JP2000183012A - 基板の洗浄方法及びその洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被洗浄基板の表裏両面を同時に精密洗浄で
き、ダメージを発生することなく、バッジ式洗浄とほぼ
同等の洗浄効果、洗浄効率が得られる被洗浄基板の洗浄
方法及びその洗浄装置を得ること。 【解決手段】 本発明の実施形態の基板用洗浄装置１は
被洗浄基板Ｓを水平状態で保持する保持体３３０と、被
洗浄基板Ｓを保持した保持体３３０を回転させる回転駆
動装置３と、最少必要限度の洗浄液を収容する洗浄槽４
と、この洗浄槽４の側面に取り付けられ、被洗浄基板Ｓ
の周端縁Ｓｃに向けて高周波振動を発射する高周波振動
発生装置５とから構成されており、その高周波振動発生
装置５から発射した高周波振動で洗浄液を介して被洗浄
基板Ｓの表裏両面Ｓａ、Ｓｂを超音波洗浄することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板、液晶
基板などの板状の基板の表裏両面を薬液で洗浄するため
の洗浄方法及びその洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板、液晶基板などの被洗
浄基板を洗浄する場合の洗浄方法としては、処理槽であ
るところの洗浄槽内に洗浄液を満たし、複数枚の被洗浄
基板をキャリア毎、或いはキャリアレスにて垂直に保持
し、洗浄槽の底に設置された高周波振動発生装置から発
生する高周波音圧を洗浄液を介して被洗浄基板に放射
し、複数枚の被洗浄基板を同時に洗浄する、いわゆるバ
ッジ式洗浄方法が一般的である。このバッジ式洗浄方法
であれば、大量の被洗浄基板を一度に洗浄できる利点が
あるものの、この洗浄方法に用いられる洗浄装置は、広
い設置面積を必要とし、洗浄が不均一で、最近の微細化
トレンドによるより高レベルの精密洗浄、洗浄効果を期
待している被洗浄基板の表面が裏面からの汚れで汚染す
る、いわゆる相互汚染が生じるなどの課題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような課題を解決
できる洗浄方法として、被洗浄基板を１枚毎に洗浄す
る、いわゆる枚葉式洗浄方法が脚光を浴びつつある。こ
の洗浄方法は、複数枚収容されたキャリアから被洗浄基
板を１枚づつ処理槽に搬送し、処理槽でシャワーリン
ス、薬液処理、高周波洗浄、高圧ジェット洗浄、ブラシ
洗浄など、一連の処理を順次行って洗浄する方法であ
る。この枚葉式洗浄方法によれば、被洗浄基板毎の洗浄
効果の均一性が確保できる他、前記高レベルの精密洗浄
ができ、前記相互汚染も防止できる。しかし、被洗浄基
板を機械的に保持することから、保持部分周辺の洗浄効
果が低下する。また、被洗浄基板の表裏を同時に洗浄で
きず、通常は、収容されたキャリアから被洗浄基板を搬
出した後、その被洗浄基板を専用の反転装置で反転させ
て、その裏面を処理槽にて洗浄している。そしてその裏
面を洗浄した後、その処理槽から被洗浄基板を取り出
し、もう一度反転装置で反転し、表面を処理槽で洗浄す
るプロセスが一般的に行われている。このような両面洗
浄は一連のプロセスを必要とすることから生産性が上が
らない。

【０００４】このような課題を解決できるのもとして、
特開平９−２８９１８６「洗浄装置」が公開されてい
る。この特許公開公報には、被洗浄基板の表裏両面を同
時に洗浄する枚葉式洗浄方法が開示されていて、被洗浄
基板の上方に配置した高周波振動ノズルを用い、高周波
振動を乗せた洗浄液を被洗浄基板の表裏に同時に噴射し
て洗浄を行う洗浄方法である。しかし、高周波振動を乗
せた洗浄液を被洗浄基板に噴射する際の物理的力により
被洗浄基板へダメージを与えると指摘されている。

