JP6164826B2

JP6164826B2 - 洗浄装置

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Publication number: JP6164826B2
Application number: JP2012266185A
Authority: JP
Inventors: 信前嶋
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: JP2014112588A; CN103846243B; CN103846243A

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の板状ワークの表面を洗浄する洗浄装置に関し、特に板状ワークの外周部分に付着する汚れを洗浄する洗浄装置に関する。

従来、板状ワークを保持した保持テーブルを回転させつつ、洗浄ノズルから板状ワークに洗浄水を噴出するスピンナー式の洗浄装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の洗浄装置は、洗浄水が板状ワークに衝突されると共に、板状ワークに付着した水滴が遠心力により放出されることで、洗浄水が装置周囲に飛散する。このため、洗浄装置には、保持テーブルの側方を囲うカバーが昇降可能に設けられており、洗浄時にはテーブルカバーを上昇させて洗浄水の飛散を防止している。

特開平７−２１１６８５号公報

ところで、このような洗浄装置の洗浄方法として、高圧の洗浄水を噴射して洗浄効率を高める高圧洗浄や、洗浄水と気体を混合して気体の圧力を利用して洗浄する２流体洗浄が知られている。高圧洗浄や２流体洗浄では、板状ワークに吹き当てられた洗浄水が噴霧となって、板状ワークや保持テーブル周辺に付着するため、洗浄装置の底部に排気ダクトを設けて洗浄装置内の噴霧を強制排気する必要があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、洗浄時に発生する噴霧を強制排気することなく、簡易な構成により外部に排出することができる洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明の洗浄装置は、板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルの中心を軸に回転させるモータと、該保持テーブルが保持する板状ワークを洗浄する流体を噴出させる洗浄ノズルと、該保持テーブルの下面を囲繞するテーブルカバーと、を少なくとも備えた洗浄装置であって、該テーブルカバーは、該保持テーブルの下部周囲を囲い複数の穴を備えた底板と、該底板に連結され該底板の外周から垂直方向に立ち上がる側板と、からなる箱形状で形成され、該底板の上に網目でシート状のネットを敷設させ、洗浄中に発生した噴霧を該ネットの網目で捕捉させて、該底板と該ネットの間に噴霧が溜まることを特徴にする。

この構成によれば、洗浄中に発生した噴霧が底板の上に敷設されたネットの網目に捕捉され、底板とネットとの間に噴霧が溜まって液体の膜（層）が形成される。液体の膜が形成されると、洗浄時に発生した噴霧が液体膜に吸収され、液体の膜の膜厚が大きくなった時点で底板の穴から流れ落ちて外部に排出される。よって、噴霧を強制排気するための設備が不要となり、装置構成を簡略化することが可能となっている。

本発明によれば、底板上のネットの網目に洗浄時の噴霧を捕捉させることで、洗浄時に発生する噴霧を強制排気することなく、簡易な構成により外部に排出することができる。

本実施の形態に係る洗浄装置の上面模式図である。図１に示す洗浄装置のＡ−Ａ線に沿う断面模式図である。本実施の形態に係る洗浄装置の洗浄動作の説明図である。実験例に係る網目サイズの説明図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る洗浄装置の上面模式図である。図２は、図１に示す洗浄装置のＡ−Ａ線に沿う断面模式図である。なお、本実施の形態に係る洗浄装置は、図１に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。また、図１においては、説明の便宜上、洗浄ノズルを省略している。

図１及び図２に示すように、洗浄装置１は、板状ワークＷを保持した保持テーブル４を回転させ、洗浄ノズル５から板状ワークＷの外周部に洗浄用の流体を吹き当てるように構成されている。この洗浄装置１では、特に、エッジトリミング後の板状ワークＷ、外周部だけ残して研削された板状ワークＷ、研磨後の板状ワークＷ等の洗浄が行われる。なお、板状ワークＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体ウェーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア（Al₂O₃）系の無機材料基板等でもよい。

洗浄装置１は、保持テーブル４の下方に設けられたケース２に、保持テーブル４の周囲を覆うテーブルカバー３を昇降可能に設けて構成されている。ケース２は、テーブルカバー３の外側を覆う外壁部２１とテーブルカバー３の内側に位置する内壁部２２とを底壁部２３で連ねて環状空間Ａ１を形成している。この環状空間Ａ１は、洗浄ノズル５から噴出されて飛散した噴霧が流れ込むように上面が開放されている。また、環状空間Ａ１は、非洗浄時にテーブルカバー３を収容する収容空間としても機能する。ケース２の底壁部２３は、複数の防振ゴム１１を介してベース１６に固定されている。

