JP2002177909A - 基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受やシール部からの発塵による基板の汚染を
防止する。 【解決手段】遮断板２０の回転軸２１は、一対の軸受２
３などを介してホルダ部２４に回転自在に保持された外
筒２１１と、この外筒２１１に内嵌された内筒２１２と
からなる。内筒２１２の上端部は、アーム４０に固定さ
れた取付ブロック５０によって非接触状態で覆われてお
り、この取付ブロック５０の中央に形成された貫通孔５
１および内筒２１２には、処理液供給ノズル６０が挿通
されている。取付ブロック５０と回転軸２１との間、お
よびホルダ部２４と回転軸２１との間は、それぞれラビ
リンス構造のシール部Ｓ１，Ｓ２でシールされている。
これらのシール部Ｓ１，Ｓ２には、それぞれ軸受２３か
らの発塵を吸引するための吸気管７１，８１が接続され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイパネ
ル用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板などの各
種基板に対して、洗浄液を用いた洗浄処理を施すための
基板洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置の製造工程の
中で、基板に洗浄処理を施す工程は重要な工程の１つで
ある。基板を１枚ずつ処理する枚葉型の基板洗浄装置
は、たとえば、基板を水平に保持して回転させるスピン
チャックと、このスピンチャックに保持された基板に処
理液を供給する処理液供給ノズルとを備えている。そし
て、スピンチャックに保持された基板が水平面内で回転
され、その一方で、処理液供給ノズルから基板に処理液
が供給されることにより、基板に処理液による洗浄処理
が施される。

【０００３】基板の上面に供給された処理液が基板の上
面で跳ね返って外部に飛散するのを防止するために、ス
ピンチャックに保持された基板の上面に近接した位置
に、その基板の上面に対向して遮断板が配置される場合
がある。この遮断板は、鉛直軸まわりに回転可能な回転
軸の下端に取り付けられており、基板に対する洗浄処理
を行っている間、スピンチャックによって回転される基
板とほぼ同じ速さで同じ方向に回転させられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】遮断板の回転軸は、ス
ピンチャックの上方に設けられた昇降アームの先端に挿
通され、その昇降アームの内部に設けられた軸受に回転
自在に保持されている。そのため、遮断板の回転時に軸
受からパーティクルが発生し、このパーティクルが基板
上に落下して、基板を汚染するおそれがあった。この軸
受から発生するパーティクルによる問題を解決するた
め、昇降アームと回転軸との隙間をオイルシールなどで
シールする構成が考えられる。しかし、この構成では、
軸受から発生するパーティクルが基板上に落下すること
は防止できるが、オイルシールの摩耗によるパーティク
ルが発生し、このパーティクルが基板を汚染するという
新たな問題が生じる。

【０００５】そこで、この発明の目的は、軸受やシール
部からの発塵による基板の汚染を防止し、基板に良好な
洗浄処理を施すことができる基板処理装置を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板
（Ｗ）に処理液を用いた洗浄処理を施す基板洗浄装置で
あって、回転軸（２１）と、この回転軸を回転自在に受
ける回転軸受（２３）と、この回転軸受が収容された空
間をシールするラビリンス構造のシール部（Ｓ１，Ｓ
２）と、このシール部または上記回転軸受が収容された
空間に接続されて、上記回転軸受からの発塵を吸引する
ための吸引手段（７１，８１）とを含むことを特徴とす
る基板洗浄装置である。

【０００７】ただし、括弧内の英数字は、後述の実施形
態における対応構成要素等を表す。以下、この項におい
て同じである。この発明によれば、回転軸受が収容され
た空間（軸受収容空間）はシール部によってシールされ
ているから、回転軸受で発生したパーティクルが基板に
洗浄処理を施すための空間（基板処理空間）に飛散する
おそれがない。また、基板処理空間内の処理液を含む気
体が軸受収容空間に入り込むことを防止でき、処理液に
よる回転軸受などの腐食を防止することができる。

