JP6349131B2

JP6349131B2 - 洗浄装置

Info

Publication number: JP6349131B2
Application number: JP2014080075A
Authority: JP
Inventors: 智史小木; 篤史井上
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: JP2015201561A

Description

本発明は、円板状のワークを洗浄する洗浄装置に関する。

円板状ワークに研削などの加工を施した後は、その円板状ワークの上面及び下面を洗浄する必要がある。そこで、例えば特許文献１では、少なくとも３つのクランプのウェーハ把持部をワークの側面に押し当てることにより円板状のワークを保持する保持機構を有し、円板状のワークの上面及び下面の両面を洗浄する洗浄装置が提案されている。

特開平１１−３１６４３号公報

しかし、クランプのウェーハ把持部をワークの側面に押し当ててワークを保持すると、ワークが反る場合がある。特に、ワークの直径が大きい（例えば４５０ｍｍ）場合は、ワークが反りやすい。ワークが反った状態で、ワークを洗浄するために高速で回転させると、ワークが割れる場合がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ワークを反らせることなくワークを保持してワークが割れるのを防ぎ、ワークの上面及び下面の洗浄を可能とすることを目的とする。

本発明に係る洗浄装置は、円板状ワークを保持する保持手段と、該保持手段を回転させる回転手段と、該保持手段を囲繞し、該保持手段の回転軸に平行な上下方向に延在する円筒状の側壁を備えたカバーと、該カバーを該回転軸に平行な上下方向に移動させる昇降手段と、を備え、該保持手段に保持された該円板状ワークに洗浄水を供給して該円板状ワークを洗浄する洗浄装置であって、該保持手段は、該円板状ワークの外周部分を挟持する挟持機構を少なくとも３つ備え、それぞれの該挟持機構は、該円板状ワークが載置される載置部と、該載置部に支持された支軸を中心として回動可能であり、該載置部との間で該円板状ワークを挟持する挟持部を一方の端側に形成し、他方の端側に二股に分かれた力点部を形成したアームと、該力点部に係合する係合凸部を有し、該カバーと同方向に移動可能であり、該保持手段に対する該円板状ワークの搬出入が可能な位置に該昇降手段が該カバーを移動させたときに、該カバーによって押圧される被押圧部と、該被押圧部を上昇させる方向に付勢することにより、該挟持部が該円板状ワークを挟持する挟持方向に該アームが回動するよう該アームを間接的に付勢する付勢部と、を備え、
該被押圧部が該カバーによって押圧されることにより、該アームが該挟持方向とは反対の反挟持方向へ回動し、該保持手段に対する該円板状ワークの搬出入が可能となり、該カバーを上昇させることで該付勢部の付勢力により該被押圧部が上昇すると、該アームが該挟持方向に回動して該挟持部と該載置部とで該円板状ワークを挟みこんで保持する。

本発明に係る洗浄装置は、載置部と挟持部とによってワークの外周部分を挟持するため、ワークが反るのを防ぐことができる。これにより、ワークが割れるのを防ぐことができる。

洗浄装置を示す斜視図。挟持機構を示す拡大斜視図。挟持機構の動作を示す側面視断面図。別の挟持機構の動作を示す側面視断面図。

図１に示す洗浄装置１０は、ウェーハなどの円板状のワークを研削加工する研削装置において研削が終わった円板状ワークに洗浄水を供給して円板状ワークを洗浄する装置であり、ＸＹ平面に平行に円板状ワークを保持する保持手段１２と、ＸＹ平面に垂直な回転軸１９を中心として保持手段１２を回転させる回転手段１３と、保持手段１２を囲繞するカバー１４と、回転軸１９と平行な上下方向（±Ｚ方向）にカバー１４を移動させる昇降手段１５と、保持手段１２に保持された円板状ワークに洗浄水を供給する洗浄水供給手段１６と、保持手段１２に保持された円板状ワークにエアーを供給するエアー供給手段１７とを備えている。

保持手段１２は、円板状のプレート１２１と、プレート１２１に固定された挟持機構１２２ａ〜１２２ｃとを備える。３つの挟持機構１２２ａ〜１２２ｃは、回転軸１９を中心として１２０度ずつ離れた方向に、回転軸１９から等距離の位置に配置されている。

回転手段１３は、例えばモータであり、プレート１２１に接続され、プレート１２１を回転させることにより、保持手段１２全体を回転させることができる。

カバー１４は、洗浄水が飛散するのを防止するためのものであり、回転軸１９に平行な方向に延在する円筒状の側壁１４１と、側壁１４１の上方（＋Ｚ方向）に連続して＋Ｚ方向へいくほど径が小さくなる円錐台側面形状の覆部１４２とを備えている。

