特許 6566881 洗浄機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6566881

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】洗浄機構

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20190819BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20190819BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643C

   B08B3/02 D

   B08B3/02 A

   H01L21/304 643A

   H01L21/304 648K

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-16397(P2016-16397)

(22)【出願日】2016年1月29日

(65)【公開番号】特開2017-135343(P2017-135343A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年11月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(72)【発明者】

【氏名】服部 真人

【審査官】 加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２００７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−８９９４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ０８Ｂ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持するチャックテーブルの上面、又は該チャックテーブルに保持された被加工物の露出した面を被洗浄面として洗浄する洗浄機構であって、
下端部に形成された開口を介して外部に通じる空間を内部に有し、該被洗浄面の上方に配置されるチャンバーと、
該チャンバーの該空間内に収容され、気体と液体とが合流した２流体を該被洗浄面に向けて噴射する２流体ノズルと、を備え、
該空間と該開口との一部は、該被洗浄面から外側に張り出す態様で形成されており、
該被洗浄面と該開口との間に隙間ができる高さに該チャンバーを位置付け、該２流体ノズルから供給される液体の層で該隙間を満たすことで、該２流体ノズルからの噴射によって発生するミストが該空間内に閉じ込められ、該チャックテーブルを回転させることで、該空間内のミストが該チャックテーブルの回転に付き従い該開口の該一部に案内されて該被洗浄面の外側に排出されることを特徴とする洗浄機構。

【請求項2】

該チャンバーの上方には、該２流体ノズルを該チャックテーブルの径方向に揺動させるアクチュエータが設置されており、
該２流体ノズルは、該アクチュエータによって搖動しながら該被洗浄面を洗浄することを特徴とする請求項１に記載の洗浄機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板状の被加工物を加工するための加工装置等に組み込まれる洗浄機構に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハやセラミックス基板、パッケージ基板等に代表される板状の被加工物を薄く平坦に加工する際には、例えば、研削装置や研磨装置等の加工装置が用いられる。これらの加工装置は、通常、被加工物を吸引、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被加工物を研削、又は研磨する加工ユニットとを備えている。

【0003】

ところで、上述した加工装置で被加工物を研削、又は研磨すると、被加工物から発生する加工屑がチャックテーブルや被加工物に付着してしまう。そこで、この加工屑を除去できるように、加工装置内には、気体（代表的には、エアー）と液体（代表的には、純水）との混合流体（２流体）を噴射する２流体ノズルを備えた洗浄機構が設けられている。

【0004】

ところが、上述のような２流体ノズルを備えた洗浄機構を用いると、混合流体による高い洗浄効果が得られる反面で、混合流体と洗浄対象との衝突によってミストが発生し易くなる。この問題を解決するために、近年では、２流体ノズルを覆うチャンバーを備えた洗浄ユニット等も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２００７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、例えば、洗浄効果を高めるために２流体ノズルの数を増やすと、上述のチャンバーだけではミストを処理しきれない。その結果、チャンバーの周囲にミストが漏れ出してしまうこともあった。更に、２流体ノズルを搖動させるための搖動機構をチャンバーの上方に設けている場合等には、チャンバーから漏れ出したミストが搖動機構に付着して、搖動機構の正常な動作を妨げてしまう。

【0007】

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ミストがチャンバーの上方に滞留するのを防止できる洗浄機構を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によれば、被加工物を保持するチャックテーブルの上面、又は該チャックテーブルに保持された被加工物の露出した面を被洗浄面として洗浄する洗浄機構であって、下端部に形成された開口を介して外部に通じる空間を内部に有し、該被洗浄面の上方に配置されるチャンバーと、該チャンバーの該空間内に収容され、気体と液体とが合流した２流体を該被洗浄面に向けて噴射する２流体ノズルと、を備え、該空間と該開口との一部は、該被洗浄面から外側に張り出す態様で形成されており、該被洗浄面と該開口との間に隙間ができる高さに該チャンバーを位置付け、該２流体ノズルから供給される液体の層で該隙間を満たすことで、該２流体ノズルからの噴射によって発生するミストが該空間内に閉じ込められ、該チャックテーブルを回転させることで、該空間内のミストが該チャックテーブルの回転に付き従い該開口の該一部に案内されて該被洗浄面の外側に排出される洗浄機構が提供される。

