JP2016115776A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被洗浄物が反っている場合にも下面側を適切に洗浄できる洗浄装置を提供する。【解決手段】円盤状の被洗浄物（１１）の下面側を洗浄する洗浄装置（４４）であって、被洗浄物を保持して回転させる回転保持手段（５０）と、被洗浄物の下面側を洗浄する洗浄手段（５２）と、を備え、洗浄手段は、円筒状の洗浄部材（７０）と、洗浄部材に洗浄液を供給する洗浄液供給手段（７８）と、洗浄部材の一端側に連結され洗浄部材を回転させる洗浄部材回転モータ（７４）と、洗浄部材の他端側を支持する軸受け部材（７６）と、洗浄部材回転モータと軸受け部材とを下方から支持する支持部材（８２）と、支持部材の下方に接続され、洗浄部材の一端側と他端側とが被洗浄物の下面に合わせて上下動するように支持部材を支えるとともに、洗浄部材の全体を上下に移動させる上下動手段（８４）と、を備える構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、円盤状の被洗浄物を洗浄する洗浄装置に関する。

ストリートと呼ばれる分割予定ラインで区画された表面側の複数の領域に、それぞれＩＣ等のデバイスが形成された半導体ウェーハは、例えば、切削ブレードを備える切削装置で各デバイスに対応する複数の半導体チップへと分割され、電子機器等に組み込まれる。

上述した半導体チップの絶縁性を確保するために、半導体ウェーハの表面（又は裏面）を樹脂膜で被覆することがある（例えば、特許文献１参照）。この樹脂膜は、例えば、原料となる液状の樹脂を半導体ウェーハの表面（又は裏面）に塗布し、硬化させることによって形成される。

特開２０００−１７３９５４号公報

ところで、切削装置や研削装置に代表される加工装置では、加工時に発生する異物が半導体ウェーハに固着しないように、純水等を絶えず供給して半導体ウェーハの上面側を濡れた状態に保っている。一方、保持機構であるチャックテーブルと接触する半導体ウェーハの下面側を濡れた状態に保つのは容易でない。

そのため、加工時に露出しない半導体ウェーハの下面側には異物が固着し易くなっていた。このような経緯から、半導体ウェーハの洗浄時には、円筒状のスポンジブラシを回転させながら半導体ウェーハの下面に接触させている。これにより、半導体ウェーハの下面に固着した異物をスポンジブラシで擦って除去できる。

しかしながら、液状の樹脂を塗布して硬化させる上述の方法で半導体ウェーハの表面（又は裏面）に樹脂膜を形成すると、樹脂の硬化に伴う収縮作用によって半導体ウェーハが反ってしまう。その結果、スポンジブラシで下面側を十分に擦ることができなくなって、半導体ウェーハに洗い残しが発生していた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被洗浄物が反っている場合にも下面側を適切に洗浄できる洗浄装置を提供することである。

本発明によれば、円盤状の被洗浄物の下面側を洗浄する洗浄装置であって、被洗浄物を保持して回転させる回転保持手段と、被洗浄物の下面側を洗浄する洗浄手段と、を備え、該回転保持手段は、被洗浄物の外周縁に接触して被洗浄物を保持し鉛直方向に平行な回転軸の周りに回転する３個以上の回転ローラと、該回転ローラのいずれかに連結され対応する該回転ローラを回転させる回転ローラ駆動手段と、該回転ローラを被洗浄物の大きさに合わせて水平方向に移動させる水平移動手段と、を有し、該洗浄手段は、所定の厚みの弾性部材で被洗浄物の半径以上の長さに形成され被洗浄物の径方向に平行な回転軸の周りに回転する円筒状の洗浄部材と、該洗浄部材に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、該洗浄部材の一端側に連結され該洗浄部材を回転させる洗浄部材回転モータと、該洗浄部材の他端側を支持する軸受け部材と、該洗浄部材回転モータと該軸受け部材とを下方から支持する支持部材と、該支持部材の下方に接続され、該洗浄部材の一端側と他端側とが被洗浄物の下面に合わせて上下動するように該支持部材を支えるとともに、該洗浄部材の全体を上下に移動させる上下動手段と、を備え、該上下動手段によって、被洗浄物の中心から外周縁に至る半径に対応する被洗浄物の下面側に該洗浄部材を接触させることで、被洗浄物の下面側を洗浄することを特徴とする洗浄装置が提供される。

