JP2536535B2 - サンドブラスト装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体の表面研磨加工に用いて好適
なサンドブラスト装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は例えば半導体の表面研磨加工に用いるサンド
ブラスト装置において、混合室に送り込む空気の流入口
の位置を移動させることにより、研磨粉を大きく撹乱し
てその分散を促進し、混合室内で研磨粉が目づまりを起
こすことなく安定して研磨粉の連続的噴射が行なえるよ
うにしたものである。

〔従来の技術〕

例えば半導体ウエハの表面パターン加工においては、
一般にIBE（イオンビームエッチング）法が広く用いら
れていたが、このIBE法は加工時間を多く要する等の問
題点があるため、最近ではこれに代わる加工法として、
微粉を圧縮空気に混合して噴射するサンドブラスト加工
法が用いられている。

このサンドブラスト加工に用いるサンドブラスト装置
の従来例を第６図を参照して説明する。

このサンドブラスト装置は大別して圧縮空気を供給す
るエアーコンプレッサー（１）と、このエアーコンプレ
ッサー（１）より送り出された圧縮空気に研磨粉を混合
する混合室（２）と、圧縮空気と共に研磨粉を被研磨物
に噴射するブラスト室（３）、及びこのブラスト室
（３）より研磨粉を回収吸引する排風機（４）とにより
構成されている。

エアーコンプレッサー（１）からは、空気供給パイプ
（５）が導出され、さらにこの空気供給パイプ（５）は
第１の供給パイプ（６）と第２の供給パイプ（７）に分
岐されて混合室（２）に接続されている。尚、（８）は
混合室（２）に供給する圧縮空気の圧力を調整する調整
弁、（９）は混合室（２）への圧縮空気の供給を制御す
る電磁弁、（10）は第２の供給パイプ（６）の圧縮空気
の流量を調整する調整弁である。

混合室（２）は、その上部に研磨粉供給部（11）を有
し、この研磨粉供給部（11）に貯溜された研磨粉（12）
は、供給弁（13）の開閉操作によって供給口（14）を介
して適量が混合室（２）内の研磨粉タンク（15）に落下
供給される如くなされている。

また、混合室（２）の下部には、エアーコンプレッサ
ー（１）からの第１の供給パイプ（６）が接続される第
１の流路（16）と、第２の供給パイプ（７）が接続され
る第２の流路（17）を有し、第１の流路（16）は研磨粉
タンク（15）の底部に通じ、一方第２の流路（17）は混
合室（２）をストレート状に貫通するように夫々形成さ
れている。

第１の流路（16）が通じる研磨粉タンク（15）の底部
には、サーメット（金属粉を焼結して形成した無数の微
孔を有するプレート）により成るフィルター（18）が、
研磨粉タンク（15）内と第１の流路（16）とを仕切るよ
うに配されており、このフィルター（18）上に研磨粉供
給部（11）より落下供給された研磨粉（12）が蓄積され
るように成されている。

また、研磨粉タンク（15）の底部には、フィルター
（18）の中央部を貫くように研磨粉取出ノズル（19）が
突出され、この研磨粉取出ノズル（19）の頂面部に開放
された研磨取出口（20）は、研磨粉流路（21）を介して
合流部（22）において第２の流路（17）に直交するよう
に通じている。

また、研磨粉タンク（15）内においては、研磨粉取出
口（20）の上方に対応して集粉器（23）が設けられてお
り、この集粉器（23）の底部には、研磨粉取出口（20）
と対向するように台形状に窪んだ集粉凹部（24）が形成
されている。

また、（25）はこの集粉器（23）の上面開口部に取付
けられたフィルターである。

そして以上のように構成される混合室（２）における
第２の流路（17）の送出口側には、送出パイプ（26）が
接続され、この送出パイプ（26）はブラスト室（３）内
に導かれてその先端部にはノズル（27）が取付けられて
おり、このノズル（27）に被研磨物Ａ例えば半導体ウエ
ハが対応される。

またブラスト室（３）内の下部には研磨粉受け部（2
8）が設けられ、この研磨粉受け部（28）の底部からは
還元パイプ（29）が導出されており、この還元パイプ
（29）の先端部は混合室（２）に接続され、研磨粉タン
ク（15）内に通じている。

さらに混合室（２）内では、集粉器（23）の内空部か
ら排気パイプ（30）が導出され、この排気パイプ（30）
の先端部は排風機（４）に接続されている。尚、（31）
は排気パイプ（30）の空気の流れを制御する電磁弁であ
る。