【０００５】本発明は、枚葉式洗浄方法におけるこれら
の課題を解決しようとするものであって、被洗浄基板の
表裏両面を同時に精密洗浄でき、ダメージを発生するこ
となく、バッジ式洗浄とほぼ同等の洗浄効果、洗浄効率
が得られる基板の洗浄方法及びその洗浄装置を得ること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従って、請求項１に記載
の本発明では、被洗浄基板を洗浄液中で水平に保持した
状態で、前記被洗浄基板の周端縁方向から高周波振動を
掛けて、前記被洗浄基板の表裏両面を同時に洗浄する洗
浄方法を採って、前記課題を解決している。また、請求
項２に記載の本発明では、洗浄液を給排液できる給排液
手段と被洗浄基板を給排出できる給排出手段を備え、収
容した被洗浄基板を洗浄する洗浄手段と、前記被洗浄基
板を洗浄手段内において水平状態で保持する保持手段
と、その保持手段を回転させる回転手段と、前記洗浄手
段の側面に配設され、前記被洗浄基板の側面に向けて高
周波音波を発射する高周波振動発生手段とから構成し
て、前記課題を解決している。更にまた、請求項３に記
載の本発明では、前記請求項２に記載の本発明の基板用
洗浄装置における前記回転手段が、洗浄液の供給部を兼
ねる中空固定軸と、前記保持手段を前記中空固定軸を中
心にして回転させるための駆動機構を備えていることを
特徴とする。そして更にまた、請求項４に記載の本発明
では、前記請求項２に記載の本発明の基板用洗浄装置に
おける前記保持手段が、前記高周波振動発生手段からの
高周波振動の進行を妨げない流線型状で形成されている
ことを特徴とする。

【０００７】従って、請求項１に記載の本発明によれ
ば、洗浄液中で被洗浄基板を水平に保持した状態で、そ
の被洗浄基板の側面から超音波を洗浄液を通して被洗浄
基板の表裏両面に当てることができ、従って、精密な洗
浄を行える。また、請求項２に記載の本発明によれば、
保持手段により洗浄液中で被洗浄基板を機械的な力で水
平状態に保持したまま、その被洗浄基板の側面から高周
波振動による超音波を洗浄液を通して被洗浄基板の表裏
両面に当てることができ、従って、精密な洗浄を行え
る。更にまた、請求項３に記載の本発明によれば、前記
保持手段の回転中心となる固定軸を中空固定軸で構成す
ることにより、その中空を通じて洗浄液を供給すること
ができ、機構を簡素化できる。そして更にまた、請求項
４に記載の本発明によれば、前記保持手段を流線型に形
成することにより、前記高周波振動発生手段からの高周
波振動を円滑に進行させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら本発明の
実施形態の基板用洗浄装置を説明する。図１は本発明の
実施形態の基板用洗浄装置の断面図、そして図２は図１
に示した基板用洗浄装置の一構成要素である示した支持
体の斜視図である。

【０００９】先ず、図１を参照しながら、本発明の実施
形態の基板用洗浄装置の構成を説明する。図１におい
て、符号１は本発明の実施形態の基板用洗浄装置（以
下、単に「洗浄装置」と略記する）を指す。この洗浄装
置１は、ベース２を基準にして、半導体基板、液晶基板
などの被洗浄基板Ｓを水平状態で保持しながら回転させ
る回転駆動装置３と、洗浄液を蓄える洗浄槽４と、この
側方に配設され、被洗浄基板Ｓの周端縁Ｓｃに向けて高
周波音波を発射する高周波振動発生装置５と、前記洗浄
槽４に洗浄液を供給する洗浄液供給装置６と、前記洗浄
槽４に窒素ガスを供給するガス供給装置７と、前記洗浄
槽４からの洗浄液を排出する洗浄液排出装置８などとか
ら構成されている。

【００１０】前記回転駆動装置３は、ベース２の水平面
に対して垂直に固定された後記の中空固定軸６１０の周
りに構成されており、モータ３１０と回転体３２０とか
ら構成されている。モータ３１０はいわゆるダイレクト
モータで構成されていて、水平面を備えたフランジ３１
２が上端部に形成されているロータ３１１とステータに
相当するモータハウジング３１３とから構成されてお
り、そのロータ３１１は中空固定軸６１０側に配設され
ており、その外側に所定の間隙を開けてモータハウジン
グ３１３がベース２に固定されている。ロータ３１１の
フランジ３１２には前記回転体３２０が固定されてい
る。この回転体３２０はその中央部が円形にくり抜かれ
た凹部３２１が形成されており、この凹部３２１の形成
により外周部が隆起し、上端部が水平な環状凸部３２２
が形成された構造のものである。