本発明において、該上下動手段は、該支持部材の一端と他端との間の接続部に接続されたピストンと、該ピストンを上下動させるシリンダと、該支持部材の該接続部と一端との間又は該支持部材の該接続部と他端との間に接続され、該洗浄部材の一端及び他端の上下動をガイドするガイド部材と、を備え、該洗浄部材の一端側と他端側とは、該接続部を支点に上下動することが好ましい。

本発明に係る洗浄装置は、円筒状の洗浄部材の一端側と他端側とが被洗浄物の下面に合わせて上下動するように支持部材を支える上下動手段を備えるので、被洗浄物が反っている場合にも、上下動手段によって、被洗浄物の中心から外周縁に至る半径に対応する被洗浄物の下面側に洗浄部材を接触させて、被洗浄物の下面側を適切に洗浄できる。

洗浄装置を含む切削装置を模式的に示す図である。 洗浄装置を模式的に示す平面図である。 図３（Ａ）は、保持ユニットの構成例を模式的に示す側面図であり、図３（Ｂ）は、洗浄機構の構成例を模式的に示す図である。 板状物の下面が洗浄される様子を模式的に示す側面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。はじめに、本実施形態に係る洗浄装置を含む加工装置の全体像を説明する。図１は、本実施形態に係る洗浄装置を含む切削装置を模式的に示す図である。なお、本実施形態では、洗浄装置を切削装置に設けているが、研削装置等の別の加工装置に洗浄装置を設けても良い。もちろん、洗浄装置を単独で用いることもできる。

図１に示すように、切削装置２は、各構造を支持する基台４を備えている。基台４の前方の角部には、平面視で矩形状の開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、カセット載置台６が昇降可能に設置されている。カセット載置台６の上面には、複数の板状物（被洗浄物）１１を収容する直方体状のカセット８が載置される。なお、図１では、説明の便宜上、カセット８の輪郭のみを示している。

板状物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料で略円盤状に形成されており、その表面側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。デバイス領域は、格子状に配列されたストリート（分割予定ライン）でさらに複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイスが形成されている。なお、本実施形態の板状物１１は、上方に露出する表面側を樹脂膜（不図示）で被覆され、下（裏面側）に凸の形状に反っている（図３（Ａ）等参照）。

カセット載置台６の側方には、Ｘ軸方向（前後方向）に長い矩形状の開口４ｂが形成されている。この開口４ｂ内には、Ｘ軸移動テーブル１０、Ｘ軸移動テーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー１２が設けられている。

Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル１０がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル１０の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることで、Ｘ軸移動テーブル１０は、Ｘ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル１０の上方には、板状物１１を吸引保持するチャックテーブル１４が設けられている。チャックテーブル１４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に平行な回転軸の周りに回転する。また、Ｘ軸移動テーブル１０をＸ軸移動機構でＸ軸方向に移動させれば、チャックテーブル１４は加工送りされる。

チャックテーブル１４の表面（上面）は、板状物１１を吸引保持する保持面１４ａとなっている。この保持面１４ａは、チャックテーブル１４の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。

開口４ｂと近接する位置には、上述した板状物１１をチャックテーブル１４へと搬送する搬送機構（不図示）が設けられている。搬送機構で搬送された板状物１１は、例えば、表面側が上方に露出するようにチャックテーブル１４に載置される。

基台４の上面には、２組の切削ユニット１８を支持する門型の支持構造２０が、開口４ｂを跨ぐように配置されている。支持構造２０の前面上部には、各切削ユニット１８をＹ軸方向（左右方向）及びＺ軸方向に移動させる２組の切削ユニット移動機構２２が設けられている。

各切削ユニット移動機構２２は、支持構造２０の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４を共通に備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、各切削ユニット移動機構２２を構成するＹ軸移動プレート２６がスライド可能に設置されている。

各Ｙ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４と平行なＹ軸ボールネジ２８がそれぞれ螺合されている。各Ｙ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｙ軸パルスモータ３０でＹ軸ボールネジ２８を回転させれば、Ｙ軸移動プレート２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。

各Ｙ軸移動プレート２６の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３２が設けられている。Ｚ軸ガイドレール３２には、Ｚ軸移動プレート３４がスライド可能に設置されている。

各Ｚ軸移動プレート３４の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３２と平行なＺ軸ボールネジ３６がそれぞれ螺合されている。各Ｚ軸ボールネジ３６の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３８が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３８でＺ軸ボールネジ３６を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３４は、Ｚ軸ガイドレール３２に沿ってＺ軸方向に移動する。