排風機（４）は、その内部にフィルター（32）及び吸
引フアン（33）を有し、この吸引ファン（33）によって
フィルター（32）を介して排気パイプ（30）より空気を
吸引し、排気口（34）より排出する。また、（35）はフ
ィルター（32）の下部に設けられる研磨粉溜り部であ
る。

以上の如く構成されるサンドブラスト装置は、次の如
く動作される。即ち、エアーコンプレッサ（１）から送
り出された圧縮空気は、第１の供給パイプ（６）と第２
の供給パイプ（７）に分流され、第１の供給パイプ
（６）側に分流された圧縮空気は、第１の流路（16）を
通りフィルター（18）を介して研磨粉タンク（15）内に
流入される。この際、圧縮空気が研磨粉（12）の中を通
ることにより、いわゆるエアーバイブレーター効果によ
って研磨粉（12）が撹拌され、その一部が集粉機器（2
3）によって取出口（20）付近に集められる。

一方、第２の供給パイプ（７）側に分流された圧縮空
気は、第２の流路（17）をストレートに通過し、このと
き合流部（22）において研磨粉流路（21）側が負圧とな
ることにより研磨粉取出口（20）より研磨粉（12）が吸
込まれ、合流部（22）で圧縮空気と混合される。そして
この圧縮空気と研磨粉の混合物が送出パイプ（26）を通
ってブラスト室（３）内においてノズル（27）より噴射
され、これによって被研磨物Ａ例えば半導体ウエハの研
磨加工が行なわれる。

またこの被研磨物Ａに噴射された後の空気と研磨粉
（12）の混合物は、排風機（４）の作動によって吸引さ
れてブラスト室（３）から還元パイプ（29）を通って研
磨粉タンク（15）内に入り、ここで研磨粉（12）だけが
自重によって研磨粉タンク（15）の底部に落下蓄積され
る。そして空気のみが研磨粉タンク（15）内から排出パ
イプ（30）を通って排風機（４）に吸引され、この吸引
された空気内に残存している研磨粉をフィルター（32）
によって除去した後に浄化空気が排気口（34）から排出
される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなサンドブラスト装置は、近年さらに微細な
半導体の表面パターンの研磨加工に対応するために、研
磨粉としてより粒径の小さな微粉、例えば＃1000（粒径
16μｍ）以上の微粉が使用されるようになってきてい
る。

しかしながら、このような細かい微粉は粉末同士の吸
着性が大きいため凝集し易く、このため凝集した研磨粉
が混合室内の研磨粉取出口でいわゆる目づまりを起こ
し、最初に大量の研磨粉が噴射されると、その後は圧縮
空気だけしか噴射されないという極端な噴射ムラを生じ
る問題点を有している。

本発明は斯る点に鑑みてなされたもので、微粉の研磨
粉を使用した場合でも良好に研磨粉の噴射が行なわれる
サンドブラスト装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のサンドブラスト装置は、例えば第１図に示す
如く、研磨粉（12）と空気とを混合室（２）で混合し、
この混合物をブラスト室（３）で被研磨物Ａに噴射する
ようにしたサンドブラスト装置において、混合室（２）
に送り込む空気の流入口の位置を移動させるように構成
したものである。

〔作用〕

このように空気の流入口の位置を移動させることによ
り、混合室（２）内の研磨粉（12）は大きく撹乱されて
充分に分散されるので、研磨粉（12）が混合室（２）内
で目づまりを起こすおそれはなく、安定した研磨粉（1
2）の連続噴射が行なわれる。

〔実施例〕

以下、第１図〜第５図を参照して本発明のサンドブラ
スト装置の実施例を説明するに、上述した第６図の従来
例と対応する部分には同一符号を付しその説明は省略す
る。

第１図及び第２図は例えば半導体ウエハの表面パター
ン加工に用いる本発明のサンドブラスト装置の第１の実
施例を示すもので、本例のサンドブラスト装置において
は、混合室（２）の研磨粉タンク（15）の底部に、上述
した第６図の従来例におけるフィルター（18）に代えて
金属製の回転円板（40）が配されており、この回転円板
（40）上に研磨粉タンク（15）に供給された研磨粉（1
2）が蓄積される。この回転円板（40）は、その下方に
配置される駆動モーター（41）によって回転駆動される
ように成されている。

そしてこの回転円板（40）は、その一部に径方向に長
いフィルター部（42）が形成されている。このフィルタ
ー部（42）は、上述した従来例のフィルター（18）と同
質材、即ちサーメットにより形成されており、第１の供
給パイプ（６）から送り込まれる圧縮空気は、このフィ
ルター部（42）より研磨粉タンク（15）内に流入される
如く成されている。

