JP2021109271A

JP2021109271A - ラッピング装置の洗浄装置

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Publication number: JP2021109271A
Application number: JP2020002108A
Authority: JP
Inventors: 道夫鈴木; Michio Suzuki
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2021-08-02
Anticipated expiration: 2040-01-09
Also published as: KR20220119387A; JP7218731B2; TW202130461A; CN114786871B; CN114786871A; WO2021140737A1

Abstract

【課題】定盤受け台の廃液路に堆積したスラッジを効果的に除去でき、かつ短時間で自動洗浄可能なラッピング装置の洗浄装置を提供する。【解決手段】回転可能な上下定盤と、スラリー供給ノズルとを有し、スラリーを供給しつつ、上下定盤を回転させて、挟み込んだ被加工物をラッピングする装置の洗浄装置であって、下定盤を支持して共に回転可能な定盤受け台に形成されており、廃スラリーを排出するための廃液路を洗浄するものであり、洗浄水を噴射する第一及び第二洗浄ノズルと、第一及び第二洗浄ノズルの位置及び向きを固定するアームとを有しており、定盤受け台の内周側に位置するリング状部と、リング状部から放射状に延びる放射状部とからなる廃液路に対して、第一洗浄ノズルはリング状部に向いており、かつ、第二洗浄ノズルは定盤受け台の内周側から外周方向に向いており、洗浄水が噴射され、かつ、定盤受け台が回転されることで、廃液路の全域が自動洗浄可能なものであることを特徴とするラッピング装置の洗浄装置。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、ラッピング装置の洗浄装置に関する。

従来、例えばシリコンウェーハを製造する際には、ウェーハを所定の厚みに揃えると同時にその平坦度、平行度などの必要な形状精度を得るためにラッピング装置によるラッピングを行っている（例えば特許文献１参照）。ラッピングは上下定盤の間にウェーハ等の被加工物を挟み込み、スラリーを供給しつつ、上下定盤を回転させることにより行う。

このようなラッピング装置の下定盤を支持する定盤受け台の廃液路の形状の一例を図５Ａに示す。下定盤を支持して該下定盤と共に回転可能な定盤受け台には、下定盤から流れ落ちた廃スラリー（以下、スラッジとも言う）を排出するための、中心部から外周方向に向かって傾斜して延びる廃液路が形成されている。

ラッピングを繰り返し行うと、廃液路にスラッジが堆積し排出が阻害されてしまう。そのため、定期的に作業者が手作業でスラッジを除去する洗浄作業を行っていた。図５Ｂに洗浄作業の模式図を示す。
図５Ｂに示すように、下定盤の中心部と外周部の隙間から洗管ホースを作業者の手により廃液路内部に挿入し、洗浄水を高圧噴射し堆積したスラッジを除去していた。

特開２０１６−５５３８１

しかし、図５Ｃに示すように定盤受け台に下定盤が載った状態では、廃液路の大半が作業者に見えない状態となる。また、廃液路にアクセス可能なスペースは下定盤の中心部と外周部の共に約７０ｍｍ幅の狭いスペースしかなく、洗浄作業が困難なものとなっていた。また、手作業であることから洗管ホースの先端が固定できず洗浄位置が定まらないため、スラッジの除去効果が高いとは言えなかった。さらに、中心部から外周方向に向かって延びる廃液路が複数存在する場合には作業時間も増加する。例えば、図５Ａに示すような８方向に廃液路が存在する場合、洗浄完了に約３時間を要していた。

そこで本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、定盤受け台の廃液路に堆積したスラッジを効果的に除去でき、かつ短時間で洗浄可能なラッピング装置の洗浄装置を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明では、回転可能な上下定盤と、該上下定盤の間にスラリーを供給するスラリー供給ノズルとを有し、前記スラリーを供給しつつ、前記上下定盤を回転させて、該上下定盤間に挟み込んだ被加工物をラッピングするラッピング装置の洗浄装置であって、前記下定盤を支持して該下定盤と共に回転可能な定盤受け台に形成されており、前記下定盤から流れ落ちた廃スラリーを排出するための廃液路を洗浄水により洗浄するものであり、前記洗浄水を噴射する第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルと、該第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルが取り付けられており、該第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルの配置位置及び配置向きを固定するアームとを有しており、前記定盤受け台の回転軸周りの内周側に位置するリング状部と、該リング状部から外周方向に放射状に延びる１つ以上の放射状部とからなる前記廃液路に対して、前記第一洗浄ノズルは前記リング状部に向いており、かつ、前記第二洗浄ノズルは前記定盤受け台の内周側から外周方向に向いており、該固定配置された第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルから前記洗浄水が噴射され、かつ、前記定盤受け台及び前記下定盤が回転されることで、前記リング状部の全域が前記第一洗浄ノズルからの洗浄水により、かつ、前記放射状部の全域が前記第二洗浄ノズルからの洗浄水により、自動洗浄可能なものであることを特徴とするラッピング装置の洗浄装置を提供する。