【００１１】前記回転体３２０の環状凸部３２２の上端
部には被洗浄基板Ｓを保持する保持体３３０が取り付け
られている。保持体３３０は被洗浄基板Ｓを精確に保持
できる位置に複数個取り付けられている。保持体３３０
は多ければ多いほど被洗浄基板Ｓを確実に保持できる
が、洗浄の障害になり洗浄効果を減じることになるので
３ヵ所程度に留め、等間隔で配設する。また、保持体３
３０の形状も洗浄効果の観点から重要になる。これは洗
浄液中を進行する超音波の障害物となるためで、保持体
３３０の形状によって、その超音波の進行が左右される
からである。図２に、その保持体３３０の一実施形態の
構造を示した。この保持体３３０は被洗浄基板Ｓの外周
部を載置できる水平面３３１が形成された直円柱３３２
と、円形の前記水平面３３１の中心から外側に偏心した
位置に形成された円錐台３３３とから構成されていて、
被洗浄基板Ｓは前記水平面３３１に載置され、円錐台３
３３の前記水平面３３１側の母線Ｌで、水平面３３１に
載置された被洗浄基板Ｓの水平方向の位置、被洗浄基板
Ｓが半導体ウエハである場合は、その直径方向の位置が
規制される。前記保持体３３０を直円柱３３２と円錐台
３３３とを重ねた、後記する高周波振動発生装置５側か
ら見た形状が流線型の構造で形成されているために、そ
の高周波振動発生装置５から発射される超音波は円滑に
進行することができる。

【００１２】前記回転体３２０の環状凸部３２２の内側
には、前記中空固定軸６１０の外周との間の漏水を防止
するための内側回転シール３３４が配設されており、ま
た、環状凸部３２２の外側には、その外周面と洗浄槽ベ
ース４１０の内周面との間の漏水を防止するための外側
回転シール３３５が配設されている。前記洗浄槽ベース
４１０は、ベース２に垂直に固定された支持ブロック４
１１に固定、支持されている。

【００１３】前記洗浄槽４は、前記洗浄槽ベース４１
０、洗浄槽枠４２０、上蓋４３０、前記外側回転シール
３３５、前記回転体３２０の環状凸部３２２、前記内側
回転シール３３４、前記中空固定軸６１０の上端部に形
成されている円盤６２０の水平面６２１及び前記洗浄槽
枠４２０の一部に形成された開口部４２１を開閉するゲ
ート４４０で密閉された構造で構成されている。これら
の部材で構成された洗浄槽４の内容量は、洗浄効果を発
揮できる最低限の洗浄液を収容できる容量でよい。これ
は、洗浄液量が多ければ、ランニングコストの増大を招
き、かつ洗浄液の出し入れに時間が掛かり、生産性が低
下するからである。また、洗浄液が少な過ぎると高周波
振動による洗浄効果が阻害される恐があるため、洗浄槽
容量を精密に計算して決定する必要がある。前記洗浄槽
枠４２０の開口部４２１は、被洗浄基板Ｓを洗浄槽４へ
搬入するための、洗浄槽４から搬出するための出入口で
ある。

【００１４】前記高周波振動発生装置５は前記洗浄槽枠
４２０の外周面の一部分に取り付けられている。その取
付けの高さ位置は、洗浄槽４の洗浄液内で保持体３３０
によって機械的に保持された被洗浄基板Ｓの高さ位置を
基準にして、その被洗浄基板Ｓの表面Ｓａ及び裏面Ｓｂ
の両面が効果的に洗浄できる高さ位置、即ち、被洗浄基
板Ｓの周端縁Ｓｃ側からその表裏両面Ｓａ、Ｓｂへ、洗
浄槽４内に満たされた洗浄液を介して高周波を発射でき
るように配設されている。被洗浄基板Ｓは洗浄液に乗っ
た高周波により洗浄が行われる。高周波の周波数は１Ｍ
Ｈｚ〜１．５ＭＨｚの周波数がよい。前記のように洗浄
槽枠４２０の他の一部分には、被洗浄基板Ｓを洗浄槽４
へ搬入するための、洗浄槽４から搬出するための開口部
４２１が形成されており、その開口部４２１はゲート４
４０により開閉され、そのゲート４４０は駆動装置４４
１により上下方向に駆動される。このゲート４４０には
洗浄槽４内の洗浄液及び窒素ガスの漏洩を防止するため
にシール（不図示）が施されている。