さらに、研磨粉タンク（15）の底部には、回転円板
（40）の上面に対応するように係止突起（43）が、回転
円板（40）の径方向に突出して設けられている。

尚、その他の各部分は、第６図の従来例と同様に構成
されている。

以上のように構成される本例のサンドブラスト装置
は、回転円板（40）が回転されることによりフィルター
部（42）の位置が回転移動され、これによって研磨粉タ
ンク（15）に送り込まれる圧縮空気の流入口が連続的に
移動される状態と成される。このため、研磨粉タンク
（15）内の研磨粉（12）は大きく撹乱され、充分に分散
されることになる。

尚、この回転円板（40）の回転動作においては、回転
円板（40）と共に研磨粉（12）も全体的に回転しようと
するが、この研磨粉（12）の回転は係止突起（43）によ
って阻止され、従って研磨粉（12）は全体的に静止した
状態で撹乱されるので、全体にわたって均一に分散され
る。

また、第３図〜第５図は本発明のサンドブラスト装置
の第２の実施例を示すもので、本例においては、混合室
（２）の研磨粉タンク（15）の底部に、従来例と同様に
サーメットにより成るフィルター（44）が取付けられ、
このフィルター（44）上に研磨粉（12）が蓄積されるよ
うに成されているも、このフィルター（44）の下方に
は、フィルター（44）と略同径に形成された金属製の回
転円板（45）が配置されている。この回転円板（45）
は、その下方に配される駆動モーター（46）によって回
転駆動されるように構成されている。

そしてこの回転円板（45）には、その一部に径方向に
長い通孔（47）が穿設されており、第１の供給パイプ
（６）から送り込まれる圧縮空気は、この通孔（47）よ
りフィルター（44）を介して研磨粉タンク（15）内に流
入されるように成されている。

このように構成される本例のサンドブラスト装置は、
回転円板（45）が回転されることにより、その通孔（4
7）の位置が回転移動され、このため研磨粉タンク（1
5）に送り込まれる圧縮空気の流入口が連続的に移動さ
れる状態と成されるので、フィルター（44）上に蓄積さ
れる研磨粉（12）は全体にわたって均一に大きく撹乱さ
れ、充分に分散されることになる。

そして以上の如く研磨粉タンク（15）内の研磨粉（1
2）が充分に分散されることにより、研磨粉（12）に＃1
000（粒径16μｍ）以上の細かい微粉を用いた場合も、
研磨粉（12）が混合室（２）内の研磨粉取出口（20）で
目づまりを起こすおそれはなく、このため研磨粉（12）
を安定した状態で連続的に噴射することができ、被研磨
物Ａ、例えば半導体ウエハは良好に研磨される。

以上、本発明のサンドブラスト装置の実施例を二例説
明したが、本発明はこの二例以外にも種々の構成が可能
である。例えば、特に図示はしないが、混合室（２）の
研磨粉タンク（15）の底部に、圧縮空気の流入口を複数
並設し、この流入口を電磁弁によって順次或いはランダ
ムに開閉動作させることによって研磨粉（12）を撹乱さ
せるようにしてもよい。

さらにその他にも本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて多様の実施形態を採り得るものであり、以上に述べ
た実施例が本発明を特定するものではない。

また、本発明のサンドブラスト装置は半導体の表面研
磨加工に限ることなく、その他各種の研磨加工に用いる
ことができることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明のサンドブラスト装置は、混合室に
送り込む空気の流入口の位置を移動させるようにしたこ
とにより、混合室内の研磨粉が大きく撹乱され充分に分
散されるので、研磨粉は混合室内で目づまりを起すおそ
れがなく、このため研磨粉を安定した状態で連続的に噴
射することができ、良好な研磨加工が行なえる効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサンドブラスト装置の第１の実施例を
示す構成図、第２図はその要部の説明に供する平面図、
第３図は本発明のサンドブラスト装置の第２の実施例を
示す混合室の構成図、第４図はその要部の説明に供する
平面図、第５図は同、分解斜視図、第６図は従来のサン
ドブラスト装置を示す構成図である。 図中、（２）は混合室、（３）はブラスト室、（12）は
研磨粉、Ａは被研磨物である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨粉と空気とを混合室で混合し、該混合
   物をブラスト室で被研磨物に噴射するようにしたサンド
   ブラスト装置において、 上記混合室に送り込む空気の流入口の位置を移動させる
   ようにしたことを特徴とするサンドブラスト装置。