JP6320127B2 - 洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウエーハの両面を洗浄する洗浄装置に関する。

半導体の製造工程においては、例えば後工程におけるウエーハ研削研磨後にウエーハの両面に付着した研削屑などを洗浄する洗浄工程が各種の洗浄装置で行われる。洗浄装置の一つに、半導体ウエーハの周縁部をローラー等で把持し、ローラーを回転させてウエーハを回転させつつ、両面から回転可能に揺動アームの先端に取り付けられた円形ブラシで挟みこみ、揺動アームをウエーハの径方向に揺動させてウエーハ全面を洗浄を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３-０１７４５４号公報

しかし、上記構成の洗浄装置においては、洗浄ブラシが両面からウエーハを同位置で挟みこんで洗浄を行うため、洗浄ブラシがウエーハの外に出た際に間に挟まったコンタミが両ブラシの間に堆積してしまい、洗浄ブラシ自体の洗浄がしにくいという問題がある。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、両洗浄ブラシ間に、コンタミが溜まることを抑制でき、両洗浄ブラシの洗浄も可能な洗浄装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、円盤形状の板状物の両面を洗浄する洗浄装置であって、板状物の少なくとも３箇所で外周縁を保持して板状物を周方向に回転駆動する板状物保持手段と、該板状物保持手段に保持された板状物の片面及び他面にそれぞれ当接して該片面及び該他面を洗浄する２つの洗浄手段と、該板状物保持手段に保持された板状物の片面及び他面にそれぞれに洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段とを備え、該洗浄手段は、洗浄面が円形で板状物に面で当接して板状物を洗浄する洗浄ブラシと、該洗浄ブラシを板状物の片面及び他面と垂直な回転軸線で回転可能に支持する回転支持部と、該回転支持部を保持し該洗浄ブラシを板状物の径方向に揺動させる洗浄ブラシ揺動部とを備え、２つの該洗浄手段は該洗浄ブラシが洗浄面同士を対向させて接触させ且つ２つの該洗浄ブラシの回転中心位置を互いにズラして配設されることを特徴とする。

また、上記洗浄装置は、２つの該洗浄手段は、片側の洗浄ブラシの外縁が他側の洗浄ブラシの回転中心を通る位置にズラして配設されているものとすることができる。

本発明は、洗浄用ブラシをズラして配置することにより板状物洗浄中も洗浄したコンタミを洗浄ブラシの間に堆積させず、洗浄しながらコンタミを排出できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る洗浄装置の構成例の斜視図である。 図２は、実施形態に係る洗浄装置の要部示す断面図である。 図３（ａ）は、実施形態に係る洗浄装置の洗浄中の状態を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、実施形態に係る洗浄装置の洗浄中の他の状態を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る洗浄装置の洗浄ブラシと板状物との位置関係を示す平面図である。 図５は、実施形態の変形例に係る洗浄装置の洗浄ブラシと板状物との位置関係を示す平面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る洗浄装置を図面に基いて説明する。図１は、実施形態に係る洗浄装置の構成例の斜視図である。図２は、実施形態に係る洗浄装置の要部示す断面図である。図３は、実施形態に係る洗浄装置の洗浄中の状態を示す斜視図である。図４は、実施形態に係る洗浄装置の洗浄ブラシと板状物との位置関係を示す平面図である。

実施形態にかかる洗浄装置１は、円盤形状の板状物Ｗの両面Ｗａ，Ｗｂを洗浄する洗浄装置である。

なお、洗浄装置１により両面Ｗａ，Ｗｂが洗浄される板状物Ｗは、本実施形態では、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハであり、研削、研磨などの各種の加工が施された後に洗浄装置１により洗浄される。板状物Ｗは、例えば、両面Ｗａ，Ｗｂのうちの片面Ｗａ及び他面Ｗｂの一方に複数の分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成され、分割予定ラインに沿って切削されて、個々のデバイスに分割される。

洗浄装置１は、板状物Ｗを周方向に回転させながら洗浄液（図示せず）を片面Ｗａ及び他面Ｗｂにそれぞれ噴射することで、板状物Ｗを洗浄するものである。洗浄装置１は、図１に示すように、板状物保持手段１０と、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂと、２つの洗浄液噴射手段４０ａ，４０ｂとを備える。なお、板状物保持手段１０と、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂと、２つの洗浄液噴射手段４０ａ，４０ｂは、図示しない洗浄チャンバー内に収容される。

板状物保持手段１０は、板状物Ｗの少なくとも３箇所で外周縁を保持して板状物Ｗを周方向に回転駆動するものである。板状物保持手段１０は、第１可動支持体１１と、第２可動支持体１２とを備える。第１可動支持体１１は、図示しないモータを内蔵し、モータの駆動力により軸心回りに回転する一対の第１保持ローラ１３を上面に設けている。第１保持ローラ１３は、大径部１３ａと、大径部１３ａ上に大径部１３ａと同軸に設けられた小径部１３ｂとを備えている。大径部１３ａと小径部１３ｂは、ともに厚手の円盤状に形成されている。また、小径部１３ｂの外周縁は、大径部１３ａに近づくのにしたがって徐々に小径となるように逆テーパ状に形成されている。