【００１５】前記洗浄液供給装置６は、第１洗浄液供給
管６２０と第２洗浄液供給管６３０とから構成されてお
り、前記第１洗浄液供給管６２０は前記中空固定軸６１
０内に配管されて、その末端は前記洗浄槽４内に通じて
おり、前記第２洗浄液供給管６３０は洗浄槽４の上蓋４
３０の中心部に配管され、その末端も洗浄槽４内に通じ
ている。これら第１洗浄液供給管６２０及び第２洗浄液
供給管６３０は洗浄液を洗浄槽４へ供給する時のみ開
き、その時以外は閉じる開閉バルブなどの開閉手段（不
図示）が装着されている。これらの供給管は供給効率を
考慮し、複数本の供給管で構成するとよい。この実施形
態では１本の供給管で示した。

【００１６】前記ガス供給装置７は、第１窒素ガス供給
管７２０と第２窒素ガス供給管７３０とから構成されて
おり、前記第１窒素ガス供給管７２０は前記中空固定軸
６１０内に配管されて、その末端は前記洗浄槽４内に通
じており、前記第２窒素ガス供給管７３０は洗浄槽４の
上蓋４３０の中心部に配管され、その末端も洗浄槽４内
に通じている。これら第１窒素ガス供給管７２０及び第
２窒素ガス供給管７３０は窒素ガスを洗浄槽４へ供給す
る時のみ開き、その時以外は閉じる開閉バルブなどの開
閉手段（不図示）が装着されている。これらの供給管は
供給効率を考慮し、複数本の供給管で構成するとよい。
これらの供給管は供給効率を考慮し、複数本の供給管で
構成するとよい。この実施形態では１本の供給管で示し
た。第１窒素ガス供給管７２０は洗浄槽４内の窒素ガス
による洗浄液置換の時間的効率を考慮して配設されてい
るが、前記第２窒素ガス供給管７３０によって十分に必
要とする置換時間が達成できるならば配設する必要はな
い。

【００１７】第２洗浄液供給管６３０からは、前記第１
洗浄液供給管６２０からの洗浄液の供給と同時に、後記
するようにゲート４４０及び開口部４２１から洗浄槽４
内に搬入されて保持体３３０で保持された状態が維持で
きるように、洗浄液が供給される。洗浄槽４が所定量の
洗浄液で満たされた後、前記高周波振動発生装置５によ
る洗浄効果を十分に発揮できるように第１洗浄液供給管
６２０と第２洗浄液供給管６３０からの洗浄液供給流量
を制御する。

【００１８】前記洗浄液排出装置８は、前記洗浄槽ベー
ス４１０の複数箇所に設けられている排水・窒素ガス排
出管８１０から構成されており、洗浄槽４内の洗浄液の
流れが適切になる位置に配設されている。

【００１９】本発明の洗浄装置１は以上説明したような
構造で構成されているが、次に、この洗浄装置１の動作
を説明する。先ず、被洗浄基板Ｓを洗浄槽４内に搬入す
る。この搬入に際して、駆動装置４４１を作動させてゲ
ート４４０を下降させ、洗浄槽枠４２０の開口部４２１
を開ける。この開口部４２１を通して洗浄槽４内に被洗
浄基板Ｓを搬入し、保持体３３０に水平状態で載置し、
保持する。被洗浄基板Ｓが保持体３３０で保持された
後、前記駆動装置４４１を作動させてゲート４４０を上
昇させ、開口部４２１を閉じ、洗浄槽４内を密閉する。
この密閉状態で第１洗浄液供給管６２０及び又は第２洗
浄液供給管６３０から洗浄槽４内に前記所定量の洗浄液
を供給し、満たす。