【0009】

本発明の一態様において、該チャンバーの上方には、該２流体ノズルを該チャックテーブルの径方向に揺動させるアクチュエータが設置されており、該２流体ノズルは、該アクチュエータによって搖動しながら該被洗浄面を洗浄することが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様に係る洗浄機構では、２流体ノズルを収容するチャンバーの空間と開口との一部が、被洗浄面から外側に張り出す態様で形成されているので、空間内のミストは、チャックテーブルの回転に付き従いこの開口の一部に案内されて被洗浄面の外側に排出される。よって、２流体ノズルからの噴射で発生するミストがチャンバーの上方に滞留するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。

【図2】第１洗浄機構の外観等を模式的に示す斜視図である。

【図3】第１洗浄機構の内部の構造等を模式的に示すＸＺ断面図である。

【図4】第１洗浄機構の内部の構造等を模式的に示すＹＺ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る洗浄機構が組み込まれた加工装置の概略について説明する。図１は、本実施形態に係る洗浄機構が組み込まれた加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、加工装置２は、各構造を支持する基台４を備えている。

【0013】

基台４の上面前端側には、開口４ａが形成されており、この開口４ａ内には、板状の被加工物１１（図２等参照）を搬送する搬送機構６が設けられている。また、開口４ａのさらに前方の領域には、複数の被加工物１１を収容可能なカセット８，１０が配置される。被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円形のウェーハである。ただし、被加工物１１の材質、形状等に制限はなく、例えば、パッケージ基板、セラミックス基板、樹脂基板、金属基板等を被加工物１１として用いることもできる。

【0014】

開口４ａの斜め後方には、位置合わせ機構１２が設けられている。この位置合わせ機構１２は、例えば、カセット８から搬送機構６で搬送（搬出）された被加工物１１を所定の位置に合わせる。位置合わせ機構１２に隣接する位置には、被加工物１１を吸着、保持して旋回する搬入機構１４が設けられている。搬入機構１４は、被加工物１１の上面側全体を吸着する吸着パッドを備え、位置合わせ機構１２で所定の位置に合わせられた被加工物１１を後方に搬送する。

【0015】

搬入機構１４の後方には、ターンテーブル１６が設けられている。このターンテーブル１６は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に平行な回転軸の周りに回転する。ターンテーブル１６の上面には、被加工物１１を吸引、保持する４個のチャックテーブル１８が概ね等角度間隔に配置されている。なお、ターンテーブル１６上に配置されるチャックテーブル１８の数に制限はない。

【0016】

吸着パッドで被加工物１１を吸着、保持した搬送機構１４は、この被加工物１１を、前方側の搬入搬出位置に位置付けられたチャックテーブル１８に搬入する。ターンテーブル１６は、図１の矢印で示す向きに回転し、各チャックテーブル１８を、搬入搬出位置、粗研削位置、仕上げ研削位置、研磨位置の順に位置付ける。

【0017】

各チャックテーブル１８は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向に平行な回転軸の周りに回転する。各チャックテーブル１８の上面は、被加工物１１を吸引、保持する保持面となっている。この保持面は、チャックテーブル１８の内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されており、チャックテーブル１８に搬入された被加工物１１は、保持面に作用する吸引源の負圧で下面側を吸引、保持される。

【0018】

粗研削位置及び仕上げ研削位置の後方（すなわち、ターンテーブル１６の後方）には、それぞれ、柱状の支持構造２０が配置されている。各支持構造２０の前面側には、Ｚ軸移動機構２２が設けられている。各Ｚ軸移動機構２２は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２４を備えており、Ｚ軸ガイドレール２４には、Ｚ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。

【0019】

各Ｚ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２４に平行なＺ軸ボールネジ２８が螺合されている。各Ｚ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３０でＺ軸ボールネジ２８を回転させることで、Ｚ軸移動プレート２６はＺ軸ガイドレール２４に沿ってＺ軸方向に移動する。

【0020】

粗研削位置の上方に位置するＺ軸移動プレート２６の表面（前面）には、粗研削用の研削ユニット３２ａが設けられている。一方、仕上げ研削位置の上方に位置するＺ軸移動プレート２６の表面（前面）には、仕上げ研削用の研削ユニット３２ｂが設けられている。各研削ユニット３２ａ，３２ｂは、Ｚ軸移動プレート２４に固定されたスピンドルハウジング３４を含む。各スピンドルハウジング３４には、回転軸となるスピンドル３６が回転可能に収容されている。