第２可動支持体１２は、図示しないモータを内蔵し、モータの駆動力により軸心回りに回転する一つの第２保持ローラ１４を上面に設けている。第２保持ローラ１４の構成は、第１保持ローラ１３の構成と等しいので、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

また、第２可動支持体１２は、図示しないエアシリンダにより第１可動支持体１１に近づいたり、第１可動支持体１１から離される。第２可動支持体１２が第１可動支持体１１に近づいて、保持ローラ１３，１４が、大径部１３ａ上に板状物Ｗを載置し、小径部１３ｂの外周縁が板状物Ｗの外周縁に当接した状態で、板状物保持手段１０は、保持ローラ１３，１４の大径部１３ａと小径部１３ｂとの境界部分で板状物Ｗの外周縁の３箇所を保持する。なお、板状物保持手段１０が、板状物Ｗを保持すると、保持ローラ１３，１４は、板状物Ｗを中心として周方向に等間隔（１２０度おき）に配置されている。板状物保持手段１０は、モータにより保持ローラ１３，１４を軸心回りに回転することで、板状物Ｗを周方向に回転駆動する。

２つの洗浄液噴射手段４０ａ，４０ｂは、板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの片面Ｗａ及び他面Ｗｂにそれぞれに洗浄液を噴射するものである。一方の洗浄液噴射手段４０ａは、板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの片面Ｗａに対向する噴射口４１ａを備え、他方の洗浄液噴射手段４０ｂは、板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの他面Ｗｂに対向する噴射口４１ｂを備える。洗浄液噴射手段４０ａ，４０ｂは、先端の噴射口４１ａ，４１ｂから板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗに向かって、図示しない供給源から供給された洗浄液を噴射する。

２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂは、板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの片面Ｗａ及び他面Ｗｂにそれぞれ当接して片面Ｗａ及び他面Ｗｂを洗浄するものである。２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂは、それぞれ、図１及び図２などに示すように、洗浄ブラシ２１と、回転支持部２２と、洗浄ブラシ揺動部２３とを備えている。洗浄ブラシ２１は、洗浄面２１ａが円形で板状物Ｗの片面Ｗａ又は他面Ｗｂに面で当接して板状物Ｗの片面Ｗａ又は他面Ｗｂを洗浄する。洗浄ブラシ２１は、ＰＶＡ(ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ)などの合成樹脂で構成され、かつ円盤状に形成されたスポンジである。

回転支持部２２は、洗浄ブラシ２１を板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの片面Ｗａ及び他面Ｗｂと垂直な回転軸心で回転可能に支持するものである。回転支持部２２は、図２に示すように、洗浄ブラシ２１を支持する円盤状の支持部材２４と、洗浄ブラシ２１を回転軸心回りに回転するモータ２５などを備えている。モータ２５は、洗浄ブラシ揺動部２３のケース２８などに固定されている。モータ２５の出力軸２５ａは、ボールスプライン２６を介して支持部材２４に取り付けられている。モータ２５の出力軸２５ａが、ボールスプライン２６のスプラインナット２６ａに取り付けられ、スプラインナット２６に対して軸心方向に移動自在なスプライン軸２６ｂが支持部材２４に取り付けられている。

また、ボールスプライン２６のスプラインナット２６ａと支持部材２４との間には、支持部材２４即ち洗浄ブラシ２１を板状物Ｗの片面Ｗａ又は他面Ｗｂに向かって押圧するばね２７が設けられている。回転支持部２２は、モータ２５が、出力軸２５ａを回転することで、スプラインナット２６ａとスプライン軸２６ｂとが一体に回転して、洗浄ブラシ２１を板状物Ｗの片面Ｗａ及び他面Ｗｂに押し付けながら回転軸心回りに回転する。また、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂの回転支持部２２は、洗浄ブラシ２１を回転軸心回りに同方向に回転する。

洗浄ブラシ揺動部２３は、回転支持部２２を保持し、洗浄ブラシ２１を板状物Ｗの径方向に揺動させるものである。洗浄ブラシ揺動部２３は、板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの片面Ｗａ及び他面Ｗｂと平行に直線状に延び、かつ、板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの外周に配置された一端部２８ａを中心として揺動されるケース２８と、ケース２８を一端部２８ａを中心として揺動する図示しないモータなどを備えている。ケース２８は、一端部２８ａを中心として揺動されると、他端部２８ｂが板状物保持手段１０に保持された板状物Ｗの中心を通る位置に配置されている。

