二流体を噴出して保持部３を洗浄する二流体噴出洗浄を行う工程と、保持部３を吸引する吸引洗浄を繰り返し交互に行うことにより、保持部３の孔に混入している屑を効果的に除去して洗浄することができる。そしてその洗浄力は、従来の超音波洗浄等の洗浄方法と比べると高く、多孔質セラミックで構成されたパッドを洗浄するものとして有効である。そして、このように洗浄された保持パッド１を用いた搬送手段においては、ウェーハを傷つけることなく搬送することができる。

１…保持パッド
３…保持部
１０…パッド洗浄装置
３０…供給／吸引管部（水供給路、エア供給路）
４０…水供給源
４１…水供給管部（水供給路）
５０…エア供給源
５１…エア供給管部（エア供給路）
６１…合流管部（水供給路、エア供給路）
６２…ソレノイドバルブ（水弁、エア弁）
７０…吸引源
７３…吸引管部（吸引路）
７４…ソレノイドバルブ（吸引弁）
８０…制御部
Ｗ…ウェーハ

Claims

多孔質セラミックで構成された保持部を備えた保持パッドの該保持部に水を供給する水供給路と、前記保持部にエアを供給するエア供給路と、前記保持部に吸引力を伝達する吸引路とを有し、ウェーハ加工装置に用いられる前記保持パッドを洗浄するパッド洗浄装置であって、
前記水供給路に接続される水供給源と、
前記エア供給路に接続されるエア供給源と、
前記吸引路に接続される吸引源と、
前記水供給源から前記水供給路を介して前記保持部に水を供給する水弁と、
前記エア供給源から前記エア供給路を介して前記保持部にエアを供給するエア弁と、
前記吸引路を介して前記保持部に前記吸引力を伝達させる吸引弁と、
前記水弁と前記エア弁とを開放して前記吸引弁を閉じた状態を二流体噴出動作とし、該水弁と該エア弁とを閉じて該吸引弁を開放した状態を吸引動作とした場合に、該二流体噴出動作と該吸引動作を一定時間ごとに複数回交互に繰り返す様に該水弁と該エア弁と該吸引弁とを制御する制御部と、
を有することを特徴とするパッド洗浄装置。
多孔質セラミックで構成された保持部を備えた保持パッドの該保持部に水を供給する水供給路と、前記保持部にエアを供給するエア供給路と、前記保持部に吸引力を伝達する吸引路とを有する洗浄装置によって、ウェーハ加工装置に用いられる前記保持パッドを洗浄するパッド洗浄方法であって、
前記水供給路を介して前記保持部に水を供給するとともに前記エア供給路を介して該保持部にエアを供給することによって二流体噴出洗浄を行う工程と、
前記吸引路を介して前記保持部に吸引力を発生させる吸引洗浄を行う工程と、
を一定時間ごとに複数回交互に繰り返すことを特徴とするパッド洗浄方法。