各Ｚ軸移動プレート３４の下部には、板状物１１を切削する切削ユニット１８が設けられている。また、切削ユニット１８と隣接する位置には、板状物１１を撮像するカメラ４０が設置されている。各切削ユニット移動機構２２でＹ軸移動プレート２６をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及びカメラ４０は割り出し送りされ、Ｚ軸移動プレート３４をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及びカメラ４０は昇降する。

切削ユニット１８は、Ｙ軸方向に平行な回転軸を構成するスピンドル（不図示）の一端側（先端部）に装着された円環状の切削ブレード４２を備えている。スピンドルの他端側にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード４２を回転させる。

開口４ｂに対して開口４ａと反対側の位置には、平面視で矩形状の開口４ｃが形成されている。開口４ｃ内には、切削後の板状物１１を洗浄する洗浄装置４４が設けられている。図２は、本実施形態に係る洗浄装置４４の構成例を模式的に示す平面図である。

図２に示すように、洗浄装置４４は、板状物１１を保持して回転させる回転保持機構（回転保持手段）５０を備えている。回転保持機構５０は、互いの長手方向に対して垂直な方向に離間した２組の保持ユニット５０ａ，５０ｂを含む。保持ユニット５０ａと保持ユニット５０ｂとの間には、板状物１１の下面側を洗浄する洗浄機構（洗浄手段）５２が配置されている。

図３（Ａ）は、保持ユニット５０ａの構成例を模式的に示す側面図である。なお、保持ユニット５０ｂの構成は保持ユニット５０ａの構成と同様であるから、ここでは、保持ユニット５０ａの構成についてのみ説明する。

図２及び図３（Ａ）に示すように、保持ユニット５０ａは、各構造を支持する直方体状の基台５４を備えている。基台５４の上面には、保持ユニット５０ａの長手方向に離間する２組の可動プレート５６ａ，５６ｂが設けられている。

可動プレート５６ａ，５６ｂは、基台５４の上面に配置され回転軸として機能する連結具５８ａ，５８ｂを介して基台５４に接続されており、この連結具５８ａ，５８ｂの周りに回転する。基台５４の外側の領域（洗浄機構５２と反対側の領域）には、可動プレート５６ａ，５６ｂを回転させる可動プレート駆動機構（水平移動手段）６０が配置されている。

可動プレート駆動機構６０は、例えば、エアアクチュエータ（エアシリンダ）であり、基端側に底のある有底円筒状のシリンダ６０ａと、基端側をシリンダ６０ａの先端側に挿入されたピストンロッド６０ｂとを含む。

シリンダ６０ａの基端側には、連結具６２ａを介して可動プレート５６ａが接続されている。一方、ピストンロッド６０ｂの先端側には、連結具６２ｂを介して可動プレート５６ｂが接続されている。そのため、シリンダ６０ａの内圧を変化させて可動プレート駆動機構６０を伸縮させれば、可動プレート５６ａ，５６ｂを連結具５８ａ，５８ｂの周りに回転させることができる。

可動プレート５６ａ，５６ｂの上面には、板状物１１の外周縁１１ａに当接し、鉛直方向に平行な回転軸の周りに回転する回転ローラ６４がそれぞれ配置されている。上述のように可動プレート５６ａ，５６ｂを回転させて、複数の回転ローラ６４を板状物１１の大きさに合わせて水平方向に移動させることで、板状物１１を複数の回転ローラ６４で挟み込むように保持できる。

この回転ローラ６４には、モータ等の回転駆動源（回転ローラ駆動手段）（不図示）が連結されている。板状物１１を複数の回転ローラ６４で挟み込むように保持した後に、回転駆動源で回転ローラ６４を回転させれば、鉛直方向に平行な回転軸の周りに板状物１１を回転させることができる。

図３（Ｂ）は、洗浄機構５２の構成例を模式的に示す図である。図２及び図３（Ｂ）に示すように、洗浄機構５２は、スポンジ等の弾性部材で所定の厚みに形成された円筒状の洗浄ローラ（洗浄部材）７０を含む。洗浄ローラ７０は、板状物１１の半径以上の長さに形成されており、回転軸となるシャフト７２の周囲に固定される。