【０００８】しかも、シール部はラビリンス構造である
から、このシール部から発塵することはなく、基板が汚
染されるおそれもない。また、シール部または軸受収容
空間に吸引手段が接続されているから、たとえ回転軸受
でパーティクルが発生したとしても、そのパーティクル
は、吸引手段によって吸引されて、シール部または軸受
収容空間から除去される。ゆえに、回転軸受で発生した
パーティクルによる基板の汚染をより良好に防止するこ
とができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、上記シール部また
は上記回転軸受が収容された空間に不活性ガスを供給す
る不活性ガス供給手段（９２）をさらに含むことを特徴
とする請求項１記載の基板洗浄装置である。この発明に
よれば、シール部または軸受収容空間に不活性ガスが供
給される。これにより、軸受収容空間を窒素ガスで満た
すことができるから、ウエハ収容空間内の処理液を含む
気体が軸受収容空間に入り込むことをより効果的に防止
でき、処理液による回転軸受などの腐食を良好に防止す
ることができる。

【００１０】なお、請求項３記載のように、上記回転軸
は、基板に接近した位置で回転される遮断板（２０）を
支持するものであってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の全体の構成を説
明するための図解的な断面図である。この基板洗浄装置
は、基板の一例である半導体ウエハ（以下、単に「ウエ
ハ」という。）Ｗをほぼ水平に保持し、この保持したウ
エハＷのほぼ中心を通る鉛直軸線まわりに回転するスピ
ンチャック１１を処理カップ（図示せず）の中に備えて
いる。このスピンチャック１１に保持されたウエハＷに
対して、処理液（たとえば、エッチング液や純水）によ
る洗浄処理が行われる。

【００１２】スピンチャック１１は、モータ１２の駆動
軸に結合されて回転されるようになっている。モータ１
２の駆動軸は、中空軸とされていて、その内部には、処
理液を供給することができる裏面リンスノズル１３が挿
通されている。この裏面リンスノズル１３は、スピンチ
ャック１１に保持されたウエハＷの裏面（下面）中央に
近接した位置に吐出口を有しており、この吐出口からウ
エハＷの裏面中央に向けて処理液を供給する中心軸ノズ
ルの形態を有している。裏面リンスノズル１３には、図
外の処理液供給源から処理液供給バルブ１４を介して処
理液が供給されるようになっている。

【００１３】スピンチャック１１の上方には、スピンチ
ャック１１に保持されたウエハＷの中央に処理液および
窒素ガスを導くための開口を下面中央付近に有する円板
状の遮断板２０が水平に設けられている。この遮断板２
０は、昇降駆動機構３０に結合されたアーム４０の先端
付近に、鉛直軸まわりの回転が可能であるように取り付
けられている。昇降駆動機構３０は、支持筒３１と、こ
の支持筒３１に昇降自在に保持された中空の昇降軸３２
と、この昇降軸３２を昇降させるためのボールねじ機構
３３とを備えている。昇降軸３２の下端は、ブラケット
３４に固定されており、このブラケット３４は、ボール
ねじ機構３３のナット部３３ａに固定されている。ボー
ルねじ機構３３のねじ軸３３ｂは、モータ３３ｃによっ
て回転駆動されるようになっている。したがって、モー
タ３３ｃを正転／逆転させることにより、昇降軸３２が
昇降し、この昇降軸３２の先端部に取り付けられたアー
ム４０が昇降する。３５は、処理液の侵入を防ぐための
ベローズである。

【００１４】昇降軸３２には、回転軸４１が挿通されて
いる。この回転軸４１は、昇降軸３２の上端および下端
にそれぞれ配置された軸受４２，４３によって回転自在
に保持されている。回転軸４１の下端は、カップリング
４４を介して、ブラケット３４に取り付けられたモータ
４５の回転軸に結合されている。また、回転軸４１の上
端には、プーリ４６が固定されていて、このプーリ４６
には、アーム４０の内部空間に配置されたタイミングベ
ルト４７が巻き掛けられている。このタイミングベルト
４７は、遮断板２０の回転軸２１に固定されたプーリ２
２にも巻き掛けられている。したがって、モータ４５を
回転駆動すれば、この回転は、回転軸４１およびタイミ
ングベルト４７などを介して遮断板２０に伝達され、こ
の遮断板２０が鉛直軸まわりに回転することになる。こ
のようにして、遮断板２０のための回転駆動機構が構成
されている。

