特許 7165494 洗浄装置

(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】

(24)【登録日】2022-10-26

(45)【発行日】2022-11-04

(54)【発明の名称】洗浄装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20221027BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 643Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017241358

(22)【出願日】2017-12-18

(65)【公開番号】P2019110176

(43)【公開日】2019-07-04

【審査請求日】2020-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】丹治 雅人

【審査官】河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－００９３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６４３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６０４０６２７（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００３－３４０７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２４７５８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被洗浄面に向けて、洗浄ノズルの噴出口から洗浄流体を噴射させて前記被洗浄面を洗浄する洗浄装置であって、
前記被洗浄面に向かって突出しているブラシを有して前記洗浄ノズルに外装されるブラシヘッドを備え、
前記ブラシは、底面から視て前記噴出口の外周に略等間隔で複数配置され、前記被洗浄面で跳ね返って生成される前記洗浄流体の噴霧を液滴下させ、
前記ブラシヘッドは、前記噴出口を中心として前記ブラシを配置して形成された内側ブラシ列と、前記内側ブラシ列の外側に前記ブラシを配置して形成された外側ブラシ列とを有し、
前記洗浄ノズルの径方向において、前記外側ブラシ列の前記各ブラシが前記内側ブラシ列の前記各ブラシの間にそれぞれ位置するとともに、前記外側ブラシ列の前記各ブラシ及び前記内側ブラシ列の前記各ブラシが前記中心から放射状の隙間なく配置されている、ことを特徴とする洗浄装置。

【請求項2】

前記ブラシが、糸状をした複数のブラシ素体を束ねて形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。

【請求項3】

前記ブラシヘッドは、前記洗浄ノズルに対し前記洗浄ノズルの中心軸線方向に往復摺動可能である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。

【請求項4】

前記ブラシヘッドと前記洗浄ノズルとの間に、前記被洗浄面に向かって前記ブラシヘッドを突出付勢しているバネ部材を更に備える、ことを特徴とする請求項３に記載の洗浄装置。

【請求項5】

前記ブラシ素体は、プラスチック材である、ことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の洗浄装置。

【請求項6】

前記被洗浄面は、半導体製造工程で使用されるポーラスチャックテーブルである、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は洗浄装置に関するものであり、例えば、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）を吸引保持するチャックテーブルの保持面等を洗浄する洗浄装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、ＩＣやＬＳＩ等のデバイスが複数表面に形成されたウエハの裏面を研削装置で研削して、ウエハを所定の厚みに加工する。その後、ウエハを分割予定ラインに沿ってダイシングして個々のデバイスチップが製造される。このようにして得られたデバイスチップは、樹脂封止によりパッケージングされ、各種の電子機器に広く利用されている。

【0003】

ウエハをダイシングする装置としては、チャックテーブルに吸引保持したウエハに対して、高速回転する円板状の薄い切削ブレードを切り込ませていくブレード式の切削装置がある。このブレード式の切削装置では、チャックテーブルにポーラスチャックが組み込まれ、テーブル表面のポーラス（多孔質体）と負圧を利用することによってウエハをチャックテーブル上に吸着保持して加工を行うのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、ブレード式の切削装置では、１０μ～２０μｍ程度の幅でウエハを切断していくため、ウエハ吸着面には高い平面度が求められる。このようにポーラスチャックは、高精度な平面性が求められているため、吸着保持面の平面度を保つ必要があり、吸着保持面に対する定期的な研磨と洗浄が行われている。

【0005】

また、ポーラスチャックの研磨と洗浄では、ポーラスチャックをチャックテーブルと一緒に回転させるとともに、回転しているポーラスチャックに回転しているチャック洗浄砥石を当接させて研磨を行うとともに、チャック洗浄砥石に付随している洗浄ノズルから洗浄水とエアとの混合流体を噴出して、噴出した混合流体によりポーラスチャックの外周側に移動されて来る研磨屑等の洗浄を実施する。

【0006】

洗浄ノズルから洗浄水とエアの混合流体を噴射する、いわゆる二流体洗浄では、混合流体を被洗浄物に対して洗浄ノズルから噴射すると、汚れを含む水しぶきやミスト（以下、これらを総称して「噴霧」という）の飛散が生じ、予期しない場所へと飛散し、他の加工装置の機器や鉄等の非水耐性の部品に悪い影響を及ぼす恐れがある。そのため、洗浄ノズルを覆うチャンバーを設置した構造も知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0007】