【００２０】保持体３３０により保持された被洗浄基板
Ｓは静止状態で、或いは洗浄条件によりモータ３１０で
回転された状態で、高周波振動発生装置５を作動させ、
これから高周波振動を被洗浄基板Ｓの周端縁へ向かって
発射し、いわゆる超音波洗浄を行う。発射された高周波
振動は洗浄液を振動させ、その振動は被洗浄基板Ｓの表
裏両面Ｓａ、Ｓｂにほぼ平行な状態で進行してそれら表
裏両面Ｓａ、Ｓｂに作用し、超音波洗浄が行われる。こ
の時、洗浄槽４内の洗浄液は、バッジ式洗浄と同じく洗
浄効果を減じることなく、定量供給、定量排水され、洗
浄によって乖離した汚染物質を洗浄槽４外へ排出する。
予め設定された洗浄プロセスに従い、高周波振動発生装
置５の作動を停止し、高周波振動の発生を停止する。ま
た、洗浄液の供給も停止し、洗浄プロセスを完了する。

【００２１】洗浄液供給の停止と同時または洗浄槽４内
を窒素雰囲気に保てるタイミングで、前記第１窒素ガス
供給管７２０及び又は第２窒素ガス供給管７３０から窒
素ガスを洗浄槽４内に充満するまで供給する。この窒素
ガス供給途中または洗浄槽４内が完全に窒素ガスで置換
された状態で前記回転体３２０を所定の回転数で回転さ
せ、乾燥を行う。この方法により乾燥時に生じがちなウ
ォーターマークの発生を防止しながら、洗浄された前記
被洗浄基板Ｓを乾燥する。

【００２２】その被洗浄基板Ｓの乾燥プロセスが完了
後、再び駆動装置４４１を作動させてゲート４４０を下
降させ、洗浄槽枠４２０の開口部４２１を開ける。この
状態で保持体３３０から洗浄、乾燥された被洗浄基板Ｓ
を洗浄槽４内から外部に搬出し、被洗浄基板の一連の洗
浄が終了する。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の実施形態の基板の洗浄方法及びその洗浄装置によれ
ば、半導体基板、液晶基板などの被洗浄基板の表裏両面
を同時に、かつ被洗浄基板の表裏両面の相互汚染を防止
し、極めて高い精度で洗浄することができ、しかも洗浄
の生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の基板用洗浄装置の断面図
である。

【図２】 図１に示した基板用洗浄装置の一構成要素で
ある示した保持体の斜視図である。

【符号の説明】

１…本発明の実施形態の基板の洗浄装置、２…ベース、
３…回転駆動装置、３１０…モータ、３３０…保持体、
４…洗浄槽、４１０…洗浄槽ベース、４２０…洗浄槽
枠、４２１…開口部、４４０…ゲート、４４１…ゲート
駆動装置、５…高周波振動発生装置、６…洗浄液供給装
置、６１０…中空固定軸、６２０…第１洗浄液供給管、
６３０…第２洗浄液供給管、７…ガス供給装置、７２０
…第１窒素ガス供給管、７３０…第２窒素ガス供給管、
８…洗浄液排出装置、８１０…排水・窒素ガス排出管、
Ｓ…被洗浄基板、Ｓａ…被洗浄基板Ｓの表面、Ｓｂ…被
洗浄基板Ｓの裏面、Ｓｃ…被洗浄基板Ｓの周端縁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄基板を、洗浄液中で水平に保持し
   た状態で、前記被洗浄基板の周端縁方向から高周波振動
   を掛けて、前記被洗浄基板の表裏両面を同時に洗浄する
   ことを特徴とする基板の洗浄方法。
2. 【請求項２】 洗浄液を給排液できる給排液手段と被洗
   浄基板を給排出できる給排出手段を備え、収容した被洗
   浄基板を洗浄する洗浄手段と、 前記被洗浄基板を洗浄手段内において水平状態で保持す
   る保持手段と、 該保持手段を回転させる回転手段と、 前記洗浄手段の側面に配設され、前記被洗浄基板の側面
   に向けて高周波音波を発射する高周波振動発生手段とか
   ら構成されていることを特徴とする基板用洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記回転手段は、洗浄液の供給部を兼ね
   る中空固定軸と、前記保持手段を前記中空固定軸を中心
   にして回転させるための駆動機構を備えていることを特
   徴とする請求項２に記載の基板用洗浄装置。
4. 【請求項４】 前記保持手段は、前記高周波振動発生手
   段からの高周波振動の進行を妨げない流線型状で形成さ
   れていることを特徴とする請求項２に記載の基板用洗浄
   装置。