図２に示すように、各挟持機構１２２は、円板状ワーク３０の外周部分を挟持するものであり、円板状ワーク３０が載置される載置面２１１を有する載置部２１と、載置部２１に支持された支軸２９を中心として回動するアーム２２ａ，２２ｂと、各アーム２２ａ，２２ｂを付勢する付勢部２３ａ，２３ｂ（付勢部２３ａは不図示）と、各アーム２２ａ，２２ｂと一体に形成された被押圧部２４ａ，２４ｂと、円板状ワーク３０を載置部２２１に向けて案内する案内部２５とを備えている。

アーム２２ａは、支軸２９を中心として上下に延びる棒状の腕部２２１と、腕部２２１の＋Ｚ側の端から回転軸１９がある内側に向けて延びる棒状の挟持部２２２とを備える。挟持部２２２は、載置部２１に載置された円板状ワーク３０を、載置部２１との間に挟持する。アーム２２ｂの構造も同様である。

付勢部２３ｂは、例えば圧縮コイルばねであり、アーム２２ｂの被押圧部２４ｂに近い位置を外側に向けて付勢する。これにより、アーム２２ｂは、挟持部２２２が円板状ワーク３０を挟持する挟持方向へ向けて付勢される。図示していない付勢部２３ａも同様に、アーム２２ａを挟持方向へ向けて付勢する。

被押圧部２４ａは、アーム２２ａの−Ｚ側の端から外側に向けて延びる棒状に形成され、＋Ｚ側に被押圧面２４１を備える。被押圧面２４１は、後述するように、昇降手段１５（図１参照）がカバー１４を−Ｚ方向に移動させたとき、カバー１４に当接して押圧される。これにより、アーム２２ａは、挟持方向とは反対の反挟持方向へ回動する。被押圧部２４ｂも同様に、カバー１４によって押圧されることにより、アーム２２ｂが反挟持方向へ回動する。

案内部２５は、載置部２１の載置面２１１から＋Ｚ方向に突設されている。案内部２５は、＋Ｚ側の内側にテーパー面２５１を備えている。円板状ワーク３０が搬送装置などによって搬送されてきたとき、円板状ワーク３０の中心が回転軸１９からずれていると円板状ワーク３０の外周が案内部２５に当たり、テーパー面２５１に案内されて、円板状ワーク３０の中心が回転軸１９に一致する。案内部２５は、円板状ワーク３０を案内するだけであって、円板状ワーク３０を保持するために円板状ワーク３０に力を加えるものではない。

次に、図３を用いて、挟持機構１２２の動作を説明する。なお、以下では、図２に示したアーム２２ａ，２２ｂ、付勢部２３ａ，２３ｂ、被押圧部２４ａ，２４ｂを、それぞれアーム２２、付勢部２３、被押圧部２４と総称する。

まず、図３（ａ）に示すように、昇降手段１５がカバー１４を−Ｚ方向に下降させることにより、保持手段に対する円板状ワーク３０の搬出入を可能にする。カバー１４は、被押圧部２４の被押圧面２４１を押圧する円環状の押圧部１４３を有している。カバー１４が−Ｚ方向に下降すると、押圧部１４３が被押圧部２４に当接して押圧することにより、付勢部２３に逆らってアーム２２が挟持方向と反対の反挟持方向に回動し、挟持部２２２が載置部２１から離間して外側に退避し、載置部２１に円板状ワーク３０を載置することが可能になる。

この状態で、図示していない搬送装置が円板状ワーク３０の側面３３を保持して搬送し、図３（ｂ）に示すように、円板状ワーク３０を載置部２１に載置する。このとき、円板状ワーク３０の下面３２は、載置面２１１に当接した外周付近の一部を除き、−Ｚ方向に露出している。したがって、円板状ワーク３０の下面３２をほぼ全面にわたって洗浄することができる。

そして、昇降手段１５がカバー１４を＋Ｚ方向に上昇させると、図３（ｃ）に示すように、押圧部１４３が被押圧部２４から離れるので、付勢部２３の付勢力によりアーム２２が挟持方向に回動し、挟持部２２２が載置部２１に接近して円板状ワーク３０の上面３１に当接する。付勢部２３による付勢力がアーム２２に加わっているので、挟持部２２２が円板状ワーク３０の上面３１を押圧し、載置部２１と挟持部２２２とで円板状ワーク３０を挟持する。このとき、円板状ワーク３０の上面３１は、挟持部２２２に当接した外周付近の一部を除き、＋Ｚ方向に露出している。したがって、円板状ワーク３０の上面３１をほぼ全面にわたって洗浄することができる。

