JP2019096759A - 洗浄方法、洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物に形成されたバリを生産性を低下させることなく除去する。【解決手段】洗浄装置１は、被洗浄物Ｓを保持する保持面１２を有し、保持面１２の中心を軸に回転可能な保持テーブル１０と、保持テーブル１０で保持された被洗浄物Ｓに高圧水ＰＷを噴射する高圧液体噴射ノズル４０と、高圧液体噴射ノズル４０を噴射位置Ｐ１１と退避位置との間で移動させる第１移動手段４３と、保持テーブル１０で保持された被洗浄物Ｓに空気と水の混合流体ＭＦを噴射する混合流体噴射ノズル５０と、混合流体噴射ノズル５０を噴射位置Ｐ２１と退避位置との間で移動させる第２移動手段５３と、を有する。被洗浄物Ｓに形成されたバリが高圧水ＰＷにより除去される。そして混合流体ＭＦにより被洗浄物Ｓが洗浄される。被洗浄物Ｓの洗浄を行いつつバリＢを除去できるので生産性が低下しない。【選択図】図１

Description

本発明は、バリを有した被洗浄物の洗浄方法及びその洗浄方法の実施に用いられる洗浄装置に関する。

半導体ウエーハなどの被加工物の加工工程には、被加工物を切削ブレ―ドで切削することにより分割予定ラインに沿って切削溝を形成する切削工程と、切削溝が形成された被加工物を洗浄する洗浄工程とが含まれ、洗浄工程が実施されることにより、被加工物に付着した加工屑が除去される。しかし、金属や樹脂などの延性材を含む被加工物を切削ブレ―ドで切削すると、切削溝の縁にバリが発生し、洗浄工程では除去することが難しかった。そこで、切削溝を切削ブレ―ドでなぞることによりバリを除去する方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００１−７７０５５号 特開２００６−４１２６１号

しかし、上述した従来の方法では、切削溝を形成した後、その切削溝に再度切削ブレードを通過させるため、切削ブレードによる加工に時間がかかり、生産性が低下するという問題があり、改善が切望されていた。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、その目的は、被加工物に形成されたバリを、生産性を低下させることなく除去することにある。

本発明に係るバリを有した被洗浄物の洗浄方法は、保持テーブルで被洗浄物を保持して被洗浄物の被洗浄面を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該保持テーブルを回転させるとともに該被洗浄面に向かって高圧液体を噴射して被洗浄物のバリを除去するとともに該被洗浄面に向かって気体と液体との混合流体を噴射して該被洗浄面を洗浄する洗浄ステップと、を備える。
また、本発明に係る被洗浄物を洗浄する洗浄装置は、被洗浄物を保持する保持面を有し、該保持面の中心を軸に回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルで保持された被洗浄物に高圧液体を噴射する高圧液体噴射ノズルと、該高圧液体噴射ノズルを噴射位置と退避位置との間で移動させる第１移動手段と、該保持テーブルで保持された被洗浄物に気体と液体との混合流体を噴射する混合流体噴射ノズルと、該混合流体噴射ノズルを噴射位置と退避位置との間で移動させる第２移動手段と、を備える。この洗浄装置においては、該高圧液体噴射ノズルと該混合流体噴射ノズルとが配設されるア―ムを有し、該第２移動手段は該第１移動手段で兼用されることが好ましい。

本発明に係る洗浄方法によれば、被洗浄物の洗浄を行いつつバリの除去を実施するため、生産性を低下させることなくバリを除去することができる。
また、本発明に係る洗浄装置は、上記洗浄方法の実施に好適であり、この洗浄装置によって上記洗浄方法を実施することにより、生産性を低下させることなくバリを除去することができる。

第１実施形態の洗浄装置及び被洗浄物を示す斜視図である。 第１実施形態の洗浄装置において被洗浄物を保持した状態を示す縦断面図である。 切削装置の要部側面図である。 被洗浄物の部分断面図である。 図５（ａ）は高圧液体噴射工程における洗浄装置の縦断面図である。図５（ｂ）は混合流体噴射工程における洗浄装置の縦断面図である。 図６（ａ）は高圧液体噴射ノズルの動作を示す平面図である。図６（ｂ）は混合流体噴射ノズルの動作を示す平面図である。 第２実施形態の洗浄装置を示す斜視図である。 第２実施形態の洗浄装置における洗浄ステップを示す縦断面図である。 高圧液体噴射ノズル及び混合流体噴射ノズルの動作を示す平面図である。

