(57)【要約】【課題】ウェハー付きセラミックスブロックの表面とセラミックスブロック側のウェハー外周部に残留する油等の溶媒とダイヤモンド粉末を除去する洗浄装置および洗浄方法を提供する。  【解決手段】洗浄装置は、回転電動部を内蔵した洗浄機本体と、回転電動部の回転が伝達されるように洗浄機本体に取り付けられた回転ブラシ部と、回転ブラシ部に複数の整列体を形成するようにその中心から外周に向くように円弧状に植設されたブラシと、を有する。洗浄方法は、洗浄液に沈めたウェハーに洗浄装置を当てることにより、残留している溶媒とダイヤモンド粉末を除去する。【選択図】  図２
2009070932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄液に沈めてウェハーを洗浄する洗浄装置において、
回転電動部を内蔵した洗浄機本体と、
前記回転電動部の回転が伝達されるように前記洗浄機本体に取り付けられた回転ブラシ部と、
該回転ブラシ部に複数の整列体を形成するようにその中心から外周に向くように円弧状に植設されたブラシと、
を有することを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
請求項１記載の洗浄装置において、回転ブラシ部はブラシの円弧の整列体の先端が向く方向に回転させられることを特徴とする洗浄装置。
【請求項３】
請求項１記載の洗浄装置において、ブラシの形状は、先端極細形状で、その長さは２０ｍｍ〜３０ｍｍであることを特徴とする洗浄装置。
【請求項４】
請求項１記載の洗浄装置において、前記ブラシの材質は剛性の低い弾性材質により形成されていることを特徴とする洗浄装置。
【請求項５】
請求項１記載の洗浄装置において、ブラシの１束当たりの植毛本数は複数本からなり、かつ複数本で構成されたブラシの束は複数本で構成されることを特徴とする洗浄装置。
【請求項６】
請求項１記載の洗浄装置において、回転ブラシ部は洗浄機本体から着脱可能であることを特徴とする洗浄装置。
【請求項７】
請求項１記載の洗浄装置において、回転電動部はその回転数が切り換え可能であることを特徴とする洗浄装置。
【請求項８】
請求項１記載の洗浄装置において、回転電動部は耐水性であることを特徴とする洗浄装置。
【請求項９】
洗浄液に沈めてウェハーを洗浄する洗浄方法において、洗浄液にウェハーを沈め、回転ブラシ部に複数の整列体を形成するようにその中心から外周に向くように円弧状に植設されたブラシを持つ洗浄装置を、回転ブラシ部をブラシの円弧の整列体の先端が向く方向に回転させた状態で、ウェハー付きセラミックスブロックの表面とセラミックスブロック側のウェハー外周部に当てることにより残留している溶媒とダイヤモンド粉末を除去することを特徴とする洗浄方法。
【請求項１０】
請求項９記載の洗浄方法において、セラミックスブロック側のウェハー外周部に残留する溶媒とダイヤモンド粉末は、洗浄装置を低速回転することによって除去し、ウェハー表面上の溶媒とダイヤモンド粉末は、洗浄装置を高速回転することによって除去することを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミックスブロックとその表面に貼り付いたウェハーの洗浄装置および洗浄方法に関し、更に詳細には、アルカリ洗浄液中にウェハー付きセラミックスブロックを沈め、ブラシ付き電動機を用いて液中でウェハー付きセラミックスブロック表面を洗浄するためのウェハー洗浄装置およびウェハー洗浄方法に関する。ブラシの役目は、セラミックスブロック側ウェハー外周部に残留しているダイヤモンド粉末をかき出し、ウェハー外周部も洗浄するものである。
【背景技術】
【０００２】
油性ダイヤモンドスラリー（粒径１〜６μｍ）を用いた研磨後のブロック表面は、油等の溶媒が付着している。これらを除去する方法は、アルカリ性洗浄液を用いて、スポンジ等で擦り洗いをする。具体的には、業務用流し台のシンクに３０リットルの水とアルカリ性洗浄液（Ｎｏ．２００：カストロール製）０．６〜０．９リットルの混合液中に、ダイヤモンドラップ後のウェハー付きセラミックスブロックを入れ、液中でスポンジを使いウェハー付きセラミックスブロック表面に付着している油等の溶媒とダイヤモンド粉末を洗い流す。