また、ケース２８は、他端部２８ｂ内にモータ２５を固定し、他端部２８ｂから洗浄ブラシ２１を露出させて、回転支持部２２を保持している。なお、ケース２８は、モータ２５の本体部２５ｂを固定ケース２９を介して、他端部２８ｂに固定している。また、本実施形態では、図３（ａ）及び図３（ｂ）などに示すように、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂの洗浄ブラシ揺動部２３のケース２８の長さが等しく配置され、かつ一端部２８ａ同士が回転軸心と平行な方向に重なる位置に配置されている。

また、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂは、図３（ａ）及び図３（ｂ）などに示すように、洗浄ブラシ２１が洗浄面２１ａ同士を対向させて接触させて配置されている。また、２つの洗浄ブラシ２１は、２つの洗浄ブラシ２１の回転中心Ｃ（図４に示す）位置を互いにズラして配設されている。本実施形態では、図３（ａ）及び図３（ｂ）などに示すように、洗浄ブラシ揺動部２３のケース２８の他端部２８ｂが、洗浄ブラシ揺動部２３の揺動方向にズラして配設されている。また、洗浄ブラシ２１の洗浄面２１ａの半径をｒとし、２つの洗浄ブラシ２１の回転中心Ｃ間の距離をＬとすると、２つの洗浄ブラシ２１の回転中心Ｃは、０≦Ｌ≦ｒを満たす位置に配設されている。

なお、本実施形態では、２つの洗浄ブラシ２１の回転中心ＣはＬ＝ｒを満たす位置に配設されて、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂは、片側の洗浄ブラシ２１の外縁が他側の洗浄ブラシ２１の回転中心Ｃを通す位置にズラして配設されている。

次に、実施形態に係る洗浄装置１を使用した洗浄方法を説明する。まず、板状物保持手段１０の第２可動支持体１２と第１可動支持体１１から離した状態で、図示しない搬送手段により板状物Ｗを保持ローラ１３，１４間の所定の位置に配置する。そして、第２可動支持体１２を第１可動支持体１１に近づけて、保持ローラ１３，１４で板状物Ｗの外周縁を保持する。

そして、モータを駆動して、保持ローラ１３，１４を軸心回りに回転して、板状物Ｗを周方向に回転駆動するとともに、洗浄液噴射手段４０ａ，４０ｂの噴射口４１ａ，４１ｂから洗浄液を板状物Ｗの片面Ｗａ及び他面Ｗｂにそれぞれ噴射させる。さらに、モータ２５を駆動して、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂの洗浄ブラシ２１を同方向に回転するとともに、図示しないモータを駆動して洗浄ブラシ揺動部２３のケース２８を一端部２８ａを中心として揺動させる。なお、洗浄ブラシ揺動部２３のケース２８は、例えば、図４に二点鎖線で示すように、上側に配置された洗浄ブラシ２１が板状物Ｗに当接する位置間で揺動されるのが望ましい。

すると、洗浄ブラシ２１の洗浄面２１ａが板状物Ｗに付着したコンタミを板状物Ｗから剥離させ、洗浄液の流れにより、コンタミが板状物Ｗから洗浄液とともに落下する。コンタミを含んだ洗浄液は、洗浄チャンバーの図示しない排出口などから洗浄装置１外に排出される。

そして、洗浄ブラシ揺動部２３の揺動を所定時間行った後、洗浄ブラシ揺動部２３を板状物Ｗの外周縁から離間する位置に停止し、モータ２５を停止し、洗浄液噴射手段４０ａ，４０ｂの噴射口４１ａ，４１ｂからの洗浄液の噴射を停止させ、保持ローラ１３，１４の回転を停止させる。その後、第２可動支持体１２を第１可動支持体１１から離すとともに、搬送手段などにより板状物Ｗを次工程に搬送する。

以上のように、実施形態に係る洗浄装置１によれば、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂの洗浄ブラシ２１の洗浄面２１ａを互いにズラして配設しているので、洗浄ブラシ２１の洗浄面２１ａ同士が重なる部分の板状物Ｗとの接触圧力よりも、重ならない部分の板状物Ｗとの接触圧力が弱くなる。このために、洗浄ブラシ２１の回転により板状物Ｗから剥離されたパーティクルなどのコンタミが、洗浄面２１ａ同士が重ならない部分に位置すると、洗浄ブラシ２１の回転による遠心力や洗浄ブラシ揺動部２３の揺動による遠心力により、洗浄ブラシ２１間から排出されることとなる。

このために、洗浄装置１は、板状物Ｗの洗浄中も洗浄したコンタミを、対面して配設された洗浄ブラシ２１の間に堆積させることを抑制でき、洗浄しながらコンタミを排出できる。したがって、洗浄装置１は、洗浄ブラシ２１間にコンタミが溜まることを抑制でき、洗浄液などにより洗浄ブラシ２１の洗浄も可能とすることができる。

