JP4672924B2

JP4672924B2 - 吸着パッド洗浄装置及び該装置を用いた吸着パッド洗浄方法

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Publication number: JP4672924B2
Application number: JP2001234583A
Authority: JP
Inventors: 納西澤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP2003045841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハを研削する研削装置のごとき加工装置において、半導体ウエーハのような被加工物を吸着搬送する吸着パッドの吸着面を洗浄するのに好適な、洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面にＬＳＩ等のチップが多数個形成された半導体ウエーハは、個々のチップに分割される前に可能な限り薄くするために、研削装置によって裏面が研削される。この研削装置は、半導体ウエーハを吸引保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを研削する研削手段と、研削された半導体ウエーハを吸着パッドにより吸引保持し搬出する搬送手段とを備えている。吸着パッドの吸着面は、多孔質のセラミックスパッドにより形成され、吸引源に連結されており、半導体ウエーハは真空吸着される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の吸着パッドを有した搬送手段には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００４】
（１）半導体ウエーハの割れ：
研削が終了した半導体ウエーハをチャックテーブルから吸着パッドにより吸引保持し搬出する際に、吸着された半導体ウエーハが割れるという問題がある。特に携帯電話、パソコン、スマートカードなどの小形化、軽量化のためにより薄く研削される半導体ウエーハにおいて深刻な問題になっており、ウエーハを薄くする上での障害になっている。本発明者による研究では、この割れ問題の原因として、半導体ウエーハを研削する際に発生した研削屑などの異物が吸着パッドの吸着面に吸引され付着して、半導体ウエーハを吸着したときに突出した異物がウエーハを局部的に押圧し破損させることが確認された。
【０００５】
（２）洗浄が困難：
上述の割れ問題を除くために、半導体ウエーハを吸着する前に、吸着面に付着した研削屑などの異物をブラシにより洗浄除去している。しかしながらこの異物の除去は、それが吸着面に強固に付着あるいは食い込んでいる場合、ブラシでは完全に洗浄除去するのが難しい。
【０００６】
（３）次工程へ異物の持込み：
さらに、吸着面に付着した異物が半導体ウエーハに転写して、次工程へ持ち込まれる可能性がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、被加工物を吸着搬送するための吸着パッドの吸着面に、付着し、あるいは食い込んだ異物を、容易に洗浄除去することができるようにした、吸着パッド洗浄装置及び洗浄方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記技術的課題を解決する吸着パッド洗浄装置として、被加工物を吸着搬送するための吸着パッドの吸着面を洗浄する装置であって、該吸着面を洗浄するための円柱状の洗浄ブラシと、該吸着面を研削するための研削面を有した研削板と、該洗浄ブラシを回転させる回転駆動手段と、該研削板を該研削面の延在する方向に揺動させる揺動駆動手段と、該研削板をその研削面と直交する方向に移動させる移動手段と、該洗浄ブラシ及び該研削板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを備え、該洗浄ブラシと研削板とは実質上平行に並べられ、該洗浄液供給手段がそれぞれの間及びそれぞれの外側に配設され、該移動手段は、該研削板を該洗浄ブラシの外周よりも上方に位置付ける作用位置と、下方に位置付ける非作用位置の間で移動させ、該研削板を該非作用位置に位置付けた状態では該吸着面を該洗浄ブラシを用いて洗浄し、該研削板を該作用位置に位置付けた状態では該吸着面を該研削板を用いて研削洗浄する、ことを特徴とする吸着パッド洗浄装置が提供される。