ケース２の内壁部２２は、円筒状に形成されており、内壁部２２の内側は保持テーブル４を回転駆動させるモータ６の設置空間Ａ２になっている。内壁部２２の上端部には、モータ６の設置空間Ａ２を覆うように上蓋部７が複数のボルト１２により固定されている。上蓋部７は、緩い傾斜角の略円錐台状であり、中央に開口７１が形成されている。上蓋部７の開口縁部には、保持テーブル４に向けて突出した環状凸部７２が設けられている。環状凸部７２には、保持テーブル４が回転可能に支持される。上蓋部７の裏面には、複数のボルト１３によりモータ６が固定されている。

モータ６は、上蓋部７に懸架されており、回転軸６１を上蓋部７の開口７１内に突出させている。回転軸６１は、開口７１を通じて保持テーブル４の下部に取り付けられ、保持テーブル４にモータ６の回転力を伝達している。また、モータ６の回転軸６１には、不図示の流路が形成されており、シール部１４を介して吸引源１５に接続されている。シール部１４は、磁気シール等で構成されており、回転軸６１を回転可能に支持すると共に回転軸６１内の流路を吸引源１５に接続させている。このような構成により、保持テーブル４の保持面４１に吸引源１５からの吸引力が伝達される。

ケース２の外壁部２１は、多角形の筒状に形成されており、一外側面２４にテーブルカバー３を昇降させるシリンダ８が取り付けられている。シリンダ８内にはロッド８１が収容されており、シリンダ８から突出したロッド８１の先端にはテーブルカバー３が固定されている。ロッド８１には、シリンダ８内を上下に仕切るようにピストン８２が設けられている。シリンダ８の下端側には、ピストン８２の下方空間にエアを取り込む連通口８３が形成され、シリンダ８の上端側には、ピストン８２の上方空間にエアを取り込む連通口８４が形成されている。連通口８３、８４に対する吸排気により、ロッド８１を介してテーブルカバー３が昇降される。

テーブルカバー３は、保持テーブル４の下部周囲を囲う底板３１と、底板３１の外周から垂直に立ち上がる側板３２とからなる箱形状に形成されている。テーブルカバー３の底板３１には、全域にわたって複数の穴３３が等間隔に形成されている。底板３１の上にはシート状のネット３５が敷設されており、ネット３５の網目に洗浄ノズル５から噴出されて飛散した噴霧が捕捉される。ネット３５が噴霧を捕捉すると、ネット３５と底板３１との間に洗浄水が貯水され、底板３１の全面に洗浄水の膜（層）１７が形成される（図３参照）。洗浄時には、この洗浄水の膜１７により環状空間Ａ１の上面が覆われる。

テーブルカバー３の側板３２は、ケース２の外壁部２１に沿って多角形の筒状に形成されている。側板３２の一外側面３６の上端部には、シリンダ８から突出したロッド８１が固定されている。非洗浄時には、テーブルカバー３が下降され、側板３２及び底板３１がケース２内に収容される。また洗浄時には、テーブルカバー３が上昇され、保持テーブル４の周囲が側板に囲まれると共に保持テーブル４の下部周囲が底板３１に覆われる。このため、非洗浄時には保持テーブル４を外部に露出させて搬送可能とし、洗浄時には保持テーブル４の周囲を覆って洗浄室Ａ３（図３参照）が形成される。

保持テーブル４の上面には、ポーラスセラミック材によって板状ワークＷの下面を保持する保持面４１が形成されている。保持面４１の上方には、板状ワークＷに向けて洗浄水を噴出する洗浄ノズル５が配置されている。本実施の形態の洗浄装置１では、高圧の洗浄水を噴射して洗浄効率を高める高圧洗浄や、洗浄水と気体を混合して気体の圧力を利用して洗浄する２流体洗浄が採用されており、洗浄ノズル５からは洗浄水が噴出される。また、洗浄ノズル５の噴出口は、板状ワークＷの外周部に向けられており、特に板状ワークＷの外周部に付着した汚れを洗浄するように構成されている。

このように構成された洗浄装置１では、保持テーブル４が回転され、洗浄ノズル５から保持テーブル４上の板状ワークＷの外周部に洗浄水が吹き当てられる。洗浄水は、板状ワークＷの外周部に吹き当てられると、噴霧となって周辺に飛散して環状空間Ａ１に流れ込む。このとき、テーブルカバー３の底板３１上のネット３５に噴霧が捕捉され、底板３１とネット３５との間に洗浄水の膜１７が形成される。そして、以降に発生した噴霧が、この洗浄水の膜１７に吸収されることで洗浄室内の噴霧量が低減される。

図３を参照して、本実施の形態に係る洗浄装置による洗浄動作について説明する。図３は、本実施の形態に係る洗浄装置の洗浄動作の説明図である。なお、図３に示す洗浄装置による洗浄動作は一例を示すものであり、適宜変更が可能である。