【0021】

各スピンドル３６の下端部は、スピンドルハウジング３４の外部に露出している。各スピンドル３６の下端部には、それぞれ、粗研削用の研削ホイール３８ａ、又は仕上げ研削用の研削ホイール３８ｂが装着されている。各研削ホイール３８ａ，３８ｂは、アルミニウム、ステンレス等の金属材料で形成された円筒状のホイール基台と、ホイール基台の下面に固定された複数の砥石とを含んでいる。

【0022】

搬入機構１４でチャックテーブル１８に搬入された被加工物１１は、上述した研削ユニット３２ａ，３２ｂで研削される。具体的には、まず、ターンテーブル１６を回転させて、被加工物１１を保持したチャックテーブル１８を粗研削位置又は仕上げ研削位置に位置付ける。次に、チャックテーブル１８及び研削ホイール３８ａ，３８ｂを相互に回転させた状態で研削ユニット３２ａ，３２ｂを下降させ、研削ホイール３８ａ，３８ｂの砥石を被加工物１１の上面に接触させる。これにより、被加工物１１の上面側を研削できる。

【0023】

研磨領域の側方（すなわち、ターンテーブル１６の側方）には、別の支持構造４０が配置されている。支持構造４０のターンテーブル１６側には、ＸＺ軸移動機構４２が設けられている。ＸＺ軸移動機構４２は、Ｘ軸方向に平行な一対の第１ガイドレール４４を備えており、第１ガイドレール４４には、第１移動プレート４６がスライド可能に取り付けられている。

【0024】

第１移動プレート４６の裏面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、第１ガイドレール４４に平行な第１ボールネジ４８が螺合されている。第１ボールネジ４８の一端部には、第１パルスモータ５０が連結されている。第１パルスモータ５０で第１ボールネジ４８を回転させることで、第１移動プレート４６は第１ガイドレール４４に沿ってＸ軸方向に移動する。

【0025】

第１移動プレート４６の表面側には、Ｚ軸方向に平行な一対の第２ガイドレール５２が設けられている。第２ガイドレール５２には、第２移動プレート５４がスライド可能に取り付けられている。第２移動プレート５４の裏面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、第２ガイドレール５２に平行な第２ボールネジ５６が螺合されている。第２ボールネジ５６の一端部には、第２パルスモータ５８が連結されている。第２パルスモータ５８で第２ボールネジ５６を回転させることで、第２移動プレート５４は第２ガイドレール５２に沿ってＺ軸方向に移動する。

【0026】

第２移動プレート５４の表面には、研磨ユニット６０が設けられている。研磨ユニット６０は、第２移動プレート５４に固定されたスピンドルハウジング６２を含む。スピンドルハウジング６２には、回転軸となるスピンドル６４が回転可能に収容されている。スピンドル６４の下端部は、スピンドルハウジング６２の外部に露出している。スピンドル６４の下端部には、研磨パッド６６が装着されている。

【0027】

研削後の被加工物１１は、この研磨ユニット６０で研磨される。具体的には、まず、ターンテーブル１６を回転させて、被加工物１１を保持したチャックテーブル１８を研磨位置に位置付ける。次に、チャックテーブル１８及び研磨パッド６６を相互に回転させた状態で研磨ユニット６０を下降させ、研磨パッド６６を被加工物１１の上面に接触させる。これにより、被加工物１１の上面側を研磨できる。

【0028】

搬入搬出位置の上方には、チャックテーブル１８の保持面（上面）等を洗浄するための第１洗浄機構６８が配置されている。この第１洗浄機構６８は、エアシリンダ等で構成された昇降機構（不図示）に支持されており、下方の洗浄位置と上方の退避位置とに位置付けられる。なお、この第１洗浄機構６８は、チャックテーブル１８に保持された被加工物１１等を洗浄する際にも使用できる。第１洗浄機構６８の詳細については後述する。

【0029】

搬入機構１４に隣接する位置には、研削、研磨後の被加工物１１を吸引、保持して旋回する搬出機構７０が設けられている。搬出機構７０の前方、且つ開口４ａの後方側には、搬出機構７０で搬出された被加工物１１を洗浄する第２洗浄機構７２が配置されている。第２洗浄機構７２で洗浄された被加工物１１は、搬送装置６で搬送され、例えば、カセット１０に収容される。

【0030】

図２は、第１洗浄機構６８の外観等を模式的に示す斜視図であり、図３は、第１洗浄機構６８の内部の構造等を模式的に示すＸＺ断面図であり、図４は、第１洗浄機構６８の内部の構造等を模式的に示すＹＺ断面図である。なお、図３では、図４の一点鎖線で示される領域を矢印の方向に見た断面を示しており、図４では、図３の一点鎖線で示される領域を矢印の方向に見た断面を示している。