シャフト７２（洗浄ローラ７０）の一端側には、洗浄ローラ７０を回転させる回転駆動源（洗浄部材回転モータ）７４が接続されている。一方、シャフト７２（洗浄ローラ７０）の他端側は、軸受け部材７６で支持されている。シャフト７２の内部には、洗浄ローラ７０に純水等の洗浄液を供給するための洗浄液供給路（洗浄液供給手段）７８が設けられている。

洗浄液供給路７８は、洗浄液を供給する洗浄液供給源８０と接続されている。洗浄液供給源８０から洗浄ローラ７０に洗浄液を供給しつつ、回転駆動源７４で洗浄ローラ７０を回転させて板状物１１の下面側に接触させることで、板状物１１の下面側を擦るように洗浄できる。

なお、図２に示すように、板状物１１の回転方向Ａ１と洗浄ローラ７０の回転方向Ａ２とは、板状物１１と洗浄ローラ７０との接触部において、主に逆向きになるように制御される。

回転駆動源７４及び軸受け部材７６の下方には、回転駆動源７４及び軸受け部材７６を支持する支持部材８２が設けられている。支持部材８２の下方には、洗浄ローラ７０を上下に移動させる昇降ユニット（上下動手段）８４が接続されている。

昇降ユニット８４は、洗浄ローラ７０の全体を上下に移動させる昇降機構８６を備えている。昇降機構８６は、例えば、エアアクチュエータ（エアシリンダ）であり、有底円筒状のシリンダ８６ａと、シリンダ８６ａの上端側に挿入されたピストンロッド（ピストン）８６ｂとを含む。

ピストンロッド８６ｂの先端部は、支持部材８２の一端（回転駆動源７４側の端部）と支持部材８２の他端（軸受け部材７６側の端部）との間の接続部８８において、支持部材８２と接続されている。支持部材８２は、一端側と他端側とが接続部８８を支点に上下動するように支持されている。

また、昇降ユニット８４は、支持部材８２の接続部８８と一端との間に接続されたガイド部材９０ａ、及び、支持部材８２の接続部８８と他端との間に接続されたガイド部材９０ｂを含む。ガイド部材９０ａ，９０ｂは、伸縮自在に構成されており、連結部９２ａ，９２ｂにおいて支持部材８２と接続される。

ガイド部材９０ａ，９０ｂによって、支持部材８２（洗浄ローラ７０）の一端及び他端の上下動がガイドされる。なお、連結部９２ａ，９２ｂが係合する支持部材８２の係合穴８２ａ，８２ｂには、支持部材８２（洗浄ローラ７０）の一端及び他端の上下動を許容する隙間（遊び）が設けられている。

次に、本実施形態の洗浄装置４４を用いる洗浄の手順を説明する。図４は、板状物１１の下面が洗浄される様子を模式的に示す側面図である。まず、回転保持機構５０で板状物１１を保持し、昇降機構８６のピストンロッド８６ｂを上昇させる。これにより、板状物１１の下面側に洗浄ローラ７０が接触する。

上述のように、洗浄ローラ７０は、一端側と他端側とが接続部８８を支点に上下動するように支持されている。そのため、板状物１１の下面側に接触した洗浄ローラ７０は、板状物１１の下面の形状に合わせて傾斜し、洗浄ローラ７０と板状物１１の下面との接触面積が最大化される。

したがって、この状態で、洗浄液を供給しながら洗浄ローラ７０を板状物１１の径方向に平行な回転軸の周りに回転させ、また、板状物１１を鉛直方向に平行な回転軸の周りに回転させることで、板状物１１の下面を適切に洗浄できる。

以上のように、本実施形態に係る洗浄装置４４は、円筒状の洗浄ローラ（洗浄部材）７０の一端側と他端側とが板状物（被洗浄物）１１の下面に合わせて上下動するように支持部材８２を支える昇降ユニット（上下動手段）８４を備えるので、板状物１１が反っている場合にも、昇降ユニット８４によって、板状物１１の中心から外周縁１１ａに至る半径に対応する板状物１１の下面側に洗浄ローラ７０を接触させて、板状物１１の下面側を適切に洗浄できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、回転保持機構（回転保持手段）５０に４個の回転ローラ６４を設けているが、回転保持機構（回転保持手段）が備える回転ローラは３個以上であれば良い。また、上記実施形態では、全ての回転ローラ７０に回転駆動源（回転ローラ駆動手段）を連結しているが、回転駆動源は、少なくとも１個の回転ローラに連結されていれば良い。