【０００３】
特にセラミックスブロック側ウェハー外周部は、油等の溶媒とダイヤモンド粉末が多く付着している。この部分に付着している油等の溶媒とダイヤモンド粉末の除去を行うためには、スポンジのエッジ部を利用して除去を行う。アルカリ洗浄液とスポンジの組合せでは、除去される油等の溶媒とダイヤモンド粉末は完全には除去されないため、アルカリ洗浄液からウェハー付きセラミックスブロックを取り出したあと、流水でアルカリ洗浄液を洗い流し、ドライエアーで乾燥させる。
【０００４】
乾燥後は安定したテーブルの上にウェハー付きセラミックスブロックを置き、エタノールを染み込ませた脱脂綿（ベンコット）を用いて、セラミックスブロック側ウェハー外周部に薄い（１ｍｍ前後）板状の物をあてがって油等の溶媒とダイヤモンド粉末の除去を行う。
【０００５】
これらの方法では、油等の溶媒とダイヤモンド粉末は完全には除去しきれない。特にダイヤモンド粉末がセラミックスブロック側ウェハー外周部に残留した場合は、次工程の鏡面仕上げに影響が生じる。次工程では、数十ｎｍの粒径のコロイダルシリカを含んだスラリーを用いてウェハー表面を鏡面に仕上げるが、残留したダイヤモンド粉末がそのスラリー中に混ざった場合、ウェハー表面に深さ数μｍの傷を発生させてしまう。例えば深さ６μｍの傷を発生させた場合、ウェハー表面を鏡面に加工するためには２時間〜３時間の時間が必要となる。
【０００６】
現在、セラミックスブロックにウェハーを貼付けているＷＡＸは、エタノールに溶ける性質があり、乾燥後の油等の溶媒とダイヤモンド粉末の除去時には、ＷＡＸを溶かしている可能性がある。この時、セラミックスブロックとウェハー間に隙間が生じた場合は、その隙間にダイヤモンド粉末が入り込む可能性がある。ダイヤモンド粉末が入り込んだ場合は、上記と同様で、鏡面加工中に深さ１〜６μｍの傷を発生させてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
油性ダイヤモンドスラリーを用いて研磨を行ったあとの汚染されたウェハー付きセラミックスブロック表面とセラミックスブロック側ウェハー外周部はアルカリ洗浄液とスポンジで、ある程度の油等の溶媒とダイヤモンド粉末は除去できる。しかしながら、スポンジを用いた洗浄では限界がある。このため、次工程の鏡面加工時には一粒のダイヤモンドでも入り込んでしまえば、ウェハー表面に傷を付ける可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ウェハー付きセラミックスブロックの表面とセラミックスブロック側のウェハー外周部に残留する油等の溶媒とダイヤモンド粉末を除去洗浄する際に、特にセラミックスブロック側のウェハー外周部に残留したダイヤモンド粉末をブラシ付き回転電動機で除去し得る洗浄装置および洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、洗浄液に沈めてウェハーを洗浄する洗浄装置において、回転電動部を内蔵した洗浄機本体と、前記回転電動部の回転が伝達されるように前記洗浄機本体に取り付けられた回転ブラシ部と、該回転ブラシ部に複数の整列体を形成するようにその中心から外周に向くように円弧状に植設されたブラシと、
を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の洗浄方法は、洗浄液に沈めてウェハーを洗浄する洗浄方法において、洗浄液にウェハーを沈め、回転ブラシ部に複数の整列体を形成するようにその中心から外周に向くように円弧状に植設されたブラシを持つ洗浄装置を、回転ブラシ部をブラシの円弧の整列体の先端が向く方向に回転させた状態で、ウェハー付きセラミックスブロックの表面とセラミックスブロック側のウェハー外周部に当てることにより残留しているダイヤモンド粉末を掻きだすことを特徴とする。
【００１１】
本発明の洗浄装置は、回転電動部とブラシを植設したブラシ部を有し、回転電動部にブラシ交換が容易に着脱できる着脱部とブラシの回転を制御する駆動部を備えている。