【0031】

図２、図３及び図４には、チャックテーブル１８で保持した被加工物１１の露出する面を第１洗浄機構６８で洗浄する様子が示されている。図２、図３及び図４に示すように、第１洗浄機構６８は、直方体状に形成されたチャンバー７４を備えている。このチャンバー７４は、前方の前板７４ａと、後方の後板７４ｂと、チャックテーブル１８の中心側の第１側板７４ｃと、チャックテーブル１８の外周側の第２側板７４ｄと、上方の上板７４ｅと、で構成されている。

【0032】

チャンバー７４の内部には、前板７４ａ、後板７４ｂ、第１側板７４ｃ、第２側板７４ｄ、及び上板７４ｅによって囲まれた空間７４ｆが形成されている。チャンバー７４の下端部には、矩形状の開口７４ｇが設けられており、チャンバー７４の内部に形成された空間７４ｆは、この開口７４ｇを介してチャンバー７４の外部に通じている。

【0033】

上板７４ｅの上部には、アクチュエータ７６が設置されている。このアクチュエータ７６は、例えば、上板７４ｅに固定される固定部７８と、固定部７８に対してＹ軸方向にスライド可能な可動部８０とで構成される。上板７４ｅには、可動部８０の可動域に対応するスリット（不図示）が設けられており、このスリットには、可動部８０から下方に伸びる支持アーム８２が挿入される。

【0034】

チャンバー７４の空間７４ｆ内に位置付けられた支持アーム８２の下端部には、固定板８４が連結されている。この固定板８４には、気体（代表的には、エアー）と液体（代表的には、純水）とを合流、混合させた混合流体（２流体）を下方に向けて噴射する５個のノズル（２流体ノズル）８６が固定される。アクチュエータ７６の可動部８０をＹ軸方向に往復させることで、５個のノズル８６をＹ軸方向に揺動できる。なお、固定板８４に固定されるノズル８６の数に制限はない。

【0035】

また、アクチュエータ７６（支持アーム８２）の前方には、外部から供給される気体と液体とを５個のノズル８６に分配するための分配ユニット８８が配置されている。分配ユニット８８の上端部には、液体を供給するための第１供給管９０と、気体を供給するための第２供給管９２とが接続される。

【0036】

分配ユニット８８で分配された液体は、複数の第１分配供給管９４ａを介して各ノズル８６に供給され、分配ユニット８８で分配された気体は、複数の第２分配供給管９４ｂを介して各ノズル８６に供給される。各ノズル８６に供給された液体及び気体は、各ノズルの内部で合流、混合されて混合流体（２流体）となる。

【0037】

チャンバー７４の空間７４ｆ内には、この空間７４ｆを上下に仕切る仕切り板９６が配置されている。仕切り板９６は、例えば、網状の部材で構成されており、混合流体の噴射によって空間７４ｆ内に発生するミスト（液体）を気体から分離する。仕切り板９６の各ノズル８６に対応する位置には、開口９６ａが形成されており、この開口９６内には、ノズル８６の噴射口８６ａが配置される。よって、ノズル８６による混合流体の噴射がこの仕切り板９６で阻害されることはない。

【0038】

また、仕切り板９６は、前板７４ａ側に向かって斜め上方に傾斜している。よって、仕切り板９６の下方に位置する空間７４ｆは、前方側において後方側より広くなる。このように、仕切り板９６の下方に位置する空間７４ｆを広くとることで、ノズル８６の噴射によって発生するミストを仕切り板９６の下方に位置する空間７４ｆ内に閉じ込めることができる。

【0039】

搬入搬出位置に位置付けられたチャックテーブル１８の保持面や、このチャックテーブル１８に保持された被加工物１１の露出する面（上面や側面）等を被洗浄面として第１洗浄機構６８で洗浄する際には、まず、第１洗浄機構６８を支持する昇降機構を作動させて、第１洗浄機構６８を下方の洗浄位置に位置付ける。

【0040】

具体的には、被洗浄面と開口７４ｇとの間に所定の隙間が形成される高さにチャンバー７４を位置付ける。この状態で、ノズル８６から混合流体を噴射すると、ノズル８６から供給される液体２１の層によって、被洗浄面と開口７４ｇとの間の隙間が満たされる。これにより、ノズル８６からの噴射で発生するミストの大部分を、チャンバー７４の空間７４ｆ内に閉じ込めることができる。