このように、円板状ワーク３０の上面３１及び下面３２から円板状ワーク３０を挟み込む向きに力を加えて円板状ワーク３０を保持するので、側面３３から中心方向に向かう力を加えて保持する場合と異なり、円板状ワーク３０を反らせることなく、保持することができる。

このようにして円板状ワーク３０を保持した状態で、回転手段１３が保持手段１２を回転させることにより、保持手段１２に保持された円板状ワーク３０が高速（例えば１分当たり１０００回転）で回転する。回転している円板状ワーク３０に洗浄水供給手段１６（図１参照）が洗浄水を供給し、エアー供給手段１７がエアーを供給することにより、円板状ワーク３０を洗浄する。円板状ワーク３０が反っていないので、円板状ワーク３０を高速回転させても、円板状ワーク３０が割れるのを防ぐことができる。

洗浄終了後は、図３（ｂ）に示すように、昇降手段１５がカバー１４を−Ｚ方向に下降させ、押圧部１４３が被押圧部２４を押圧することにより、付勢部２３に逆らってアーム２２が反挟持方向に回動し、挟持部２２２が載置部２１から離間して外側に退避し、円板状ワーク３０を取り出すことが可能になる。そして、この状態で、載置部２１に載置された円板状ワーク３０を、図示していない搬送装置が保持し、図３（ａ）に示すように、洗浄装置１０から搬出する。

挟持部２２２が円板状ワーク３０から離間したのちも、円板状ワーク３０は、載置部２１に載置されているので、円板状ワーク３０を搬送装置に引き渡すための仮置き台として載置部２１が機能する。このため、側面３３から中心方向に向かう力を加えて保持する場合と異なり、仮置き台を別途設ける必要がない。
また、円板状ワーク３０を搬入あるいは搬出するため、昇降手段１５がカバー１４を下降させると、押圧部１４３が被押圧部２４を押圧し、アーム２２が回動して挟持部２２２が退避する。円板状ワーク３０を洗浄するために昇降手段１５がカバー１４を上昇させると、押圧部１４３が被押圧部２４から離れ、付勢部２３の付勢力によりアーム２２が回動して挟持部２２２が載置部２１との間に円板状ワーク３０を挟み込んで保持する。したがって、アーム２２を回動させるための専用の動力が必要とされない。このため、洗浄装置１０の構造を簡略化でき、製造コスト及び運用コストを削減し、信頼性を高めることができる。

図４に示す洗浄装置１０Ａは、上述した洗浄装置１０の挟持機構１２２に代えて、挟持機構１２２Ａを備えている。それ以外の点は、洗浄装置１０と同様である。

挟持機構１２２Ａは、円板状ワーク３０が載置される載置面２１１を有する載置部２１と、載置部２１に固定された支軸２９を中心として回動するアーム２２Ａと、アーム２２Ａを挟持方向に付勢する付勢部２３Ａと、カバー１４の押圧部１４３に押圧される被押圧部２４Ａと、円板状ワーク３０を案内する案内部２５とを備えている。

被押圧部２４Ａは、アーム２２Ａとは別部品であり、±Ｚ方向に長いスリット２４２が載置部２１に設けられた係合部２１２と係合することにより案内され、±Ｚ方向に移動可能である。被押圧部２４の＋Ｚ側の端部付近には、係合凸部２４３が設けられている。

アーム２２Ａは、一方の端に設けられた挟持部２２２Ａと、他方の端に設けられた力点部２２３とを備える。挟持部２２２Ａは、載置部２１との間にワーク３０を挟持する。力点部２２３は、二股に分かれていて、係合凸部２４３と係合している。これにより、被押圧部２４Ａが＋Ｚ方向に移動するとアーム２２Ａが挟持方向に回動し、被押圧部２４Ａが−Ｚ方向に移動するとアーム２２Ａが反挟持方向に回動する。

付勢部２３Ａは、例えば圧縮コイルばねであり、被押圧部２４Ａを＋Ｚ方向に付勢する。被押圧部２４Ａが＋Ｚ方向に移動するとアーム２２Ａが挟持方向に回動するので、付勢部２３Ａは、間接的にアーム２２Ａを挟持方向に付勢する。

ワーク３０を搬入するときは、図４（ａ）に示すように、カバー１４が−Ｚ方向に下降し、押圧部１４３が被押圧面２４１に当接して、被押圧部２４Ａが−Ｚ方向に移動する。係合凸部２４３が−Ｚ方向に移動することにより、アーム２２Ａが反挟持方向に回動し、挟持部２２２Ａが外側に退避して、載置部２１にワーク３０を載置することが可能になる。