【００１２】
ダイヤモンド粉末を除去するのに適しているブラシ部の整列方法は、かき出したダイヤモンド粉末がウェハーの中心から外周、あるいは、ウェハーの外周から離れる様にするため、中心から外周に向かって円弧の放射状で構成されており、その整列方向は回転方向と逆方向で構成されている。
【００１３】
セラミックスブロック側のウェハー外周部のダイヤモンド粉末をかき出すため、先端の細さは、φ５μｍ〜φ１０μｍとし、ブラシの長さは、ダイヤモンド粉末をかき出す力とかき出す効率から２０ｍｍ〜３０ｍｍが良い。ただし、２０ｍｍ〜３０ｍｍとはブラシ部に埋め込まれていない長さである。
【００１４】
ブラシ部に植毛されるブラシの１束当たりの植毛本数は１００本〜１５０本からなる。また、１００本〜１５０本で構成された植毛の毛束は被洗浄物とその大きさに合わせて複数束で構成される。
【００１５】
ブラシの材質は、加工のしやすさ、弾性が優れているビニール系・ナイロン系・高強度ポリエチレン系がもっとも良い。
【００１６】
ブラシ部は回転電動部との着脱を可能にさせるために、ビス留めで固定されている。ビス留め法を用いることで、ブラシ部は容易に交換が可能となる。
【００１７】
回転電動部で制御されるブラシ部の回転数は被洗浄物に合わせ、高速回転モードと低速回転モードの２種類からなる可変方式とする。
【００１８】
液中でダイヤモンド粉末等の除去洗浄を行うことから、耐水性が求められる。そのために、配線溶接部・電動部はシールドされていることが絶対条件である。求められる耐水（防水）性能はＪＩＳＩＰＸ７相当が必要である。
【００１９】
洗浄されるものが、例えばセラミックスブロック上に貼り付けた厚さ数百μｍのウェハーであり、その外径はセラミックスブロックより小さい。したがって、この貼り付けられた物の断面形状は凸形状である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、今まで取り除けなかった、セラミックスブロック側のウェハー外周部に残留する油等の溶媒とダイヤモンド粉末は、低速回転で行うことで、ほとんど除去される。また、ウェハー表面上のダイヤモンド粉末は、高速回転で行うことでほとんどが除去される。このように、回転するブラシを用いることで、洗浄が容易となり、ウェハー表面のダイヤモンド粉末は除去されることとなる。また、セラミックスブロック側のウェハー外周部に残留する油等の溶媒とダイヤモンド粉末を除去が可能であるので、次工程の鏡面仕上げ時に、ウェハー基盤上、もしくは、セラミックスブロック上に洗浄不足で残留したダイヤモンド粉末の混入を防ぐことができ、鏡面仕上げ時は安定した研磨時間が確保できる。また、電動で行うことにより、洗浄時間は大幅に短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明のブラシ付き回転電動機からなる洗浄装置を説明する。図１〜図５は、ブラシ付き回転電動機の概略構造を説明するための図であり、このうち、図１は洗浄装置の上面図であり、図２は洗浄装置の側面図であり、図３は洗浄装置のブラシ部の断面図であり、図４はブラシ部の底面図であり、図５はブラシの拡大側面図である。
【００２２】
洗浄装置、すなわち、ブラシ付き回転電動機には、大きく分けると回転電動部とブラシ部からなる装置である。回転電動部はブラシの回転を制御する電動機（図示せず）を備えていて、ダイヤモンド粉末の残留量に応じて回転数が変更できる機能を設けている。また、ウェハーの形状が異なった場合にそのウェハー形状に対応できるようにするため、ブラシ交換が容易に着脱が可能でなければならない。
【００２３】
詳細には、図１〜図５を参照すると、洗浄装置は洗浄機本体１を有し、洗浄機本体１の内部には回転電動部（図示せず）が設けられており、その上面には回転電動部の回転速度を切り替える回転速度切替えスイッチ２が設けられている。回転速度切替えスイッチ２には、回転のオン／オフを切り換えるスイッチと、回転速度を高速（Ｈｉ）または低速（Ｌｏ）に切り換えるスイッチが設けられている。洗浄機本体１には手で把持し易いように断面半円形状の溝として把持部３が形成されている。