図３Ａに示すように、保持テーブル４の保持面４１に板状ワークＷが吸引保持され、テーブルカバー３が上昇される。これにより、保持テーブル４の周囲がテーブルカバー３の側板３２に覆われて洗浄室Ａ３が形成され、保持テーブル４の下部周囲にテーブルカバー３の底板３１が位置付けられる。そして、洗浄が開始されると、板状ワークＷを保持した状態で保持テーブル４が回転され、板状ワークＷの外周部に向けて洗浄ノズル５から洗浄水が噴出される。洗浄水は板状ワークＷの外周部に衝突して噴霧となり、保持テーブル４の周囲に飛散して洗浄ノズル５の下方からケース２の環状空間Ａ１に向けて流れ込む。

このとき、噴霧となった洗浄水がネット３５の網目に捕捉され、ネット３５の網目と底板３１の穴３３が形成されていない箇所との間に貯水され始める。そして、底板３１上に小さな液溜まりが形成され、洗浄水の噴霧が環状空間に流れ込むのにつれて液溜まりが成長する。これにより、洗浄ノズル５の下方において底板３１とネット３５との間に洗浄水の膜１７が形成され、テーブルカバー３の洗浄室Ａ３からケース２の環状空間Ａ１に向う噴霧が洗浄水の膜１７に捕捉される。洗浄水の膜１７は、空気中の噴霧を吸収してネット３５を持ち上げつつ厚みを増していく。

また図３Ｂに示すように、洗浄開始時には洗浄水の噴霧の一部は、ネット３５に捕捉されずにケース２の環状空間Ａ１内に流れ込む。そして、噴霧の一部は環状空間Ａ１内に広がって、洗浄ノズル５の下方以外においても環状空間Ａ１から洗浄室Ａ３に向かって噴霧が上昇する。このとき、洗浄ノズル５の下方以外においても、噴霧がネット３５の網目に捕捉され、ネット３５の網目と底板３１の穴３３が形成されていない箇所との間に貯水され始める。そして、底板３１の全域にわたって液溜まりが形成されて、洗浄室Ａ３と環状空間Ａ１との間が洗浄水の膜１７によって仕切られる。

このように、洗浄ノズル５から近い位置では、洗浄室Ａ３から環状空間Ａ１に向う噴霧により洗浄水の膜１７が形成され、洗浄ノズル５から遠い位置では、環状空間Ａ１から洗浄室Ａ３に向う噴霧により洗浄水の膜１７が形成される。底板３１の全域に洗浄水の膜１７が形成されると、洗浄ノズル５付近では環状空間Ａ１に向う前に噴霧の大部分が洗浄水の膜１７に吸収される。また、噴霧の一部はケース２と底板３１の隙間から環状空間Ａ１に入り込むが、環状空間Ａ１の全体に広がり、洗浄ノズル５から離れた場所で再び洗浄室Ａ３に向う間に洗浄水の膜１７に吸収される。

洗浄水の膜１７は、空気中の噴霧を吸収して所定量を超えた時点で底板３１の穴３３から流れ落ち、ケース２の外壁部２１に設けた排水口２５を通じて外部に排水される。よって、洗浄室Ａ３内で発生した洗浄水の噴霧が環状空間Ａ１から再び洗浄室Ａ３に循環することが抑えられ、板状ワークＷ等への洗浄水の付着が防止される。また、ネット３５に捕捉された洗浄水が液体の状態でケース２の排水口２５から外部に排出されるので、ケース２に強制排気の設備を設ける必要がない。よって、穴３３の空いた底板３１にネット３５を敷設するという簡易な構成で、噴霧となった洗浄水を液体に変えて外部に排出することを可能にしている。

（実験例）
ここで、異なる大きさの網目を持つネット３５によって洗浄処理を実施したところ、表１に示すような結果が得られた。ここでは、ネット３５の一例として、大日本プラスチックス株式会社製のネトロン（登録商標）とタキロン株式会社製のトリカルネット（登録商標）を使用した。ネトロン及びトリカルネットは、高密度ポリエチレンを主原料とするプラスチック材料を網目状に成形したプラスチックネットである。また実験では、ネトロンは呼称Ｄ６の１種類、トリカルネットは呼称Ｎ−２、Ｎ−３、Ｎ−９の３種類を使用して実験した。

また、ネトロン（Ｄ６）は、縦糸ピッチ２ｍｍ、横糸ピッチ２ｍｍ、糸太さ（厚み）１．４ｍｍ、開孔率５０％のものと、縦糸ピッチ３ｍｍ、横糸ピッチ３ｍｍ、糸太さ１．４ｍｍ、開孔率５５％のものがある。トリカルネット（Ｎ−２）は、縦糸ピッチ１．８ｍｍ、横糸ピッチ１．８ｍｍ、糸太さ０．５ｍｍ、開孔率４５％である。トリカルネット（Ｎ−３）は、縦糸ピッチ１．９ｍｍ、横糸ピッチ２．８ｍｍ、糸太さ０．５ｍｍ、開孔率４２％である。トリカルネット（Ｎ−９）は、縦糸ピッチ３．０ｍｍ、横糸ピッチ３．０ｍｍ、糸太さ０．９ｍｍ、開孔率６５％である。