このように、上記の２方向に向けて固定配置された第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルから洗浄水が噴射され、定盤受け台及び下定盤が回転されることで廃液路を洗浄するものであれば、リング状部及び放射状部の全域に洗浄水を安定して当てられるため、これらの領域に堆積したスラッジの除去効果が高く、短時間で均一に洗浄することができる。しかも、自動洗浄が可能であり、簡便である。

また、前記第一洗浄ノズル及び前記第二洗浄ノズルは、前記洗浄水が扇形状に噴射可能なものとすることができる。
洗浄水を扇形状に噴射可能な洗浄ノズルであれば、広範囲を均一に洗浄可能なため、より高いスラッジ除去効果を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、定盤受け台の廃液路中のスラッジを効果的に安定して除去でき、かつ短時間で均一に自動洗浄可能であり簡便である。

本発明の洗浄装置の一例を示す上面図である。本発明の洗浄装置の一例を示す側面図である。本発明の洗浄装置付近の概略を示す上面図である。本発明の洗浄装置付近の概略を示す側面図である。本発明の洗浄装置を適用可能なラッピング装置の定盤受け台の一例を示す概略図である。本発明の洗浄装置を適用可能なラッピング装置の一例を示す概略図である。本発明の洗浄装置による洗浄範囲を示す模式図である。洗浄水が扇形状に噴射可能な扇形ノズルの噴射口を示す正面図である。洗浄水が扇形状に噴射可能な扇形ノズルの噴射構造を示す説明図である。洗浄水が直線状に噴射可能な直進ノズルの噴射口を示す正面図である。洗浄水が直線状に噴射可能な直進ノズルの噴射構造を示す説明図である。扇形ノズルを用いた洗浄範囲の一例を示す模式図である。実施例と比較例の年間洗浄時間及びスラッジ除去量を示すグラフである。ラッピング装置の定盤受け台の一例を示す概略図である。従来の作業者による洗浄作業の一例を示す模式図である。定盤受け台の廃液路にアクセス可能なスペースを示す概略図である。

本発明者は、定盤受け台の断面形状及びアクセスポイントの構造から、どのような方式にすれば洗浄水を安定して廃液路全域に当てられるか鋭意検討を行った。
その結果、２方向に向けて固定配置されたノズルから洗浄水を噴射（すなわち、中心のリング状部と、中心部から外周方向への放射状部に分けて噴射）してスラッジを流し落とすことで、高いスラッジ除去効果を有し、かつ短時間で洗浄可能なことを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１Ｆは本発明の洗浄装置を適用可能なラッピング装置の一例を示す概略図である。上側が縦断面図であり、下側が平面図である。なお、縦断面図における下定盤より下側に位置する定盤受け台等は省略しており、平面図においては上定盤やスラリー供給ノズルは除いている。
ラッピング装置１１は回転可能な上下定盤１２、１３を有している。下定盤１３はその中心部上面にサンギア１４を有し、その周縁部には環状のインターナルギア１５が設けられている。上定盤１２は上下に昇降可能になっている。また、ウェーハＷ（被加工物）を保持するキャリア１６の外周面には上記サンギア１４及びインターナルギア１５と噛合するギア部が形成され、全体として歯車構造をなしている。
キャリア１６には１つあるいは複数の保持孔１７が設けられている。ラッピングされるウェーハＷはこの保持孔１７内に挿入されて保持される。該ウェーハＷを保持したキャリア１６は１つあるいは複数配置され、上方より下降して着盤した上定盤１２と下定盤１３との間に挟み込まれ、下定盤１３等の回転により自転や公転が可能になっている。
また、上定盤１２の上方にはスラリー供給ノズル１８が配置されており、該スラリー供給ノズル１８から上定盤１２に設けられた貫通孔１９を介してウェーハＷと上下定盤１２、１３の間にスラリーを供給可能である。

図１Ｅは上記ラッピング装置において、下定盤を支持し、回転させる定盤受け台の一例を示す概略図である。
定盤受け台２０には、該定盤受け台の回転軸周りの内周側に位置するリング状部２１と、該リング状部から外周方向に放射状に延びる１つ以上（ここでは８つ）の放射状部２２とからなる廃液路２３が形成されている。下定盤１３からのスラッジを受け、排出する構造となっており、放射状部２２は外周方向に向かって下方に傾斜している。