【００２４】
洗浄機本体１の下端にはビス７によって回転ブラシ部４が着脱可能に取り付けられている。回転ブラシ部（以下、単にブラシ部ということもある）４の底面には、図４に示すように、多数のブラシ５が回転ブラシ４の中心から外周に向かって円弧状で放射方向に延びるように整列されて植設されている。回転ブラシ部は、整列方向と逆方向に、（ブラシの円弧の整列体の先端が向く方向に）すなわち、図４において反時計方向に回転させられる。
【００２５】
さらに、ブラシ部４、ブラシ５、回転電動部の構成を詳述する。
ブラシ部４の形状は、ウェハーの形状に合わせ円形状とする。また、このブラシ部４は、洗浄機本体１との着脱を可能にさせるために、ビス止めで固定されている。ビスはウェハー表面を傷つけないようにするために埋没型でなければならない。そのため、植設をする板厚はザグリ６を設けるために１０ｍｍにする必要がある。
【００２６】
ブラシ部４のサイズは、セラミックス側のウェハー外周部の残留物を除去するため、ウェハーサイズ３インチより大きくする必要があり、ブラシ部４のサイズは８０ｍｍ〜８５ｍｍが望ましい。
【００２７】
ブラシ部４に植設されたブラシ５の束は、セラミックス側のウェハー外周部の残留物をかき出す効率から１束当たりの植毛本数を１００本から１５０本で構成されており、１００本／束から１５０本／束から構成されたブラシ５の束は複数本で構成するものである。個々のブラシ５（刷毛）の長さは、ダイヤモンド粉末をかき出す力とかき出す効率から２０ｍｍ〜３０ｍｍが好ましい。
【００２８】
また、個々のブラシ５の先端部がセラミックスブロック側のウェハー外周部に接した際、セラミックスブロックとの境界部まで達することが可能でなければならないため、ブラシ５の先端部は細いほど効果的である。このことから、ブラシ５の形状は、爪楊枝型が望ましく、先端部ａの大きさはφ５μｍ〜φ１０μｍ、先端部ａから肩部ｂまでの距離は全長の１／２とし、肩部ｂから根元部ｃまでの直径は、φ５０μｍが好ましい。ブラシ部に植設しているブラシ５の先端部の細さは、ブラシ５の先端部がセラミックスブロック側のウェハー外周部に接した際、セラミックスブロックとの境界部まで達することが可能でなければならないため、ブラシ５の先端部は細いほど効果的である。
【００２９】
セラミックスブロックおよびウェハーの表面の洗浄時は、ブラシ部４を回転させながら行うことから、ブラシ５の材質は弾性係数が大きいビニール系・ナイロン系・高強度ポリエチレン系から選ばれた１、又は複数の材質により一体成形、異材質多色成形、他の材料のインサート成形等により成形されている。
【００３０】
植設されたブラシ５の整列方法は、放射状に中心から外周にかけて半径５０ｍｍ〜６０ｍｍの円弧で、その列数は５０〜６０列からなる。この場合、放射状に植毛するため外周部の間隔は１０ｍｍ前後となり、中心付近とではブラシの密度が異なる。極力中心部と外周部との密度を均一にするため、ブラシ部の中心から外周にかけて半径５０ｍｍ〜６０ｍｍの円弧状に植毛を追加する。また、その円弧形状は回転方向とダイヤモンド粉末を中心から外周へ、あるいはウェハー外周から離れるようにすることを考え、回転方向と逆の円弧に整列にしなければならない。この時の植毛された刷毛束は中心部分が１００本、外周部にかけて刷毛束本数を増やし外周部では１５０本が望ましい。
【００３１】
洗浄機本体内の回転電動部には、高トルクの小型ＤＣモーターおよび当該ＤＣモーターの付属回路と当該ＤＣモーターからブラシ部へ回転を伝達および回転数の変速を行う、回転変速機構を装備してある。
【００３２】
また、回転電動部にはバッテリー（Ｎｉ−ＭＨ電池×４ｐｃｓ）が内蔵されている。ブラシ部の着脱方法は、ブラシ部４の中心にビス７を用いて固定されている。このビス７は洗浄時にウェハー基盤表面を傷つけないようにするために、ブラシ部４の中心にザグリ６を設けビス７は埋没型にする。回転電動部から伝達されるブラシ部４の回転数は、被洗浄物と大きさに合わせて、回転数を決める必要性がある。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明の実施例の洗浄装置を説明する。