【０００９】
そして、洗浄ブラシと研削板とによって、被加工物を吸着搬送するための吸着パッドの吸着面に付着し、あるいは食い込んだ異物を洗浄除去する。
【００１０】
好適実施形態においては、該洗浄ブラシに並行して備えられ該回転駆動手段により洗浄ブラシとは逆方向に回転し洗浄ブラシを洗浄するブラシ洗浄ブラシを備えている。そして、該研削板が該洗浄ブラシと実質上平行に並べて矩形の平板状に形成されたオイルストーンにより形成されている。該吸着パッドは、吸引装置及び洗浄液供給装置に切換自在に連結され、洗浄液供給装置との連結によりその吸着面から洗浄液を噴出させる洗浄液噴出手段を備えている。
【００１１】
本発明においては、上記技術的課題を解決する洗浄方法として、該吸着パッド洗浄装置を用い、吸着パッドの吸着面を、洗浄液を供給し、洗浄ブラシにより洗浄するブラシ洗浄工程と、研削板により研削洗浄する研削洗浄工程とからなる、ことを特徴とする吸着パッド洗浄方法が提供される。
【００１２】
そして、吸着パッドの吸着面を、洗浄ブラシによるブラシ洗浄工程と、研削板による研削洗浄工程とによって洗浄する。
【００１３】
好適実施形態においては、該吸着パッドにより被加工物を吸着搬送する搬送経路において、被加工物を搬送した後の次の被加工物を吸着する前の空荷状態の吸着パッドを、該洗浄装置上を通過させ洗浄する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、先ず本発明に従って構成された吸着パッド洗浄装置について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１５】
図１を参照して、この吸着パッド洗浄装置が用いられる加工装置の典型例である半導体ウエーハの研削装置について説明する。全体を番号２で示す研削装置は、装置ハウジング４の一端に立設した支持板６に、一対の案内レール８、８を介して荒研削ユニット１０、並びに一対の案内レール１２、１２を介して仕上研削ユニット１４を備えている。装置ハウジング４の上面には３個のチャックテーブル１６を有したターンテーブル１８を備え、チャックテーブル１６は上方に開口した円形状の凹部に多孔質のセラミック板からなる吸着保持チャック１６ａを備えている。
【００１６】
チャックテーブル１６には、搬入搬出域において、搬送手段２２により被加工物である半導体ウエーハが前工程部２０から搬入載置され吸着保持される。そしてターンテーブル１８を矢印方向に回転させることにより、チャックテーブル１６は荒研削加工域、仕上研削加工域を移動し加工液が供給されながら研削加工される。加工された半導体ウエーハは、搬入搬出域において吸着パッドを有した搬送手段２４により次工程部２６へ搬出される。
【００１７】
図１とともに図２を参照して、搬送手段２４について説明する。搬送手段２４は、装置ハウジング４上に矢印Ｙで示す水平方向に軸線Ｚを中心に揺動自在に取付けられたアーム部２８と、アーム部２８の先端に取付けられた円盤状の吸着パッド３０とを備えている。搬送手段２４の揺動作動は、装置ハウジング４に備えられた揺動制御手段（図示していない）により制御される。吸着パッド３０は、下方に開口した円形状の凹部に多孔質のセラミック板により形成された吸着板３０ａを有し、吸着板３０ａによって吸着面Ｓが形成されている。吸着パッド３０は、アーム部２８にスプリング３２を介して、吸着面Ｓに直交する上下方向を弾性的に移動自在にして取付けられている。吸着パッド３０の凹部は、アーム部２８を通して装置ハウジング４に備えられた吸引装置３４及び洗浄液供給装置３６に、それぞれ開閉弁３４ａ、３６ａを介して切換自在に連結されている。