【0041】

ところで、チャンバー７４の上部（仕切り板９６の上方側に位置する空間７４ｆ）には、排気ダクト（不図示）が接続されている。よって、ミストの発生量が少ない場合には、この排気ダクトで空間７４ｆを排気すれば、仕切り板９６を通じてミストを気体から分離できる。

【0042】

一方で、本実施形態のように、複数のノズル８６から混合流体を噴射するような場合には、ミストの発生量も多くなる。この場合、上述のような方法では必ずしもミストを処理しきれない。処理しきれなかったミストの一部は、例えば、被洗浄面と開口７４ｇとの間の隙間から外部に漏れ出してしまうことになる。外部に漏れ出したミストが、例えば、上方のアクチュエータ７６に付着すると、アクチュエータ７６は正常に動作しなくなる。

【0043】

そこで、本実施形態では、空間７４ｆ及び開口７４ｇの一部を、チャックテーブル１８の外側（径方向外側）にはみ出す（張り出す）ように配置して、この開口７４ｇの一部をミストの排出口として機能させている。洗浄時にチャックテーブル１８を回転させると、空間７４ｆ内に存在するミストはチャックテーブル１８の回転に付き従い被洗浄面の外側に向かって流れるので（図４の矢印参照）、この流れを利用することで、排出口にミストを案内して被洗浄面の外側に排出できる。

【0044】

なお、第２側板７４ｄの下端部（すなわち、チャンバー７４のチャックテーブル１８外周側）には、チャックテーブル１８の外周部分を覆う補助カバー９８が取り付けられている。この補助カバー９８により、開口７４ｇから排出されるミストが上方に流れるのを防止できる。つまり、アクチュエータ７６へのミストの付着を防止できる。

【0045】

以上のように、本実施形態に係る洗浄機構（第１洗浄機構６８）では、ノズル（２流体ノズル）８６を収容するチャンバー７４の空間７４ｆと開口７４ｇとの一部が、被洗浄面から外側に張り出すように形成されているので、空間７４ｆ内のミスト（液体）は、チャックテーブル１８の回転に付き従いこの開口７４ｇの一部に案内されて被洗浄面の外側に排出される。よって、ノズル８６からの噴射で発生するミストがチャンバー７４の上方に滞留するのを防止できる。

【0046】

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、被加工物１１を研削、研磨する加工装置２に洗浄機構（第１洗浄機構６８）を設けているが、本発明の洗浄機構は、チャックテーブルを備える他の加工装置に設けられても良い。

【0047】

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。

【符号の説明】

【0048】

２ 加工装置
４ 基台
４ａ 開口
６ 搬送機構
８，１０ カセット
１２ 位置合わせ機構
１４ 搬入機構
１６ ターンテーブル
１８ チャックテーブル
２０ 支持構造
２２ Ｚ軸移動機構
２４ Ｚ軸ガイドレール
２６ Ｚ軸移動プレート
２８ Ｚ軸ボールネジ
３０ Ｚ軸パルスモータ
３２ａ，３２ｂ 研削ユニット
３４ スピンドルハウジング
３６ スピンドル
３８ａ，３８ｂ 研削ホイール
４０ 支持構造
４２ ＸＺ軸移動機構
４４ 第１ガイドレール
４６ 第１移動プレート
４８ 第１ボールネジ
５０ 第１パルスモータ
５２ 第２ガイドレール
５４ 第２移動プレート
５６ 第２ボールネジ
５８ 第２パルスモータ
６０ 研磨ユニット
６２ スピンドルハウジング
６４ スピンドル
６６ 研磨パッド
６８ 第１洗浄機構
７０ 搬出機構
７２ 第２洗浄機構
７４ チャンバー
７４ａ 前板
７４ｂ 後板
７４ｃ 第１側板
７４ｄ 第２側板
７４ｅ 上板
７４ｆ 空間
７４ｇ 開口
７６ アクチュエータ
７８ 固定部
８０ 可動部
８２ 支持アーム
８４ 固定板
８６ ノズル（２流体ノズル）
８８ 分配ユニット
９０ 第１供給管
９２ 第２供給管
９４ａ 第１分配供給管
９４ｂ 第２分配供給管
９６ 仕切り板
９６ａ 開口
９８ 補助カバー
１１ 被加工物
２１ 液体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】