【００３４】
本実施例は、回転電動部を内蔵する洗浄機本体１にブラシ部４を取り付け、ブラシ部４を回転させることで、ブラシ５がセラミックスブロック上に貼り付けたウェハー上の付着物と、ウェハー外周部とセラミックスブロック境界部のダイヤモンド粉末の洗浄を行うものである。
【００３５】
回転を制御する駆動部（回転電動部）は、円筒状であり、その中央部にはハンドリングが容易にできるように、内側に円周状に窪みを施してある、すなわち、把持部３を設けている。また、円周状の窪み（把持部）にはゴム系の滑り止めを貼り付ける。上部面には、回転起動・停止スイッチと回転数制御スイッチＨｉ・Ｌｏが設けられている。
【００３６】
回転を制御する駆動部の材質としては、耐久性・耐薬液性を有するで構成したものを用いた。
【００３７】
ブラシ５を植設したブラシ部４は、円盤状からなり、その中央部には回転駆動部から着脱を目的とした取り付け用穴が開けられている。着脱方法はビス７を用いた。着脱を目的とした取り付け用穴には、ウェハーの洗浄の際、ウェハー等表面を傷つけることがないようにするために、ザグリ６を施しビス頭部がブラシ部４の底面内に収まる構造からなる。ブラシ部の直径はウェハーの直径より１０ｍｍ大きくした円形状の構造にした。
【００３８】
次に、このように構成されたウェハーの洗浄装置による、ウェハー洗浄について説明する。
【００３９】
洗浄用タンク、もしくは流し台シンクにアルカリ洗浄液（Ｎｏ．２００  カストロール製）１に対して純水もしくは水９を混合させ、よく攪拌する。
【００４０】
洗浄用タンク、もしくは流し台シンクに、洗浄を行うウェハーを貼り付けたセラミックスブロックを沈める。この時の洗浄液面の高さは、セラミックスブロック表面から５ｍｍ〜１０ｍｍの高さに調整した。
【００４１】
ここで、本発明のウェハー洗浄装置をウェハーおよびセラミックスブロック上に押し当てる。
【００４２】
回転を制御する駆動部上部面のスイッチを入れ駆動機構を起動させて、ウェハーおよびセラミックスブロック上でブラシ５を回転動作させた。この時のブラシ部４の回転数は高速回転は１２０ｒｐｍと低速回転は６０ｒｐｍとした。この動作を所定回繰り返して洗浄が終了する。終了した後、ブラシ部に付着した油系およびダイヤモンドを洗い流す。
【００４３】
このように、本発明のウェハーの洗浄装置においては、耐久性・耐薬液性を有するブラシ部材を使用しているので、ブラシ部材を交換することなく、数回のウェハーおよびセラミックスブロック洗浄を行うことができた。したがってウェハー洗浄作業における作業能率の向上を図ることができた。また、洗浄されたセラミックスブロック側のウェハー外周部に残留する油等の溶媒は除去が可能であった。ダイヤモンド粉末は、次工程の鏡面加工時でウェハー表面に傷がなかったことで、ダイヤモンド粉末は除去されていることを確認した。
【００４４】
数次のウェハーおよびセラミックスブロックの洗浄作業によりブラシ部材が磨耗した場合には、ブラシ部材の取替えが必要となるが、ブラシ部材の取り付けがビス留めとされているので、その取替えが簡易になし得る。また、ウェハーサイズが異なった場合も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の洗浄装置の上面図である。
【図２】洗浄装置の側面図である。
【図３】洗浄装置のブラシ部の断面図である
【図４】洗浄装置のブラシ部の底面図である。
【図５】洗浄装置のブラシの詳細を示す拡大側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      洗浄機本体
２      回転速度切換えスイッチ
３      把持部
４      回転ブラシ部
５      ブラシ
６      ザグリ
７      ビス（ネジ）
【図１】
2009070932.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009070932.tif 000006
【図５】
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