【００１５】スピンチャック１１に対するウエハＷの搬
入時には、遮断板２０は、スピンチャック１１の上方に
大きく退避している。ウエハＷがスピンチャック１１に
保持されると、スピンチャック１１に保持されたウエハ
Ｗの回転が開始される。また、昇降駆動機構３０がアー
ム４０を下降させることによって、遮断板２０が、スピ
ンチャック１１に保持されたウエハＷの上面に近づけら
れる。そして、モータ４５が付勢されて、遮断板２０
は、ウエハＷの近傍において、スピンチャック１１によ
って回転される基板とほぼ同じ速さで同じ方向に回転さ
せられる。このウエハＷおよび遮断板２０が回転してい
る状態で、遮断板２０の中央付近および裏面リンスノズ
ル１３からウエハＷの上下面に処理液が供給され、ウエ
ハＷの上下面に処理液による洗浄処理が施される。この
とき、ウエハＷの上面に対向して遮断板２０が配置され
ていることにより、ウエハＷの上面に供給された処理液
が跳ね返って外部に飛散することが防止される。

【００１６】洗浄処理の後には、昇降駆動機構３０がア
ーム４０をさらに下降させることによって、遮断板２０
がウエハＷの表面にさらに近づけられる。これととも
に、ウエハＷおよび遮断板２０がともに高速回転させら
れ、この状態で、遮断板２０の中央付近から窒素ガスが
ウエハＷと遮断板２０との間の空間に供給される。これ
により、ウエハＷの表面に処理液の跡などを残すことな
く、ウエハＷを良好に乾燥させることができる。

【００１７】図２は、遮断板２０の近傍の構成を示す断
面図である。遮断板２０の回転軸２１は、一対の軸受２
３などを介してホルダ部２４に回転自在に保持された外
筒２１１と、この外筒２１１に内嵌された内筒２１２と
からなる。ホルダ部２４は、アーム４０に固定され、そ
の下面から垂下している。アーム４０の上面には、内筒
２１２の薄肉にされた上端部を全周に渡って非接触状態
で覆うとともに、中央に貫通孔５１が形成された取付ブ
ロック５０が固定されている。この取付ブロック５０に
は、側面から貫通孔５１まで貫通するガス通路５２が形
成されており、また、取付ブロック５０の上面には、貫
通孔５１との間に段部５３が形成されている。ガス通路
５２には、管継手５４により、ウエハ乾燥用窒素ガス供
給管５５が接続されている。この窒素ガス供給管５５に
は、図外の窒素ガス供給源から、窒素ガス供給バルブ５
６を介して窒素ガスが供給されるようになっている。窒
素ガス供給管５５に供給される窒素ガスは、窒素ガス供
給管５５の先端から、内筒２１２内を通り、遮断板２０
の中央に形成された貫通孔２０１を介して、ウエハＷの
上面に向かって吹き出される。

【００１８】また、内筒２１２には、処理液供給ノズル
６０が、内筒２１２とは非接触状態で挿通している。よ
り具体的には、処理液供給ノズル６０は、内筒２１２を
挿通する管部材６１と、管部材６１の上端部に形成され
たフランジ部６２と、このフランジ部６２の下面に形成
された段部６３とを有している。そして、段部６３を取
付ブロック５０の段部５３に嵌合させて内筒２１２に対
する位置合わせが行われた状態で、ボルト６４によって
フランジ部６２を取付ブロック５０の上面に固定するこ
とによって、その取付けが達成されるようになってい
る。内筒２１２の内壁面と管部材６１との間の空間は、
窒素ガス供給管５５からの窒素ガスを貫通孔２０１に導
くための窒素ガス通路を形成している。