１ 第１実施形態
図１に示す洗浄装置１は、粘着テープＴを介してフレームFと一体となっている被洗浄物Ｓを保持し回転可能な保持テーブル１０と、保持テーブル１０の外周側に配設されフレームＦを保持するフレーム保持手段２０と、保持テーブル１０とフレーム保持手段２０とを回転駆動する回転手段３０と、保持テーブル１０に保持された被洗浄物Ｓに高圧水（高圧液体）を噴射する高圧液体噴射ノズル４０と、保持テーブル１０に保持された被洗浄物Ｓに空気（気体）と水（液体）との混合流体を噴射する混合流体噴射ノズル５０と、保持テーブル１０に保持された被洗浄物Ｓに乾燥した空気を噴射するエアーノズル６０とを備えている。なお、図１には矩形状の被洗浄物Ｓが示されている。この種の被洗浄物Ｓの例として、表面に樹脂層Ｒが形成されたガラス基板やセラミックス基板を挙げることができる。

保持テーブル１０は、鉛直方向の軸心を有する回転軸１１によって支持されている。保持テーブル１０の表面は、被洗浄物Ｓを保持する保持面１２になっており、図示しない吸引源から伝達される吸引力によって、粘着テープＴを介してフレームＦと一体となっている被洗浄物Ｓの下面側を保持面１２で吸引して保持することができる。保持テーブル１０は、保持面１２に直交し保持面１２の中心を通る軸を中心として回転可能である。

フレーム保持手段２０は、フレームＦを下方から支持するリング形状のフレーム支持部２１と、フレーム支持部２１に支持されたフレームＦを上方から押さえる複数のフレーム押さえ部２２とを備えている。フレーム押さえ部２２の下部には錘を備えており、保持テーブル１０が回転すると、その遠心力によって当該下部が外周側に振られ、これによりフレーム押さえ部２２の上部がフレームＦを下方に押さえつけて保持する。

回転手段３０は、回転軸１１を介して保持テーブル１０に接続されている。回転手段３０は、モータ３１と、モータ３１の外周に配設された複数のエアーピストン３２とを備えており、モータ３１の駆動によって保持テーブル１０を回転させ、エアーピストン３２の往復運動によってモータ３１とともに保持テーブル１０を上下方向に昇降させるように構成されている。

回転軸１１の上部の周囲には、洗浄水カバー２３が配設され、モータ３１の上方でかつ洗浄水カバー２３の下方の位置に、洗浄に使用された水を受け止める洗浄水受け部２４が形成されている。洗浄水受け部２４には、排水口２５が形成されており、排水口２５は、洗浄に使用された水を外部に排出するドレンホース２６に連通している。

高圧液体噴射ノズル４０、混合流体噴射ノズル５０及びエアーノズル６０は、保持テーブル１０の外周近傍に配設されている。高圧液体噴射ノズル４０と混合流体噴射ノズル５０とは、保持テーブル１０の回転中心を挟んで対向する位置に配設されている。エアーノズル６０は、高圧液体噴射ノズル４０と混合流体噴射ノズル５０との中間位置に配置されている。

高圧液体噴射ノズル４０、混合流体噴射ノズル５０及びエアーノズル６０は、それぞれノズルアーム４１、５１、６１のアーム部４１ａ、５１ａ、６１ａの先端に設けられている。各ノズルアーム４１、５１、６１は、垂直方向に延びる支柱部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂを有し、支柱部４１ｂ、５１ｂ、６１ｂの上端から水平方向にアーム部４１ａ、５１ａ、６１ａが延びている。高圧液体噴射ノズル４０は、支柱部４１ｂを軸にしてアーム部４１ａが水平方向に旋回することにより、保持テーブル１０の上方の噴射位置と保持テーブル１０の上方から外れた退避位置との間で移動可能となっている。混合流体噴射ノズル５０は、支柱部５１ｂを軸にしてアーム部５１ａが水平方向に旋回することにより、保持テーブル１０の上方の噴射位置と保持テーブル１０の上方から外れた退避位置との間で移動可能となっている。エアーノズル６０は、支柱部６１ｂを軸にしてアーム部６１ａが水平方向に旋回することにより、保持テーブル１０の上方の噴射位置と保持テーブル１０の上方から外れた退避位置との間で移動可能となっている。