洗浄ノズルを覆うチャンバーを設置している特許文献２に示す洗浄装置では、被洗浄面との接触を避けつつ、噴霧の飛散が起こらないようにするため、チャンバー内を排気で引く方法が採られている。

【0008】

洗浄ノズルを覆うチャンバーとして、洗浄ノズルの周囲に洗浄水を噴出して擬似的なチャンバーを作るようにして、噴霧の飛散が起こらないようにした方法も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開平８－２５２０９号公報

【文献】特開２０１５－１０９３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、上記特許文献２で知られる、洗浄ノズルを覆うチャンバーを設置するとともに、チャンバー内を排気で引く方法では、構造が複雑でコスト高になるとともに、構造が大形化するという問題点があった。

【0011】

一方、洗浄ノズルの周囲に洗浄水を噴出して、洗浄ノズルを覆うチャンバーを擬似的に作る方法では、多量の水を使用する問題点があった。

【0012】

そこで、洗浄時における噴霧の舞い上がりによる噴霧を無くして被洗浄面の洗浄を行うことができるとともに、簡単な構造で低コスト化並びに小型化が可能な洗浄装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、被洗浄面に向けて、洗浄ノズルの噴出口から洗浄流体を噴射させて前記被洗浄面を洗浄する洗浄装置であって、前記被洗浄面に向かって突出しているブラシを有して前記洗浄ノズルに外装されるブラシヘッドを備え、前記ブラシは、底面から視て前記噴出口の外周に略等間隔で複数配置され、前記被洗浄面で跳ね返って生成される前記洗浄流体の噴霧を液滴下させる、洗浄装置を提供する。

【0014】

この構成によれば、洗浄ノズルの噴出口から噴射されて被洗浄面に当たり跳ね返る水しぶきやミストで作られた噴霧は、洗浄ノズルの噴出口の外周に略等間隔で複数配置されているブラシに当たる。そして、それぞれのブラシに当たった噴霧は、ブラシヘッド内において各ブラシを伝わって液滴下し、予期せぬ場所に飛散するのを防ぐ。また、内側ブラシ列の各ブラシ間と外側ブラシ列の各ブラシとの間にそれぞれ互いのブラシが配置され、洗浄ノズルの径方向において、噴出口の外周全体をブラシで囲んだ状態にすることができる。しかも、洗浄ノズルの径方向において、各ブラシが噴出口の外周全体を囲んでいても、各ブラシとの間にはエアを逃がす隙間が形成できる。したがって、例えばエアと洗浄水との混合流体を洗浄ノズルの噴出口から噴射させた場合、被洗浄面に当って跳ね返る水しぶきやミストで作られた噴霧は、内側ブラシ列と外側ブラシ列で作られる壁に当たってブラシヘッド内で液滴下する。一方、エアは、内側ブラシ列のブラシと外側ブラシ列のブラシとの間の隙間を通ってブラシヘッドの外側へスムーズに流すことができる。これにより、被洗浄面に当たって跳ね返った水しぶきやミストで作られた噴霧が予期せぬ場所へ飛散するのを防ぐ。

【0015】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記ブラシが、糸状をした複数のブラシ素体を束ねて形成されている、洗浄装置を提供する。

【0016】

この構成によれば、ブラシが撓み易く、各ブラシ素体が、撓んで被洗浄面上のダストを除去し易くなる。また、ポーラスチャックの表面を洗浄するような場合は、ブラシ素体がポーラス内部に入り込んで、ポーラス内部の汚れも除去する。

【0019】

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記ブラシヘッドは、前記洗浄ノズルに対し前記洗浄ノズルの中心軸線方向に往復摺動可能である、洗浄装置を提供する。

【0020】

この構成によれば、ブラシヘッドを被洗浄面に押し当てて洗浄するような場合、押し当て量に応じてブラシヘッドの摺動量を容易に調整することができる。

【0021】

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成において、前記ブラシヘッドと前記洗浄ノズルとの間に、前記被洗浄面に向かって前記ブラシヘッドを突出付勢しているバネ部材を更に備える、洗浄装置を提供する。

【0022】

この構成によれば、ブラシヘッドを被洗浄面に押し当てて洗浄するような場合、押し当て量に応じてブラシヘッドの摺動量を容易に調整できるとともに、押し当てての洗浄が終了するとバネ部材によるバネ力でブラシヘッドを再び元の位置へ自動的に戻すことが可能になる。

【0023】

請求項５に記載の発明は、請求項２、３又は４に記載の構成において、前記ブラシ素体は、プラスチック材である、洗浄装置を提供する。

【0024】

この構成によれば、プラスチック材で形成されたブラシ素体を複数束ねて棒状をした結束ブラシ素体を用いるので、被洗浄面に結束ブラシ素体を接触させて洗浄することが可能になる。