また、上記実施形態では、昇降ユニット（上下動手段）８４に２個のガイド部材９０ａ，９０ｂを設けているが、昇降ユニット（上下動手段）が備えるガイド部材は１個でも良い。さらに、上記実施形態では、下に凸の形状に反った板状物（被洗浄物）１１の下面を洗浄する例について説明しているが、本実施形態の洗浄装置４４は、上に凸の形状に反った板状物（被洗浄物）や平坦な板状物（洗浄物）の下面を洗浄することもできる。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 切削装置
４ 基台
４ａ，４ｂ，４ｃ 開口
６ カセット載置台
８ カセット
１０ Ｘ軸移動テーブル
１２ 防塵防滴カバー
１４ チャックテーブル
１４ａ 保持面
１８ 切削ユニット
２０ 支持構造
２２ 切削ユニット移動機構
２４ Ｙ軸ガイドレール
２６ Ｙ軸移動プレート
２８ Ｙ軸ボールネジ
３０ Ｙ軸パルスモータ
３２ Ｚ軸ガイドレール
３４ Ｚ軸移動プレート
３６ Ｚ軸ボールネジ
３８ Ｚ軸パルスモータ
４０ カメラ
４２ 切削ブレード
４４ 洗浄装置
５０ 回転保持機構（回転保持手段）
５０ａ，５０ｂ 保持ユニット
５２ 洗浄機構（洗浄手段）
５４ 基台
５６ａ，５６ｂ 可動プレート
５８ａ，５８ｂ 連結具
６０ 可動プレート駆動機構（水平移動手段）
６０ａ シリンダ
６０ｂ ピストンロッド
６２ａ，６２ｂ 連結具
６４ 回転ローラ
７０ 洗浄ローラ（洗浄部材）
７２ シャフト
７４ 回転駆動源（洗浄部材回転モータ）
７６ 軸受け部材
７８ 洗浄液供給路（洗浄液供給手段）
８０ 洗浄液供給源
８２ 支持部材
８２ａ，８２ｂ 係合穴
８４ 昇降ユニット（上下動手段）
８６ 昇降機構
８６ａ シリンダ
８６ｂ ピストンロッド（ピストン）
８８ 接続部
９０ａ，９０ｂ ガイド部材
９２ａ，９２ｂ 連結部
１１ 板状物（被洗浄物）
１１ａ 外周縁
Ａ１，Ａ２ 回転方向

Claims (2)

1. 円盤状の被洗浄物の下面側を洗浄する洗浄装置であって、
   被洗浄物を保持して回転させる回転保持手段と、被洗浄物の下面側を洗浄する洗浄手段と、を備え、
   該回転保持手段は、被洗浄物の外周縁に接触して被洗浄物を保持し鉛直方向に平行な回転軸の周りに回転する３個以上の回転ローラと、該回転ローラのいずれかに連結され対応する該回転ローラを回転させる回転ローラ駆動手段と、該回転ローラを被洗浄物の大きさに合わせて水平方向に移動させる水平移動手段と、を有し、
   該洗浄手段は、所定の厚みの弾性部材で被洗浄物の半径以上の長さに形成され被洗浄物の径方向に平行な回転軸の周りに回転する円筒状の洗浄部材と、該洗浄部材に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、該洗浄部材の一端側に連結され該洗浄部材を回転させる洗浄部材回転モータと、該洗浄部材の他端側を支持する軸受け部材と、該洗浄部材回転モータと該軸受け部材とを下方から支持する支持部材と、該支持部材の下方に接続され、該洗浄部材の一端側と他端側とが被洗浄物の下面に合わせて上下動するように該支持部材を支えるとともに、該洗浄部材の全体を上下に移動させる上下動手段と、を備え、
   該上下動手段によって、被洗浄物の中心から外周縁に至る半径に対応する被洗浄物の下面側に該洗浄部材を接触させることで、被洗浄物の下面側を洗浄することを特徴とする洗浄装置。
2. 該上下動手段は、該支持部材の一端と他端との間の接続部に接続されたピストンと、該ピストンを上下動させるシリンダと、該支持部材の該接続部と一端との間又は該支持部材の該接続部と他端との間に接続され、該洗浄部材の一端及び他端の上下動をガイドするガイド部材と、を備え、
   該洗浄部材の一端側と他端側とは、該接続部を支点に上下動することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。