【００１８】
開閉弁３４ａを開け、開閉弁３６ａを閉じて吸着パッド３０を吸引装置３４に連結すると、吸着面Ｓに吸引力が生成され、半導体ウエーハ３８が吸着される。開閉弁３４ａを閉じあるいは吸引装置３４を止めると、吸引力がなくなり半導体ウエーハ３８は吸着面Ｓから離される。この開閉弁３４ａを閉じ、他方の開閉弁３６ａを開けると、多孔質の吸着面Ｓから洗浄液が噴出される。かくして、吸着面Ｓから洗浄液を噴出させる洗浄液噴出手段４０が形成される。
【００１９】
研削加工された半導体ウエーハ３８は、搬送手段２４によってターンテーブル１８上の搬入搬出域において、チャックテーブル１６から矢印Ｙの搬送経路を通り次工程部２６へ搬送される。この搬送経路Ｙの途中の装置ハウジング４上に吸着パッド洗浄装置４２が配設されている。
【００２０】
図３を参照して吸着パッド洗浄装置４２について説明する。吸着パッド洗浄装置４２は、外周にブラシ４４ａが植毛された円柱状の洗浄ブラシ４４と、研削面Ｋを有した矩形平板状の研削板４６と、洗浄ブラシ４４を回転させる回転駆動手段４８と、研削板４６を研削面Ｋの延在する方向（矢印Ｖで示す）に揺動させる揺動駆動手段５０と、洗浄ブラシ４４及び研削板４６に洗浄液を供給する洗浄液供給手段５２とを備えている。洗浄ブラシ４４及び研削板４６は実質上平行に並べて配設されている。洗浄液供給手段５２は、パイプ材により形成された噴射ノズル５２ａを３個備えている。噴射ノズル５２ａは、その長さを洗浄ブラシ４４及び研削板４６の長さと同等あるいはそれ以上に形成され、洗浄液供給装置３６からの洗浄液を噴射させる複数個の穴５２ｂを備え、洗浄ブラシ４４及び研削板４６の間、及びそれぞれの外側に設置されている
【００２１】
上述の洗浄ブラシ４４、研削板４６、回転駆動手段４８、揺動駆動手段５０、噴射ノズル５２ａなどは、基台５４上にまとめられユニットになっている。吸着パッド洗浄装置４２はまた、洗浄ブラシ４４を洗浄するための、ブラシ洗浄ブラシ５６を洗浄ブラシ４４に並行して備えている。ブラシ洗浄ブラシ５６は、洗浄ブラシ４４と実質上同一に、円柱径を小さくして形成されている。
【００２２】
図３とともに図４を参照して説明すると、円柱状の洗浄ブラシ４４及びブラシ洗浄ブラシ５６は、それぞれの両端部が基台５４に回転自在に支持されている。洗浄ブラシ４４及びブラシ洗浄ブラシ５６の一端側の基台５４には、回転駆動手段４８が電動モーター４８ａ及び減速機４８ｂを有して備えられ、その出力軸がブラシ洗浄ブラシ５６に連結されている。ブラシ洗浄ブラシ５６の他端にはギア５６ａが取付けられており、このギア５６ａは中間ギア４９を介して洗浄ブラシ４４の一端に取付けられたギア４４ｂに噛み合っている。したがって、洗浄ブラシ４４は回転駆動手段４８により駆動されるとともに、図４に矢印で示すように洗浄ブラシ４４とブラシ洗浄ブラシ５６とは互いに逆の方向に回転するので、洗浄ブラシ４４はブラシ洗浄ブラシ５６によって効果的に洗浄される。洗浄ブラシ４４は回転駆動手段４８により例えば２００ＲＰＭの速度で回転される。
【００２３】
図３とともに図５を参照して説明すると、研削板４６は、研削面Ｋが平坦な矩形の平板状に形成され、揺動駆動手段５０に移動手段５８を介し連結された基板６０に取付けられている（揺動駆動手段５０及び移動手段５８については後に詳述する）。研削面Ｋには格子状に研削溝４６ａが刻まれている。研削板４６は、いわゆる油砥石であるオイルストーン、あるいはセラミックスなどにより形成されている。本発明者による種々の材料を用いた吸着パッドの洗浄性研究では、オイルストーンが良好な結果を示した。
【００２４】