図２に示すように、高圧液体噴射ノズル４０が設けられたノズルアーム４１の下方には、高圧液体噴射ノズル４０を噴射位置と退避位置との間で移動させる第１移動手段４３が設けられている。また、混合流体噴射ノズル５０が設けられたノズルアーム５１の下方には、混合流体噴射ノズル５０を噴射位置と退避位置との間で移動させる第２移動手段５３が設けられている。第１移動手段４３及び第２移動手段５３は、洗浄水受け部２４の下面側に配設されている。なお、図示されていないが、エアーノズル６０の下方にも同様に、エアーノズル６０を噴射位置と退避位置との間で移動させる移動手段が設けられている。

次に、図１に示す洗浄装置１を使用した洗浄方法について説明する。
被洗浄物Ｓは、図３に示す切削装置７０により切削加工される。切削装置７０は、加工対象である被洗浄物Ｓを保持するチャックテーブル７１と、チャックテーブル７１の上面に保持された被洗浄物Ｓを切削する切削手段７２とを備えている。チャックテーブル７１の周囲には、粘着テープTを介して被洗浄物Ｓを支持するフレームＦをクランプするクランプ手段７３が複数配設されている。切削手段７２は、切削ブレード７２１を備えている。切削ブレード７２１は、スピンドル７２２の先端に装着されており、図示しないモータによりスピンドル７２２が回転駆動されることにより、スピンドル７２２と共に高速回転する。

図３に示すように、切削装置７０のチャックテーブル７１上に粘着テープＴを介して被洗浄物Ｓを保持し、クランプ手段７３でフレームＦをクランプした後、切削ブレード７２１を高速回転させながら切削手段７２を下降させて、粘着テープＴまで切削ブレード７２１を切り込ませた状態で、チャックテーブル７１を加工送り方向（紙面に対して垂直方向）に移動させることにより、被洗浄物Ｓが分割予定ラインに沿って切削される。切削ブレード７２１で切削されることにより、図４に示すように、被洗浄物Ｓの切削溝Ｇの縁Ｇａには、樹脂層Ｒを構成する樹脂によるバリＢが発生する。全ての分割予定ラインの切削が終了した被洗浄物Ｓは、図１に示す洗浄装置１に搬送され、以下のステップ（１）〜（３）が実施される。

（１）保持ステップ
粘着テープＴを介してフレームＦと一体となっている被洗浄物Ｓを、図２に示すように粘着テープＴを介して保持テーブル１０に載置して被洗浄面Ｓａを上方に向けて露出させた後、モータ３１が保持テーブル１０を回転させ、フレーム保持手段２０によってフレームＦを保持する。

（２）洗浄ステップ
保持ステップを実施した後、保持テーブル１０を回転させるとともに、図５（ａ）に示すように、高圧液体噴射ノズル４０を噴射位置Ｐ１１に移動させて被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに向かって高圧水ＰＷを噴射する工程（高圧液体噴射工程）と、図５（ｂ）に示すように、混合流体噴射ノズル５０を噴射位置Ｐ２１に移動させて、被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに向かって空気と水との混合流体ＭＦを噴射する工程（混合流体噴射工程）とを実施する。

図５（ａ）に示す高圧液体噴射工程は、図６（ａ）に示すように、保持テーブル１０を回転させながら、高圧液体噴射ノズル４０が退避位置Ｐ１２から被洗浄物Ｓを越えて反対側の退避位置Ｐ１３まで旋回し、再び元の退避位置Ｐ１２に戻るまでの１往復の間に実施される。また、図５（ｂ）に示す混合流体噴射工程は、図６（ｂ）に示すように、混合流体噴射ノズル５０が退避位置Ｐ２２から被洗浄物Ｓを越えて反対側の退避位置Ｐ２３まで旋回し、再び元の退避位置に戻るまでの１往復の間に実施される。そして、高圧液体噴射ノズル４０と混合流体噴射ノズル５０とが１往復毎に交互に駆動されることにより、図５（ａ）に示す高圧液体噴射工程と図５（ｂ）に示す混合流体噴射工程とが交互に繰り返される。図５（ａ）に示す高圧液体噴射工程が複数回実施されることにより、切削により被洗浄物Ｓに発生したバリＢ（図４）がほぼ完全に除去される。また、図５（ｂ）に示す混合流体噴射工程が複数回実施されることにより被洗浄物Ｓが十分に洗浄される。図５（ａ）に示す高圧液体噴射工程と図５（ｂ）に示す混合流体噴射工程とを所定回数ずつ実施したら、この洗浄ステップを終了する。なお、図５（ａ）に示す高圧液体噴射工程と図５（ｂ）に示す混合流体噴射工程とが交互に繰り返される際、高圧液体噴射ノズル４０から噴射される高圧水ＰＷと混合流体噴射ノズル５０から噴射される混合流体ＭＦとの干渉を避けるための退避時間が設けられる。すなわち、高圧液体噴射ノズル４０又は混合流体噴射ノズル５０のいずれか一方が元の退避位置Ｐ１２、Ｐ２２に戻った後、少し時間が経過してから他方のノズルを噴射位置Ｐ１１、Ｐ２１に移動させる。