【0025】

請求項６に記載の発明は、請求項１、２、３、４又は５に記載の構成において、前記被洗浄面は、半導体製造工程で使用されるポーラスチャックテーブルである、洗浄装置を提供する。

【0026】

この構成によれば、半導体製造工程で、例えば半導体ウエハウエハを吸引保持するポーラスチャックテーブルの保持面を洗浄する洗浄装置として適用できる。

【発明の効果】

【0027】

発明によれば、洗浄ノズルの噴出口から噴射されて被洗浄面に当たり跳ね返る水しぶきやミスト等を含む噴霧を、洗浄ノズルの噴出口の外周を囲って配置したブラシヘッドの結束ブラシ素体に当ててブラシヘッド内に液滴下させ、予期せぬ場所への飛散を防ぐことができる。また、結束ブラシ素体を設けたブラシヘッドを使用するので、構造が簡単になり、低コスト並びに小型化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の洗浄装置を備えた半導体製造工程で使用可能なポーラスチャックテーブル洗浄ユニットの要部構成配置図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線に相当する部分での断面として示すポーラスチャックテーブル洗浄ユニットの概略断面図である。

【図3】図２に示す洗浄装置における拡大断面図である。

【図4】図３のＢ－Ｂ線矢視方向より見た洗浄装置の要部底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明は、洗浄時における噴霧の舞い上がりによる噴霧を無くして洗浄を行うことが可能であるとともに、簡単な構造で低コスト化並びに小型化が可能な洗浄装置を提供するという目的を達成するために、被洗浄面に向けて、洗浄ノズルの噴出口から洗浄流体を噴射させて前記被洗浄面を洗浄する洗浄装置であって、前記被洗浄面に向かって突出しているブラシを有して前記洗浄ノズルに外装されるブラシヘッドを備え、前記ブラシは、前記噴出口の外周に略等間隔で複数配置されている、構成としたことにより実現した。

【0030】

以下、本発明を実施するための形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付している。また、以下の説明では、上下や左右等の方向を示す表現は、絶対的なものではなく、本発明の洗浄装置の各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。

【実施例】

【0031】

図１は本発明に係る洗浄装置３１を備えた半導体製造工程で使用可能なポーラスチャックテーブル洗浄ユニット１０の要部構成配置で、図２は図１のＡ－Ａ線に相当する部分での断面として示すポーラスチャックテーブル洗浄ユニット１０の概略断面図である。

【0032】

図１及び図２において、ポーラスチャックテーブル洗浄ユニット１０は、図示せぬモータの駆動により水平に回転する円板状をしたポーラスチャックテーブル１１と、同じく図示せぬモータの駆動により水平に回転する円板状をしたチャック洗浄砥石部材１２と、ポーラスチャックテーブル１１上を洗浄する洗浄装置１３と、を備えている。

【0033】

ポーラスチャックテーブル１１は、例えば半導体製造工程で使用されるダイシングソーに組み込まれるものであり、円板状をした回転テーブル１１Ａと、回転テーブル１１Ａに一体回転可能に取り付けられた円板状のポーラスチャック１１Ｂを有している。ポーラスチャック１１Ｂは、多孔質体で形成されており、回転テーブル１１Ａを通って裏面側から表面（ウエハ吸着面）側に負圧が付与され、この負圧によりウエハ吸着面側にウエハ（Ｗ１，Ｗ２）を吸着保持することができる。ここでのポーラスチャック１１Ｂのウエハ吸着面は、ダイシングソーでは１０μ～２０μｍ程度の幅でウエハを切断していくため、高い平面度が求められている。

【0034】

チャック洗浄砥石部材１２は、ポーラスチャック１１Ｂのウエハ吸着面と対向する下面にチャック洗浄砥石１２ａを有し、支軸１４を介してユニット本体１０Ａに回転可能に取り付けられている。支軸１４は、ユニット本体１０Ａ内に配置された図示しない前記モータの回転軸と連結されている。すなわち、チャック洗浄砥石部材１２は、支軸１４を介して前記モータと連結されていて、そのモータの回転を受けて回転する。また、その回転をしながら、チャック洗浄砥石１２ａをポーラスチャック１１Ｂのウエハ吸着面に当接させて、チャック洗浄砥石１２ａでウエハ吸着面を研磨して平面度を出す。