揺動駆動手段５０は、基台５４に固定された揺動駆動源であるエアピストン５０ａと、その出力軸に連結され基台５４上に揺動自在に取付けられた揺動板５０ｂとを備えている。この揺動板５０ｂに、研削板４６を研削面Ｋに直交する方向に移動させる移動手段５８としてのエアシリンダ５８ａがその本体を取付けて立設されている。エアシリンダ５８の出力端は、研削板４６が取付けられる基板６０に自在継手５８ｂを介して取付けられている。揺動駆動手段５０は、例えば毎分２００サイクルの速さで研削板４６を矢印Ｖ方向に揺動させる。移動手段５８は、エアシリンダ５８を伸縮させることにより、研削板４６を、洗浄ブラシ４４の外周よりも上方に位置付ける作用位置（図５に実線で示す）と、下方に位置付ける非作用位置（図５に二点鎖線で示す）の間で移動させる。自在継手５８ｂは、研削板４６の研削面Ｋを吸着パッド３０の吸着面Ｓ（図２）の傾きに密着させることができる追従機構を形成している。
【００２５】
回転駆動手段４８、揺動駆動手段５０、移動手段５８などは、装置ハウジング４（図１）に備えられた、電源、エア源、制御手段など（いずれも図示していない）に接続されている。
【００２６】
次に図１とともに図６を参照して上述の吸着パッド洗浄装置４２を用いた洗浄方法について説明する。吸着パッド３０の吸着面Ｓの洗浄は、洗浄液供給手段５２の噴射ノズル５２ａから洗浄液を噴射させた状態で、吸着面Ｓを洗浄ブラシ４４により洗浄する「ブラシ洗浄工程」と、研削板４６により研削洗浄する「研削洗浄工程」とにより遂行される。「ブラシ洗浄工程」は、回転する（例えば前述の２００ＲＰＭで回転する）洗浄ブラシ４４に、吸着面Ｓを当接させ、吸着パッド３０を円柱状の洗浄ブラシ４４と略直交する方向に移動させ遂行される。「研削洗浄工程」は、揺動する（例えば前述の毎分２００サイクルで揺動する）研削板４６を、移動手段５８により作用位置にし、研削面Ｋに吸着面Ｓを当接させながら、研削板４６の延在方向と略直交する方向に移動させ遂行される。
【００２７】
より具体的には、吸着パッド３０により被加工物を繰り返し吸着搬送する搬送経路Ｙ（図１）において、吸着パッド３０が被加工物をチャックテーブル１６から次工程部２６に搬送した後の、次の被加工物をチャックテーブル１６から吸着する前の空荷状態において、吸着パッド３０を洗浄装置４２上を通過させるときに行われる。洗浄は往複工程で行われ、洗浄ブラシ４４による「ブラシ洗浄工程」を、例えば矢印Ｒ（図６）で示す往路において研削板４６を移動手段５８（図５）により非作用位置に位置付けて遂行する。そして、研削板４６による「研削洗浄工程」を、矢印Ｌで示す復路において研削板４６を移動手段５８により作用位置に位置付けて遂行する。本発明者の研究によれば、被加工物としての半導体ウエーハを吸引する吸着パッド３０においては、片道約２０秒の通過時間で洗浄を適切に遂行することができた。
【００２８】
上述したとおりの吸着パッド洗浄装置４２及び洗浄方法の作用について説明する。
【００２９】
（１）吸着パッドの吸着面の確実、容易な洗浄：
吸着パッド３０の吸着面Ｓを、回転する洗浄ブラシ４４により洗浄するとともに、強固に付着した研削屑などの異物を揺動する研削板４６により削ぎ落とすように研削洗浄するので、吸着面Ｓは確実、容易に洗浄される。
【００３０】
（２）吸着される被加工物の割れ防止：
吸着パッド３０の吸着面Ｓに付着した研削屑などの異物が確実に洗浄除去されるので、異物による半導体ウエーハの割れが防止される。そして、半導体ウエーハを薄くする上での障害が除かれるので、ウエーハをさらに薄くすることが可能になる。
【００３１】
（３）吸着面を正常に維持：
研削板４６が平坦に形成され、また研削面Ｋが吸着面Ｓの傾きに追従するよう取付けられているので、吸着面Ｓを正常な平坦に保つことができる。
【００３２】
（４）コンパクトな洗浄装置：
吸着パッド洗浄装置４２は基台５４上にコンパクトにまとめられているので、研削装置２など加工装置への設置が容易である。また、保守も容易である。
【００３３】
（５）吸着パッドによる搬送経路上での洗浄：
コンパクトにまとめられた吸着パッド洗浄装置４２を、吸着パッド３０の搬送経路Ｙ上に設けることにより、搬送工程の途中の、被加工物を吸着し搬送した後の、次の被加工物を吸着する前に、吸着パッド３０の吸着面Ｓを洗浄することができ、研削屑などの異物に起因した半導体ウエーハのような被加工物の割れが皆無になる。