載置部２１にワーク３０を載置したら、図４（ｂ）に示すように、カバー１４が＋Ｚ方向に上昇し、押圧部１４３が被押圧面２４１から離れると、付勢部２３Ａの付勢力により被押圧部２４Ａが＋Ｚ方向に移動する。係合凸部２４３が＋Ｚ方向に移動することにより、アーム２２Ａが挟持方向に回動し、挟持部２２２Ａがワーク３０の上面３１に当接して、挟持部２２２Ａと載置部２１とでワーク３０を挟み込んで保持する。ワーク３０を上下から挟み込む向きに力を加えて保持するので、ワーク３０が反るのを防ぐことができる。

この状態で、保持手段１２が回転することによりワーク３０が高速回転し、洗浄水を供給してワーク３０を洗浄する。ワーク３０が反っていないので、高速回転させても、ワーク３０が割れるのを防ぐことができる。

洗浄が終わったら、図４（ａ）に示すように、再びカバー１４が−Ｚ方向に下降して、押圧部１４３が被押圧面２４１に当接して、被押圧部２４Ａが−Ｚ方向に移動する。係合凸部２４３が−Ｚ方向に移動することにより、アーム２２Ａが反挟持方向に回動し、挟持部２２２Ａが外側に退避して、ワーク３０を取り出すことが可能になる。

このように、カバー１４の上下動に伴ってアーム２２Ａが回動するので、アーム２２Ａを回動させるための専用の動力が不要であり、洗浄装置１０Ａの構造を簡略化でき、製造コスト及び運用コストを削減し、信頼性を高めることができる。

なお、挟持機構の数は、３つに限らず、４つ以上であってもよい。
被押圧部は、アームと一体に形成されたものであってもよいし、アームとは別部品であってもよい。
付勢部は、アームを挟持方向に付勢するものであればよく、アームを直接付勢するものであってもよいし、他の部材を介してアームを付勢するものであってもよい。

１０洗浄装置、１２保持手段、
１２１プレート、１２２，１２２ａ〜１２２ｃ，１２２Ａ挟持機構、
２１載置部、２１１載置面、２１２係合部、
２２，２２ａ，２２ｂ，２２Ａアーム、２２１腕部、２２２，２２２Ａ挟持部、
２２３力点部、２３，２３ａ，２３ｂ，２３Ａ付勢部、
２４，２４ａ，２４ｂ，２４Ａ被押圧部、２４１被押圧面、２４２スリット、
２４３係合凸部、
２５案内部、２５１テーパー面、２９支軸、
１３回転手段、
１４カバー、１４１側壁、１４２覆部、１４３押圧部、１５昇降手段、
１６洗浄水供給手段、１７エアー供給手段、１９回転軸、
３０ワーク、３１上面、３２下面、３３側面

Claims

円板状ワークを保持する保持手段と、
該保持手段を回転させる回転手段と、
該保持手段を囲繞し、該保持手段の回転軸に平行な上下方向に延在する円筒状の側壁を備えたカバーと、
該カバーを該回転軸に平行な上下方向に移動させる昇降手段と、
を備え、該保持手段に保持された該円板状ワークに洗浄水を供給して該円板状ワークを洗浄する洗浄装置であって、
該保持手段は、該円板状ワークの外周部分を挟持する挟持機構を少なくとも３つ備え、
それぞれの該挟持機構は、
該円板状ワークが載置される載置部と、
該載置部に支持された支軸を中心として回動可能であり、該載置部との間で該円板状ワークを挟持する挟持部を一方の端側に形成し、他方の端側に二股に分かれた力点部を形成したアームと、
該力点部に係合する係合凸部を有し、該カバーと同方向に移動可能であり、該保持手段に対する該円板状ワークの搬出入が可能な位置に該昇降手段が該カバーを移動させたときに、該カバーによって押圧される被押圧部と、
該被押圧部を上昇させる方向に付勢することにより、該挟持部が該円板状ワークを挟持する挟持方向に該アームが回動するよう該アームを間接的に付勢する付勢部と、
を備え、
該被押圧部が下降した該カバーによって押圧されることにより、該アームが該挟持方向とは反対の反挟持方向へ回動し、該保持手段に対する該円板状ワークの搬出入が可能となり、該カバーを上昇させることで該付勢部の付勢力により該被押圧部が上昇すると、該アームが該挟持方向に回動して該挟持部と該載置部とで該円板状ワークを挟みこんで保持する
洗浄装置。