【００１９】処理液供給ノズル６０（管部材６１）の先
端は、遮断板２０の中央の貫通孔２０１に達している。
処理液供給ノズル６０には、図外の処理液供給源から、
処理液供給バルブ６５を介して処理液が供給されるよう
になっている。処理液供給ノズル６０に供給される処理
液は、処理液供給ノズル６０の先端から、遮断板２０の
貫通孔２０１を介して、ウエハＷの上面に向けて噴出さ
れる。内筒２１２の上端部には、外筒２１１の上端部の
外周面に跨って固定された内円筒部２５１と、この内円
筒部２５１の下端縁から水平方向に張り出した鍔部２５
２と、鍔部２５２の外周縁から立ち上がった外円筒部２
５３とを有する回転側ラビリンス形成部材２５が設けら
れている。これに対応して、取付ブロック５０には、円
環部５７１と、この円環部５７１の内周縁および外周縁
からそれぞれ垂下した垂下部５７２，５７３とを有する
固定側ラビリンス形成部材５７が取り付けられている。
この固定側ラビリンス形成部材５７の垂下部５７２は、
回転側ラビリンス形成部材２５の内円筒部２５１と外円
筒部２５３との間に入り込み、固定側ラビリンス形成部
材５７の垂下部５７２，５７３間には、回転側ラビリン
ス形成部材２５の外円筒部２５３が入り込んでいる。こ
れにより、固定側ラビリンス形成部材５７と回転側ラビ
リンス形成部材２５とは迷路状の間隙（ラビリンス間
隙）を有するラビリンス構造をなしていて、この固定側
ラビリンス形成部材５７と回転側ラビリンス形成部材２
５とのラビリンス構造により、軸受２３が収容された空
間（軸受け収容空間）の上部をシールする上側シール部
Ｓ１が構成されている。

【００２０】そして、固定側ラビリンス形成部材５７と
回転側ラビリンス形成部材２５との間に形成されている
ラビリンス間隙は、図外の吸引源に接続された吸気管７
１に連通しており、この吸気管７１を介して、ラビリン
ス間隙内の気体を吸引できるようになっている。より具
体的に説明すると、取付ブロック５０には、側面から途
中で屈曲して下面まで貫通する吸気路５８が形成されて
いる。また、固定側ラビリンス形成部材５７の上面に
は、吸気路５８と連通する環状凹部５７４が形成されて
おり、この環状凹部５７４は、固定側ラビリンス形成部
材５７の垂下部５７３に形成された連通路５７５を介し
てラビリンス間隙に連通している。吸気管７１は、管継
手７２を介して取付ブロック５０の側面から吸気路５８
に接続されていて、これにより、上側シール部Ｓ１のラ
ビリンス間隙内の気体を、連通路５７５、環状凹部５７
４、吸気路５８および吸気管７１を介して吸引すること
ができる。

【００２１】外筒２１１の下端部は、ホルダ部２４の下
方まで張り出していて、その上面には、ラビリンス形成
用溝部２６が円環状に形成されている。この溝部２６に
対向するホルダ部２４の下面には、円環部２７１と、こ
の円環部２７１の内周縁および外周縁からそれぞれ垂下
した垂下部２７２，２７３とを有するラビリンス形成部
材２７が取り付けられている。このラビリンス形成部材
２７の垂下部２７２は、ラビリンス形成用溝部２６に入
り込んでおり、ラビリンス形成部材２７と外筒２１１の
下端部とはラビリンス間隙を有するラビリンス構造をな
している。このラビリンス形成部材２７と外筒２１１と
のラビリンス構造により、軸受２３が収容された空間
（軸受け収容空間）の下部をシールする下側シール部Ｓ
２が構成されている。