次に、図１Ｅ、１Ｆに示したラッピング装置に適用する本発明の洗浄装置について説明する。
図１Ａに洗浄装置の上面図、図１Ｂに洗浄装置の側面図を示す。いずれもラッピング装置に対して配置した時の態様である。
洗浄装置１は第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３、アーム４を有しており、前記第一洗浄ノズル２は定盤受け台２０のリング状部２１に向いており、前記第二洗浄ノズル３は定盤受け台２０の内周側から外周方向に向いている。各々、数は１つでも良いし複数でも良い。前記第一洗浄ノズル２及び前記第二洗浄ノズル３の配置位置及び配置向きはアーム４によって固定され、さらにアーム４はクランプ背板５によって外周板６に固定されている。この外周板６は定盤受け台２０を囲むように固定配置された円筒状のものであり、これに上記のようにクランプ背板５、アーム４、第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３が順に取り付けられているので、第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３が固定配置される。

この第一洗浄ノズル２、第二洗浄ノズル３及びアーム４の固定について、説明のため互いの位置関係を簡略化して示した図を用いてより詳細に説明する。
図１Ｃに洗浄装置付近の上面図、図１Ｄに洗浄装置付近の側面図を示す。
洗浄装置のクランプ背板５は、外周板６に合わせて長さが調整可能となっており、例えばバネ伸縮によって外周板６にクランプした後、ネジ等で外周板６に固定される。洗浄装置１のアーム４は水平方向にスライドすることでノズルの位置を調整可能であり、第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３を有するアーム４の先端部は鉛直方向にスライドすることで高さが調整可能である。また、第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３をそれぞれ回転させることで洗浄水の噴射方向も調整可能である。これらの調整によって下定盤の中心の隙間から廃液路内部へアーム４の先端部を挿入し、第一洗浄ノズル２の噴射位置がリング状部２１へ、第二洗浄ノズル３の噴射位置が放射状部２２へ向かうように調整し固定することができる。
なお、クランプ背板５については補強材を用いて補強してもよい。洗浄水の噴射に伴うアーム４の上昇等の位置ずれを防ぐのに効果的である。
当然、アーム４を介しての第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３の固定の仕方はこれに限定されず、適宜決定できる。例えばアーム４が床や壁、他の固定部材等に固定されていても良い。

図２に上記洗浄装置１による洗浄水の噴射範囲を示す。
図２に示すように、第一洗浄ノズル２からの洗浄水はリング状部２１に、第二洗浄ノズル３からの洗浄水は放射状部２２に噴射される。
このように、第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３の配置位置及び配置向きが固定された状態で洗浄水が噴射され、かつ、定盤受け台２０及び下定盤１３が回転されることで、自動で洗浄作業が行われるものとなっている。
そして、第一洗浄ノズル２からの洗浄水がリング状部２１の全域に、かつ、第二洗浄ノズル３からの洗浄水が放射状部２２の全域に噴射されるため、廃液路全域のスラッジを効果的に除去することができる。また、スラッジ除去効果が高いため作業時間が短縮され、さらに自動運転のため洗浄中は作業者を必要としない。

また、第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３（特には第二洗浄ノズル３）は、洗浄水が扇形状に噴射可能な扇型ノズルとすることができる。扇型ノズルであれば、洗浄水が広範囲に拡がって噴射されるため、より高いスラッジ除去効果を得ることができる。
このような扇型ノズルと、洗浄水が直線状に噴射可能な直進ノズルの構造を説明する。
図３Ａに扇型ノズルの噴射口の正面図、図３Ｂに扇型ノズルのＡ−Ａ断面における噴射説明図、図３Ｃに直進ノズルの噴射口の正面図、図３Ｄに直進ノズルのＢ−Ｂ断面における噴射説明図を示す。
図３Ａ、図３Ｂに示すように、扇形ノズルでは中心の噴出口から扇形に拡がる溝があり、噴射された洗浄水がこの溝に沿って拡散するため、噴射形状が扇形となる。
それに対し直進ノズルでは、図３Ｃ、図３Ｄに示すように噴出口中心から洗浄水がそのまま噴射されるため、噴射形状が直線となる。