（３）乾燥ステップ
洗浄ステップを実施した後、保持テーブル１０を回転させながら、エアーノズル６０を噴射位置に移動させて被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに向かって高圧エアーを噴射する。これにより、被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに付着している水分が乾燥除去される。

上記のように、第１実施形態の洗浄方法によれば、被洗浄物Ｓの洗浄を行いつつバリＢの除去を実施するため、生産性を低下させることなくバリＢを除去することができる。すなわち、切削溝Ｇに再度切削ブレード７２１を通過させてバリＢを除去する従来の方法と比較して、生産性を大幅に向上させることができる。

また、第１実施形態の洗浄装置１によれば、被洗浄物Ｓの洗浄を行いつつバリＢの除去を実施する洗浄方法を実施することができるので、生産性を低下させることなくバリＢを除去することができる。

２ 第２実施形態
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態において既に説明した構成要素と共通する構成要素については同じ符号を付してその説明を適宜省略する。

図７に示す洗浄装置１００は、高圧液体噴射ノズル４０ａと混合流体噴射ノズル５０ａとが配設されたア―ム１１０を有している。図８に示すように、ア―ム１１０の下方には、ア―ム１１０を旋回させて高圧液体噴射ノズル４０ａ及び混合流体噴射ノズル５０ａを噴射位置Ｐ３１と退避位置Ｐ３２との間で同時に移動させる移動手段１２０が設けられている。この移動手段１２０は、図２に示す洗浄装置１における第１移動手段４３の機能と第２移動手段５３の機能とを兼ねるものである。

次に、図７に示す洗浄装置１００を使用した洗浄方法について説明する。
（１）保持ステップ
粘着テープＴを介してフレームＦと一体となっている被洗浄物Ｓを、図８に示すように粘着テープＴを介して保持テーブル１０に載置して被洗浄面を上方に向けて露出させた後、保持テーブル１０を回転させてフレーム保持手段２０によってフレームＦを保持する。

（２）洗浄ステップ
保持ステップを実施した後、保持テーブル１０を回転させるとともに、図８に示すように、高圧液体噴射ノズル４０及び混合流体噴射ノズル５０を噴射位置Ｐ３１に移動させて、高圧液体噴射ノズル４０から被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに向かって高圧水ＰＷを噴射する工程（高圧液体噴射工程）と、混合流体噴射ノズル５０から被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに向かって空気と水の混合流体ＭＦを噴射する工程（混合流体噴射工程）とを並行して実施する。

この場合、図９に示すように、アーム１１０が旋回して、高圧液体噴射ノズル４０及び混合流体噴射ノズル５０が退避位置Ｐ３２から被洗浄物Ｓを越えて反対側の退避位置Ｐ３３まで移動し、再び退避位置Ｐ３２に戻る１往復毎に、高圧液体噴射工程と混合流体噴射工程とが交互に繰り返される。高圧液体噴射工程が複数回実施されることにより、切削により被洗浄物Ｓに発生したバリＢ（図４）がほぼ完全に除去される。また、混合流体噴射工程が複数回実施されることにより被洗浄物Ｓが十分に洗浄される。高圧液体噴射工程と混合流体噴射工程とを所定回数ずつ実施したら、この洗浄ステップを終了する。

（３）乾燥ステップ
洗浄ステップを実施した後、エアーノズル６０を噴射位置に移動させて被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに向かって高圧エアーを噴射する。これにより、被洗浄物Ｓの被洗浄面Ｓａに付着している水分が乾燥除去される。

上記のように、第２実施形態の洗浄方法によれば、第１実施形態と同様、被洗浄物Ｓの洗浄を行いつつバリＢの除去を実施するため、生産性を低下させることなくバリＢを除去することができる。