【００２２】また、ホルダ部２４の側面には、図外の吸
引源に接続された吸気管８１の先端に取り付けられた挿
入部材８２が挿入されている。この挿入部材８２の先端
には、図示しない吸気口が形成されており、この吸気口
は、ホルダ部２４に形成されている吸気路２４１と連通
している。また、ラビリンス形成部材２７の上面には、
吸気路２４１と連通する環状凹部２７４が形成されてお
り、この環状凹部２７４は、ラビリンス形成部材２７の
垂下部２７３に形成された連通路２７５を介してラビリ
ンス間隙に連通している。これにより、下側シール部Ｓ
２のラビリンス間隙内の気体を、連通路２７５、環状凹
部２７４、吸気路２４１および吸気管８１を介して吸引
することができる。

【００２３】さらに、この実施形態では、下側シール部
Ｓ２のラビリンス間隙および軸受け収容空間に、窒素ガ
スが供給されるようになっている。具体的に説明する
と、ホルダ部２４には、ホルダ部２４の外側面から内側
面まで貫通する貫通路２４６が形成されている。この貫
通路２４６には、管継手９１により、窒素ガス供給管９
２が接続されている。窒素ガス供給管９２には、図外の
窒素ガス供給源から窒素ガスが供給されるようになって
いる。一方、貫通路２４６は、軸受２３とホルダ部２４
との間に介在されているスペーサ２８に形成された連通
路２８１を介して、下側シール部Ｓ２と軸受け２３との
間の間隙に連通している。この構成により、窒素ガス供
給管９２に供給される窒素ガスが、貫通路２４６および
連通路２７５を通して、下側シール部Ｓ２のラビリンス
間隙および軸受け収容空間に供給される。

【００２４】以上の構成によれば、軸受２３が収容され
た空間（軸受収容空間）は一対の上側シール部Ｓ１およ
び下側シール部Ｓ２によってシールされているから、軸
受２３で発生したパーティクルがウエハＷに洗浄処理を
施すための空間（ウエハ処理空間）に飛散するおそれが
ない。また、ウエハ処理空間内の処理液を含む気体が軸
受収容空間に入り込むことを防止でき、処理液による軸
受２３などの腐食を防止することができる。

【００２５】さらに、上側シール部Ｓ１および下側シー
ル部Ｓ２はラビリンス構造であるから、これらのシール
部から発塵することはなく、ウエハＷが汚染されるおそ
れもない。また、この実施形態では、上側シール部Ｓ１
および下側シール部Ｓ２のラビリンス間隙に、それぞれ
図外の吸気源から延びた吸気管７１，８１が接続されて
いる。これにより、たとえ軸受２３で発生したパーティ
クルがラビリンス間隙内に入りこんでも、その入り込ん
だパーティクルは、吸気管７１，８１を介して吸引さ
れ、ラビリンス間隙から除去される。ゆえに、軸受２３
で発生したパーティクルによるウエハＷの汚染をより良
好に防止することができる。

【００２６】なお、吸気管７１，８１が接続される位置
は、上側シール部Ｓ１および下側シール部Ｓ２のラビリ
ンス間隙だけに限らず、上側シール部Ｓ１および下側シ
ール部Ｓ２の上記軸受け収容空間であってもよい。たと
えば、窒素ガス供給管９２が連通接続されている間隙
（下側シール部Ｓ２と軸受け２３との間）の位置と同様
の位置において、吸気管８１が接続されてもよい。また
たとえば、上側シール部Ｓ１と軸受け２３との間の間隙
の位置において、吸気管７１が接続されてもよい。

【００２７】さらにまた、この実施形態では、ウエハＷ
の処理位置に近い下側シール部Ｓ２と軸受け２３との間
の間隙には、窒素ガス供給管９２から窒素ガスが供給さ
れるようになっている。これにより、下側シール部Ｓ２
のラビリンス間隙および軸受収容空間に窒素ガスを供給
することができ、軸受収容空間を窒素ガスで満たすこと
ができるから、ウエハ収容空間内の処理液を含む気体が
軸受収容空間に入り込むことをより効果的に防止でき、
処理液による軸受２３などの腐食を良好に防止すること
ができる。