【0035】

洗浄装置１３は、支持アーム２１を介してユニット本体１０Ａに取り付けられており、洗浄流体を吹き付けながらユニット本体１０Ａと一体に移動し、ポーラスチャック１１Ｂ上のウエハ吸着面上に付着しているダストと、ウエハ吸着面上にウエハが吸着保持されている場合には、ウエハ吸着面上に吸着保持されているウエハの表面に付着しているダストを洗浄流体で除去することができる。

【0036】

なお、図１中での洗浄装置１３は、符号１３（Ｗ１）と符号１３（Ｗ２）の２つの洗浄装置１３を示している。これら２つの洗浄装置１３（Ｗ１）と１３（Ｗ２）のうち、例えば洗浄装置１３（Ｗ１）は１２インチのウエハＷ１に対応する洗浄装置で、洗浄装置１３（Ｗ２）は８インチのウエハＷ２に対応する洗浄装置である。これら、２つの洗浄装置１３（Ｗ１）と１３（Ｗ２）は、洗浄時、ウエハＷ１、Ｗ２に関わらず常に洗浄動作をしている。

【0037】

図３及び図４は洗浄装置１３の構成を説明するための図であり、図３は図２に示す洗浄装置１３における拡大断面図で、図４は図３のＢ－Ｂ線矢視方向より見た洗浄装置１３の要部底面図である。

【0038】

図３及び図４において、洗浄装置１３は、切削加工後のウエハの表面又はポーラスチャック１１Ｂの吸着面（以下、これを総称して「被洗浄面」という）を洗浄するための洗浄ノズル１５を備え、また、洗浄ノズル１５にはブラシヘッド１６とバネ部材としてのコイルスプリング１７と、ヘッドホルダー１８が取り付けられている。

【0039】

洗浄ノズル１５は、例えば０．２ＭＰａ程度に加圧された純水等の洗浄水と０．１５ＭＰａ程度に加圧された空気（エア）との混合流体を被洗浄面に向けて噴出する噴出口１５ａを有している。また、噴出口１５ａを設けている下端側は円柱筒状に形成されている。この洗浄ノズル１５は、洗浄水注入口１５ｂから注入された洗浄水と、エア注入口１５ｃから注入されたエアを混合して混合流体とし、この混合流体を噴出口１５ａから噴出するようになっている。

【0040】

ブラシヘッド１６は、ヘッド本体１９と、ヘッド本体１９に取り付けられたブラシ２０と、を有している。

【0041】

ヘッド本体１９は、洗浄ノズル１５の円柱筒状に形成された下端部１５Ａの外周に取り付けられる。ヘッド本体１９には、上端開口側から、洗浄ノズル１５の下端部１５Ａが上下方向摺動自在に挿入配置されている。これにより、ヘッド本体１９は、洗浄ノズル１５に対して、噴出口１５ａの外周を囲った状態にして洗浄ノズル１５の下端部１５Ａに取り付けられている。そして、ヘッド本体１９の下端面１９ｄにブラシ２０を取り付けている。

【0042】

ヘッドホルダー１８は、両端が開口されている筒状をした部材である。ヘッドホルダー１８は、上端部１８ａが洗浄ノズル１５の上部外周部分に支持アーム２１と固定ボルト２２を介して固定され、下端部がヘッド本体１９の上部外周部分１９ａに摺動自在に係合されている。なお、ヘッド本体１９の上部外周部分１９ａの上端には、係止段部１９ｃが形成されている。そして、係止段部１９ｃとヘッドホルダー１８の下端部１８ｂとの係合により、洗浄ノズル１５に対するヘッド本体１９の下方（被洗浄面方向）への移動が規制されるようになっている。

【0043】

バネ部材としてのコイルスプリング１７は、洗浄ノズル１５の下端部１５Ａの外周に配置され、洗浄ノズル１５とヘッド本体１９の上端との間に圧縮された状態で配置されており、この圧縮された状態によりヘッド本体１９を常に下方（被洗浄面方向）へバネ付勢した状態にしている。したがって、ヘッドホルダー１８は、平時はコイルスプリング１７の付勢力により、ヘッド本体１９の係止段部１９ｃとヘッドホルダー１８の下端部１８ｂが係合された状態の位置まで移動された状態で保持されている。

【0044】

ブラシ２０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のプラスチック材で、線径が０．１６ミリ程の糸状をした複数のブラシ素体を束ねて、概略円柱棒状にしたものである。ブラシ２０は、ヘッド本体１９の下面に形成されている取付穴１９ｂに圧入されて、その後、接着等して固定される。