また、２つの洗浄ブラシ２１の回転中心Ｃは、０≦Ｌ≦ｒを満たす位置、即ち、Ｌ＝ｒを満たす位置に配設されて、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂは、片側の洗浄ブラシ２１の外縁が他側の洗浄ブラシ２１の回転中心Ｃを通す位置にズラして配設されている。このために、洗浄装置１は、２つの洗浄ブラシ２１の洗浄面２１ａ間に板状物Ｗを挟んで、２つの洗浄ブラシ２１の洗浄面２１ａがコンタミを板状物Ｗから確実に剥離することができる。したがって、洗浄装置１は、洗浄ブラシ２１間にコンタミが溜まることを抑制でき、洗浄液などにより洗浄ブラシ２１の洗浄も可能としながらも、板状物Ｗを確実に洗浄することができる。

さらに、洗浄装置１は、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂが洗浄ブラシ２１を同方向に回転する。このために、洗浄装置１は、洗浄ブラシ２１の洗浄面２１ａ同士が重なる部分の外縁部では、図４中に矢印で示すように、洗浄面２１ａ同士が同方向に回転することとなる。このために、洗浄装置１は、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂが洗浄ブラシ２１の回転により、各洗浄ブラシ２１が板状物Ｗから剥離したパーティクルなどのコンタミを洗浄ブラシ２１間から速やかに排出することができる。

また、洗浄装置１は、ボールスプライン２６のスプラインナット２６ａがモータ２５により回転され、スプライン軸２６ｂが洗浄ブラシ２１を支持した支持部材２４に取り付けられている。さらに、スプラインナット２６ａと支持部材２４との間にばね２７を設けている。このために、洗浄装置１は、洗浄ブラシ２１が過度な力で板状物Ｗに押し付けられることを抑制することができる。

〔変形例〕
本発明の実施形態の変形例に係る洗浄装置を図面に基いて説明する。図５は、実施形態の変形例に係る洗浄装置の洗浄ブラシと板状物との位置関係を示す平面図である。なお、図５において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

実施形態の変形例にかかる洗浄装置１−１は、図５に示すように、２つの洗浄手段２０ａ，２０ｂの洗浄ブラシ揺動部２３のケース２８の長さを異ならせるとともに、洗浄ブラシ揺動部２３のケース２８同士を平行に配置し、ケース２８の一端部２８ａ同士を回転軸心と平行な方向に重ねて、２つの洗浄ブラシ２１の回転中心Ｃ位置を互いにズラして配設されている。

実施形態の変形例にかかる洗浄装置１−１は、実施形態と同様に、洗浄装置１は、洗浄ブラシ２１間にコンタミが溜まることを抑制でき、洗浄液などにより洗浄ブラシ２１の洗浄も可能とすることができる。

前述した実施形態では、保持ローラ１３，１４を３つ設けたが、本発明では、これに限定されることなく、保持ローラ１３，１４を３つ以上設けて、板状物Ｗの少なくとも３箇所で外周縁を保持してもよい。

なお、本発明は上記実施形態、変形例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 洗浄装置
１０ 板状物保持手段
２０ａ，２０ｂ 洗浄手段
２１ 洗浄ブラシ
２１ａ 洗浄面
２２ 回転支持部
２３ 洗浄ブラシ揺動部
４０ａ，４０ｂ 洗浄液噴射手段
Ｃ 回転中心
Ｗ 板状物
Ｗａ 片面
Ｗｂ 他面

Claims (2)

1. 円盤形状の板状物の両面を洗浄する洗浄装置であって、
   板状物の少なくとも３箇所で外周縁を保持して板状物を周方向に回転駆動する板状物保持手段と、該板状物保持手段に保持された板状物の片面及び他面にそれぞれ当接して該片面及び該他面を洗浄する２つの洗浄手段と、
   該板状物保持手段に保持された板状物の片面及び他面にそれぞれに洗浄液を噴射する洗浄液噴射手段とを備え、
   該洗浄手段は、洗浄面が円形で板状物に面で当接して板状物を洗浄する洗浄ブラシと、該洗浄ブラシを板状物の片面及び他面と垂直な回転軸線で回転可能に支持する回転支持部と、該回転支持部を保持し該洗浄ブラシを板状物の径方向に揺動させる洗浄ブラシ揺動部とを備え、
   ２つの該洗浄手段は該洗浄ブラシが洗浄面同士を対向させて接触させ且つ２つの該洗浄ブラシの回転中心位置を互いにズラして配設されること、を特徴とする洗浄装置。
2. ２つの該洗浄手段は、片側の洗浄ブラシの外縁が他側の洗浄ブラシの回転中心を通る位置にズラして配設されていること、を特徴とする請求項１記載の洗浄装置。

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