【００２８】なお、この実施形態では、下側シール部Ｓ
２と軸受け２３との間の間隙に窒素ガスを供給するとし
たが、窒素ガスに限らず、ヘリウムガスやアルゴンガス
などの他の不活性ガスを供給するようにしてもよい。ま
た、この不活性ガスの供給は、下側シール部Ｓ２の上記
間隙ではなく、下側シール部Ｓ２のラビリンス間隙に対
して行ってもよい。さらに、下側シール部Ｓ２だけに限
らず、上側シール部Ｓ１のラビリンス間隙、または上側
シール部Ｓ１と軸受け２３との間の間隙に対しても行わ
れることが好ましい。なお、本実施形態において、ウエ
ハ乾燥用窒素ガス供給管５５からの窒素ガスが供給され
ている場合には、この窒素ガスは上側シール部Ｓ１のラ
ビリンス間隙に流入することになるので、これを利用し
てもよい。

【００２９】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は、他の形態で実施することもでき
る。たとえば、上述の実施形態では、遮断板２０の回転
軸２１を受ける軸受、およびこの軸受をシールするシー
ル部Ｓ１，Ｓ２からの発塵によるウエハＷの汚染を防止
するための構成に本発明が適用された場合を例にとった
が、スピンチャック１１の回転軸を受ける軸受、および
この軸受をシールするシール部からの発塵によるウエハ
Ｗの汚染を防止するための構成に本発明が適用されても
よい。また、スクラブ洗浄用のブラシを回転させるため
の回転軸を受ける軸受、およびこの軸受をシールするシ
ール部からの発塵によるウエハＷの汚染を防止するため
の構成に本発明が適用されてもよい。さらに、ウエハＷ
に処理液を供給するためのノズルが取り付けられたノズ
ルアームの回転軸を受ける軸受、およびこの軸受をシー
ルするシール部からの発塵によるウエハＷの汚染を防止
するための構成に本発明が適用されてもよい。

【００３０】また、処理対象の基板は、ウエハＷに限ら
ず、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ
パネル用ガラス基板および磁気／光ディスク用基板など
の他の種類の基板であってもよい。その他、特許請求の
範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の全
体の構成を説明するための図解的な断面図である。

【図２】上記基板洗浄装置に備えられた遮断板の近傍の
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

２０ 遮断板 ２１ 回転軸 ２３ 軸受 ５８ 吸気路 ７１ 吸気管 ８１ 吸気管 ９２ 窒素ガス供給管 Ｓ１ 上側シール部 Ｓ２ 下側シール部 Ｗ ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４８ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４８Ｌ (72)発明者 中川 均 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁 目天神北町１番地の１ 大日本スクリーン 製造株式会社内 (72)発明者 山下 宏二 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁 目天神北町１番地の１ 大日本スクリーン 製造株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 FA21 FA30 HA01 2H090 JC19 3B116 AA03 AB01 AB34 AB42 BB24 BB71 CC01 CC03 CD33 3B201 AA03 AB01 AB34 AB42 BB24 BB71 BB92 BB93 CC01 CC12 CD33 CD36

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板に処理液を用いた洗浄処理を施す基板
   洗浄装置であって、 回転軸と、 この回転軸を回転自在に受ける回転軸受と、 この回転軸受が収容された空間をシールするラビリンス
   構造のシール部と、 このシール部または上記回転軸受が収容された空間に接
   続されて、上記回転軸受からの発塵を吸引するための吸
   引手段とを含むことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 【請求項２】上記シール部または上記回転軸受が収容さ
   れた空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を
   さらに含むことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装
   置。
3. 【請求項３】上記回転軸は、基板に接近した位置で回転
   される遮断板を支持するものであることを特徴とする請
   求項１または２記載の基板洗浄装置。