【0045】

図４に示すように、ヘッド本体１９の下面に形成されている取付穴１９ｂは、洗浄ノズル１５の噴出口１５ａを中心として描かれる内側円周上に、略等間隔で複数形成されている取付穴１９ｂ１と、同じく洗浄ノズル１５の噴出口１５ａを中心として描かれる外側円周上に、略等間隔で複数形成されている取付穴１９ｂ２とでなる。なお、実施例では、内側円周上の取付穴１９ｂ１と外側円周上の取付穴１９ｂ２とは、洗浄ノズル１５の径方向において外側円周上の各取付穴１９ｂ２が内側円周上の各取付穴１９ｂ１の間にそれぞれ配置されている。そして、内側円周上の取付穴１９ｂ１と外側円周上の取付穴１９ｂ２には、それぞれ円柱棒状に形成されたブラシ２０が下方（被洗浄面方向）に突出された状態にして取り付けられている。

【0046】

したがって、このようにしてヘッド本体１９の下端面１９ｄにブラシ２０を取り付けたブラシヘッド１６は、外側ブラシ列の各ブラシ２０が内側ブラシ列の各ブラシ２０の間にそれぞれ位置している状態となる。そして、ブラシヘッド１６の内側から各ブラシ２０の全体を見た場合に、それら全体のブラシ２０は同心円上で互いに連続して繋がれ、円周状のブラシ２０の壁を有する形状となる。しかし、下側から平面的に見た場合には、図４に示すように各ブラシ２０の間には隙間Ｓが設けられ、エアは隙間Ｓを通って外部に排出できるようになっている。図４中に符号１００で示す矢印は、そのエアが排出されて行く流れの一例を示す。

【0047】

このように形成されたブラシヘッド１６を設けた洗浄装置１３を用いてポーラスチャックテーブル１１の被洗浄面を洗浄する場合は、洗浄装置１３を下降させて回転しているポーラスチャックテーブル１１の被洗浄面にブラシ２０を当接させる。この際、余分な押し付け力はコイルスプリング１７が圧縮されて、ブラシヘッド１６が上方に逃がされることにより取り除かれる。なお、コイルスプリング１７は必ずしも無くてもよく、ブラシ２０をブラシヘッド１６の自重で押し当てるようにしてもよい。また、当接と同時に、洗浄ノズル１５の噴出口１５ａから０．２ＭＰａ程度に加圧された純水等の洗浄水と０．１５ＭＰａ程度に加圧された空気（エア）との混合流体がポーラスチャックテーブル１１の被洗浄面に向けて噴出させて洗浄を開始する。

【0048】

洗浄ノズル１５の噴出口１５ａから混合流体が噴射されると、混合流体が被洗浄面に当たり、跳ね返って水しぶきやミストで噴霧が作られる。そして、この噴霧は、洗浄ノズル１５の噴出口１５ａの外周を囲って壁状に配置されているブラシヘッド１６のブラシ２０に当ってブラシヘッド１６内で液滴下し、予期せぬ場所に飛散するのが防止される。一方、エアは、図４に示すように各ブラシ２０の間の隙間Ｓを通って外部に排出される。

【0049】

したがって、この洗浄装置１３を用いた高圧洗浄により、被洗浄面上のダストが除去される。また、ポーラスチャック１１Ｂの場合は、ポーラス内部の汚れも同時に除去できる。

【0050】

また、この洗浄装置１３では、ブラシ２０を設けたブラシヘッド１６を使用するので、構造が簡単になり、低コスト並びに小型化が可能になる。

【0051】

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を成すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【符号の説明】

【0052】

１０ ポーラスチャックテーブル洗浄ユニット
１０Ａ ユニット本体
１１ ポーラスチャックテーブル
１１Ａ 回転テーブル
１１Ｂ ポーラスチャック
１２ チャック洗浄砥石部材
１２ａ チャック洗浄砥石
１３ 洗浄装置
１４ 支軸
１５ 洗浄ノズル
１５Ａ 下端部
１５ａ 噴出口
１５ｂ 洗浄水
１５ｃ エア注入口
１６ ブラシヘッド
１７ コイルスプリング（バネ部材）
１８ ヘッドホルダー
１８ａ 上端部
１８ｂ 下端部
１９ ヘッド本体
１９ａ 上部外周部分
１９ｂ 取付穴
１９ｃ 係止段部
１９ｄ 下端面
１９ｂ１ 内側円周上の取付穴
１９ｂ２ 外側円周上の取付穴
１９ｃ 係止段部
２０ ブラシ
２１ 支持アーム
１００ エアの流れ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】