図３Ｅは放射状部に向けた扇型ノズルの配置の一例である。
なお、扇形ノズルの洗浄水の拡散方向は洗浄ノズルの締め込みで変更可能であるが、洗浄水が縦方向に拡がるように配置するのがより好ましい。この場合、図３Ｅに示すように、定盤受け台の回転と合わせて廃液路の全体に洗浄水が噴射されるため、横方向に拡がるように配置するよりも、より高いスラッジ除去効果を得ることができる。

以上のような本発明の洗浄装置１を用いた洗浄方法について説明する。
まず、クランプ背板５にアーム４を取り付け、該アーム４の先端部に第一洗浄ノズル２及び第二洗浄ノズル３を取り付ける。さらに、クランプ背板５を固定配置されている外周板６に取り付ける。
アームの水平方向の長さを調整した状態で、ノズルが取り付けられている先端部の鉛直方向の高さを調整し、先端部を下定盤の中心部隙間から廃液路内部に挿入する。そして洗浄ノズルの位置、向きを固定する。
この状態で定盤受け台及び下定盤を回転させつつ、洗浄水を噴射する。
これによりリング状部と放射状部（外周方向）の２方向に洗浄水が噴射され、廃液路全域の自動洗浄が行われる。
なお、洗浄ノズルから噴射する洗浄水としては、例えば水を用いることができる。高圧水を用いるとより高いスラッジ除去効果が得られる。噴射力自体は特に限定されず、例えば２０Ｍｐａ以上とすることができる。

以下、本発明を実施例に基づきさらに説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきではない。

（実施例）
図１Ａ〜図１Ｄ、図３Ａ、図３Ｂに示す本発明の洗浄装置を用意した。
該洗浄装置の第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルを、洗浄水が扇形状に噴射可能なものとし、第二洗浄ノズルについては洗浄水が縦方向に拡がるように装着した。第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルから２０Ｍｐａの高圧水を噴射し、定盤受け台を２ｒｐｍで回転させ自動洗浄作業を行い、年間の洗浄時間及びスラッジ除去量を測定した。

（比較例）
本発明の洗浄装置を用いず、図５Ｂに示すような手作業で行った以外、実施例と同様の条件で洗浄作業を行った。

その結果、図４に示すように、実施例では年間洗浄時間が１１２ｈ、年間スラッジ除去量が４４８ｋｇとなった。比較例では年間洗浄時間が３３６ｈ、年間スラッジ除去量が１３４ｋｇであった。作業者が洗管ホースを用いて洗浄を行う従来方式（比較例）と比較すると、本発明の洗浄装置により年間洗浄時間は１／３に、年間スラッジ除去量は約２３４％向上した。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…洗浄装置、２…第一洗浄ノズル、３…第二洗浄ノズル、４…アーム、
５…クランプ背板、６…外周板、
１１…ラッピング装置、１２…上定盤、１３…下定盤、１４…サンギア、
１５…インターナルギア、１６…キャリア、１７…保持孔、
１８…スラリー供給ノズル、１９…貫通孔、
２０…定盤受け台、２１…リング状部、２２…放射状部、２３…廃液路、
Ｗ…ウェーハ。

Claims

回転可能な上下定盤と、該上下定盤の間にスラリーを供給するスラリー供給ノズルとを有し、前記スラリーを供給しつつ、前記上下定盤を回転させて、該上下定盤間に挟み込んだ被加工物をラッピングするラッピング装置の洗浄装置であって、
前記下定盤を支持して該下定盤と共に回転可能な定盤受け台に形成されており、前記下定盤から流れ落ちた廃スラリーを排出するための廃液路を洗浄水により洗浄するものであり、
前記洗浄水を噴射する第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルと、該第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルが取り付けられており、該第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルの配置位置及び配置向きを固定するアームとを有しており、
前記定盤受け台の回転軸周りの内周側に位置するリング状部と、該リング状部から外周方向に放射状に延びる１つ以上の放射状部とからなる前記廃液路に対して、
前記第一洗浄ノズルは前記リング状部に向いており、かつ、前記第二洗浄ノズルは前記定盤受け台の内周側から外周方向に向いており、
該固定配置された第一洗浄ノズル及び第二洗浄ノズルから前記洗浄水が噴射され、かつ、前記定盤受け台及び前記下定盤が回転されることで、前記リング状部の全域が前記第一洗浄ノズルからの洗浄水により、かつ、前記放射状部の全域が前記第二洗浄ノズルからの洗浄水により、自動洗浄可能なものであることを特徴とするラッピング装置の洗浄装置。
前記第一洗浄ノズル及び前記第二洗浄ノズルは、前記洗浄水が扇形状に噴射可能なものであることを特徴とする請求項１に記載のラッピング装置の洗浄装置。