なお、図４に示すように、縦糸ピッチとは幅方向に離れた縦糸間隔を示し、横糸ピッチとは長さ方向に離れた横糸間隔を示している。また、実験では底板３１として、板厚１．５ｍｍで、穴径φ６．０ｍｍ、穴の縦ピッチ１０．０ｍｍ、横ピッチ１０．０ｍｍのものを使用した。

表１に示すように、呼称Ｄ６のネトロンでは、いずれも２枚重ねで洗浄水の層が形成された。呼称Ｎ−２のトリカルネットでは、１枚でも洗浄水の層が形成され、機能的に問題が見当たらなかった。呼称Ｎ−３のトリカルネットでは、洗浄水の層が形成されず使用することができなかった。呼称Ｎ−９のトリカルネットでは、２枚重ねで洗浄水の層が形成された。この結果、ネット３５として、呼称Ｎ−２のトリカルネット、すなわち、縦糸ピッチ１．８ｍｍ、横糸ピッチ１．８ｍｍ、糸太さ０．５ｍｍ程度のものが優れていることが確認された。

なお、２枚重ねで使用する場合には、上下のネット３５を４５度ずらして重ねることが好ましい。また、ネット３５は、上記したものに限定されず、材質、縦糸ピッチ、横糸ピッチ、糸太さ、開口率等は特に限定されず、底板の穴径や穴ピッチ等に応じて任意に決定することができる。

以上のように、本実施の形態に係る加工装置によれば、洗浄中に発生した噴霧が底板３１の上に敷設されたネット３５の網目に捕捉され、底板３１とネット３５との間に噴霧が溜まって洗浄水の膜１７が形成される。洗浄水の膜１７が形成されると、洗浄時に発生した噴霧が洗浄水の膜１７に吸収され、洗浄水の膜１７の膜厚が大きくなった時点で底板３１の穴から流れ落ちて外部に排出される。よって、噴霧を強制排気するための設備が不要となり、装置構成を簡略化することが可能となっている。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。

例えば、上記した実施の形態において、洗浄装置１は、板状ワークＷの外周部に向けて洗浄水を噴出して板状ワークＷを洗浄する構成としたが、この構成に限定されない。洗浄装置１は、板状ワークＷに洗浄水を吹き付けて洗浄する構成であれば、どのように構成されていてもよい。

また、上記した実施の形態において、洗浄ノズル５として、高圧洗浄又は２流体洗浄に対応したものが使用されたが、この構成に限定されない。洗浄ノズル５は、板状ワークＷに向けて洗浄水を噴射するものであれば特に限定されない。

また、上記した実施の形態において、底板３１の全域にわたって多数の穴３３が形成される構成としたが、この構成に限定されない。底板３１には、洗浄水の膜１７が所定量を超えた時点で流れ落ちる程度に穴３３が空けられていればよい。

また、上記した実施の形態において、底板３１は、保持テーブル４の下部周囲を全体的に囲う構成としたが、この構成に限定されない。底板３１は、保持テーブル４の下部周囲を部分的に囲う構成でもよい。

また、上記した実施の形態において、底板３１の穴３３やネット３５の網目が等ピッチに形成されたが、この構成に限定されない。底板３１の穴３３やネット３５の網目は、洗浄水の噴霧を捕捉して膜１７を形成できるのであれば、どのように設けられてもよい。

以上説明したように、本発明は、洗浄時に発生する噴霧を強制排気することなく、簡易な構成により外部に排出することができるという効果を有し、特に、板状ワークの外周部分に付着する汚れを洗浄する洗浄装置に有用である。

１洗浄装置
２ケース
３テーブルカバー
４保持テーブル
５洗浄ノズル
６モータ
１７洗浄水の膜
２５排水口
３１底板
３２側板
３３穴
３５ネット
Ｗ板状ワーク

Claims

板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルの中心を軸に回転させるモータと、該保持テーブルが保持する板状ワークを洗浄する流体を噴出させる洗浄ノズルと、該保持テーブルの下面を囲繞するテーブルカバーと、を少なくとも備えた洗浄装置であって、
該テーブルカバーは、該保持テーブルの下部周囲を囲い複数の穴を備えた底板と、該底板に連結され該底板の外周から垂直方向に立ち上がる側板と、からなる箱形状で形成され、該底板の上に網目でシート状のネットを敷設させ、
洗浄中に発生した噴霧を該ネットの網目で捕捉させて、該底板と該ネットの間に噴霧が溜まる洗浄装置。