また、第２実施形態の洗浄装置１００によれば、高圧液体噴射ノズル４０と混合流体噴射ノズル５０とが１つのアーム１１０に配設されていることにより、高圧液体噴射ノズル４０から噴射される高圧水ＰＷと混合流体噴射ノズル５０から噴射される混合流体ＭＦとの干渉を避けるための退避時間が不要となり、図１の洗浄装置１よりも洗浄時間を短縮することが可能となる。

なお、本発明の実施形態は上記の実施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。例えば、上記実施形態では、高圧液体噴射ノズル４０から被洗浄物Ｓに噴射する高圧液体として高圧水ＰＷを使用しているが、高圧水ＰＷに使用する水は純水でも市水でもよい。また、上記実施形態では、混合流体噴射ノズル５０から被洗浄物Ｓに噴射する混合流体ＭＦとして空気と水からなる混合流体を使用しているが、空気以外の気体と水との混合流体、空気と水以外の液体との混合流体、又は、空気以外の気体と水以外の液体との混合流体を使用することも可能である。混合流体ＭＦの水には純水を使用することが望ましい。

また、上記実施形態では、被洗浄物Ｓとして矩形状のものを例示したが、被洗浄物Ｓの形状や材質は特に限定されず、パッケージ基板やＴＥＧ付ウエーハ、金属膜や樹脂膜が成膜されたウエーハや基板、金属基板や金属箔、接着剤（樹脂）で張り合わされたガラス基板やセラミックス基板等を被洗浄物Ｓとすることが可能である。

１：洗浄装置 １０：保持テーブル １１：回転軸 １２：保持面
２０：フレーム保持手段 ２１：フレーム支持部 ２２：フレーム押さえ部
２３：洗浄水カバー ２４：洗浄水受け部 ２５：排水口 ２６：ドレンホース
３０：回転手段 ３１：モータ ３２：エアーピストン
４０：高圧液体噴射ノズル ４１：ノズルアーム ４１ａ：アーム部 ４１ｂ：支柱部
４３：第１移動手段
５０：混合流体噴射ノズル ５１：ノズルアーム ５１ａ：アーム部 ５１ｂ：支柱部
５３：第２移動手段
６０：エアーノズル ６１：ノズルアーム ６１ａ：アーム部 ６１ｂ：支柱部
７０：切削装置 ７１：チャックテーブル ７２：切削手段
７２１：切削ブレード ７２２：スピンドル ７３：クランプ手段
１００：洗浄装置 １１０：アーム １２０：移動手段
Ｂ：バリ Ｆ：フレーム Ｇ：切削溝 Ｇａ：縁
ＭＦ：混合流体 Ｐ１１：噴射位置 Ｐ１２：退避位置 Ｐ１３：退避位置
Ｐ２１：噴射位置 Ｐ２２：退避位置 Ｐ２３：退避位置
Ｐ３１：噴射位置 Ｐ３２：退避位置 Ｐ３３：反対位置
ＰＷ：高圧水 Ｒ：樹脂層 Ｓａ：被洗浄面 Ｔ：粘着テープ

Claims (3)

1. バリを有した被洗浄物の洗浄方法であって、
   保持テーブルで被洗浄物を保持して被洗浄物の被洗浄面を露出させる保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該保持テーブルを回転させるとともに該被洗浄面に向かって高圧液体を噴射して被洗浄物のバリを除去するとともに該被洗浄面に向かって気体と液体との混合流体を噴射して該被洗浄面を洗浄する洗浄ステップと、を備えた被洗浄物の洗浄方法。
2. 被洗浄物を洗浄する洗浄装置であって、
   被洗浄物を保持する保持面を有し、該保持面の中心を軸に回転可能な保持テーブルと、
   該保持テーブルで保持された被洗浄物に高圧液体を噴射する高圧液体噴射ノズルと、
   該高圧液体噴射ノズルを噴射位置と退避位置との間で移動させる第１移動手段と、
   該保持テーブルで保持された被洗浄物に気体と液体との混合流体を噴射する混合流体噴射ノズルと、
   該混合流体噴射ノズルを噴射位置と退避位置との間で移動させる第２移動手段と、を備えた洗浄装置。
3. 該高圧液体噴射ノズルと該混合流体噴射ノズルとが配設されるア―ムを有し、
   該第２移動手段は該第１移動手段で兼用される、請求項２に記載の洗浄装置。

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