【００３４】
（６）次工程へ異物の持込み防止：
吸着面Ｓから被加工物に研削屑などの異物の転写がなくなるので、次工程への異物の持込みが防止される。
【００３５】
（７）吸着パッドからの洗浄液噴出：
吸着パッド３０の吸着面Ｓから洗浄液を噴出できるので、これによっても吸着面Ｓは洗浄される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、被加工物を吸着搬送するための吸着パッドの吸着面に、付着し、あるいは食い込んだ異物を、容易に洗浄除去することができるようにした、吸着パッド洗浄装置及び洗浄方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された吸着パッド洗浄装置を備えた、半導体ウエーハの研削装置の斜視図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢印方向に見て示した、吸着パッドを有する搬送手段の断面図。
【図３】図１に示す吸着パッド洗浄装置の拡大斜視図。
【図４】図３のＢ矢印方向に見て示した回転駆動手段の構成説明図。
【図５】図３のＣ−Ｃ矢印方向に見て示した、研削板の揺動駆動手段及び移動手段の部分の断面図。
【図６】本発明に従って構成された吸着パッド洗浄装置による洗浄方法を説明する図。
【符号の説明】
２：研削装置
２４：搬送手段
３０：吸着パッド
３８：半導体ウエーハ（被加工物）
４０：洗浄液噴出手段
４２：吸着パッド洗浄装置
４４：洗浄ブラシ
４６：研削板
４８：回転駆動手段
５０：揺動駆動手段
５２：洗浄液供給手段
５６：ブラシ洗浄ブラシ
５８：移動手段
Ｋ：研削面
Ｓ：吸着面
Ｙ：搬送経路

Claims

被加工物を吸着搬送するための吸着パッドの吸着面を洗浄する装置であって、
該吸着面を洗浄するための円柱状の洗浄ブラシと、該吸着面を研削するための研削面を有した研削板と、該洗浄ブラシを回転させる回転駆動手段と、該研削板を該研削面の延在する方向に揺動させる揺動駆動手段と、該研削板をその研削面と直交する方向に移動させる移動手段と、該洗浄ブラシ及び該研削板に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを備え、
該洗浄ブラシと研削板とは実質上平行に並べられ、該洗浄液供給手段がそれぞれの間及びそれぞれの外側に配設され、
該移動手段は、該研削板を該洗浄ブラシの外周よりも上方に位置付ける作用位置と、下方に位置付ける非作用位置の間で移動させ、
該研削板を該非作用位置に位置付けた状態では該吸着面を該洗浄ブラシを用いて洗浄し、該研削板を該作用位置に位置付けた状態では該吸着面を該研削板を用いて研削洗浄する、ことを特徴とする吸着パッド洗浄装置。
該洗浄ブラシに並行して備えられ該回転駆動手段により洗浄ブラシとは逆方向に回転し洗浄ブラシを洗浄するブラシ洗浄ブラシを備えている、請求項１記載の吸着パッド洗浄装置。
該研削板が該洗浄ブラシと実質上平行に並べて矩形の平板状に形成されたオイルストーンにより形成されている、請求項１又は２記載の吸着パッド洗浄装置。
該吸着パッドは、吸引装置及び洗浄液供給装置に切換自在に連結され、洗浄液供給装置との連結によりその吸着面から洗浄液を噴出させる洗浄液噴出手段を備えている、請求項１から３までのいずれかに記載の吸着パッド洗浄装置。
請求項１から４までのいずれかに記載の吸着パッド洗浄装置を用いた洗浄方法であって、吸着パッドの吸着面を、洗浄液を供給し、洗浄ブラシにより洗浄するブラシ洗浄工程と、研削板により研削洗浄する研削洗浄工程とからなる、ことを特徴とする吸着パッド洗浄方法。
該吸着パッドにより被加工物を吸着搬送する搬送経路において、被加工物を搬送した後の次の被加工物を吸着する前の空荷状態の吸着パッドを、該洗浄装置上を通過させ洗浄する、請求項５記載の吸着パッド洗浄方法。