JP2002177911A

JP2002177911A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法

Info

Publication number: JP2002177911A
Application number: JP2000380864A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Tsujikawa; 裕貴辻川; Tadao Okamoto; 伊雄岡本
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の表面および周端面を良好に洗浄すること
ができる基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。【解決手段】処理対象のウエハＷには、薬液が供給され
る一方で、＋Ｃ方向に２０rpm（周端面洗浄用回転速
度）で回転する洗浄用ブラシ６６，８６が接触させられ
る。そして、洗浄用ブラシ６６，８６が接触してから予
め定める低速回転時間Ｔ１（たとえば、Ｔ１＝１０se
c）が経過すると、洗浄用ブラシ６６，８６の回転速度
が１０００rpm（表面洗浄用回転速度）に上げられる。
さらに、洗浄用ブラシ６６，８６の回転速度が１０００
rpmに上げられてから予め定める高速正転時間Ｔ２（た
とえば、Ｔ２＝１５sec）が経過すると、洗浄用ブラシ
６６，８６の回転方向が＋Ｃ方向から−Ｃ方向に反転さ
れて、洗浄用ブラシ６６，８６が−Ｃ方向に１０００rp
mで回転される。

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、
光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディス
ク用基板、液晶表示装置用ガラス基板、およびプラズマ
ディスプレイパネル用ガラス基板などに代表される各種
の被処理基板を洗浄するための基板洗浄装置および基板
洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、たとえば、
微細配線の形成工程において、半導体ウエハ（以下単に
「ウエハ」という。）の表面に対してＣＭＰ（化学的機
械的研磨）処理が行われる場合がある。ＣＭＰ処理後の
ウエハの表面には、スラリー（研磨剤）が残留している
ので、ウエハに対して次の工程を行う前に、ウエハの洗
浄を行う必要がある。

【０００３】ＣＭＰ処理後の基板を洗浄するための基板
洗浄装置は、たとえば、ウエハの表面および裏面を洗浄
するための両面洗浄ユニットと、両面洗浄後のウエハの
表面を精密洗浄する精密洗浄ユニットと、精密洗浄後の
ウエハを水洗・乾燥する水洗・乾燥ユニットとを備えて
いる。両面洗浄ユニットは、たとえば、ウエハの周端面
を保持しつつ回転する複数本の保持ローラと、この保持
ローラの回転によって回転されるウエハの上下面をそれ
ぞれスクラブ洗浄する一対のディスク型スクラブ洗浄部
材と、ウエハの上面に洗浄液を供給する洗浄液供給機構
とを備えている。

【０００４】ディスク型スクラブ洗浄部材は、ウエハの
回転軸線と平行な回転軸線まわりに定速回転する固定型
のスクラブ洗浄部材であって、ウエハの中心から周端縁
をはみ出す位置にまで及ぶように洗浄領域が定められて
いる。したがって、保持ローラによるウエハの回転によ
って、ウエハの中心から周縁部までをスクラブ洗浄で
き、かつ、ウエハの周端面までスクラブ洗浄することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来からの両
面洗浄ユニットにおいては、ウエハの回転速度およびデ
ィスク型スクラブ洗浄部材の回転速度がいずれも一定値
に固定されているため、ウエハの表面領域および周端面
の両方のスクラブ洗浄を必ずしも十分に行うことができ
ないという問題があった。たとえば、従来の両面洗浄ユ
ニットにおいては、ウエハの回転速度は約２０rpmとさ
れ、ディクス型スクラブ洗浄部材の回転速度は約１００
０rpmとされている。このような条件下では、ウエハの
表面の洗浄は十分に行えるが、ウエハの周端面の洗浄能
力が不足することが確認されている。これは、ディスク
型スクラブ洗浄部材が高速に回転されているために、デ
ィスク型スクラブ洗浄部材のウエハの周端面に対する当
たりが弱くなっているためであると考えられる。

【０００６】そこで、この発明の目的は、基板の表面お
よび周端面を良好に洗浄することができる基板洗浄装置
および基板洗浄方法を提供することである。

【０００７】

【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）を保持して回転させる基板保持回転手段（６）
と、この基板保持回転手段によって回転されている基板
の表面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段（７，８）
と、上記基板保持回転手段によって保持されて回転され
ている基板の表面に摺接して、この基板の表面をスクラ
ブ洗浄するスクラブ洗浄部材（ＵＳ，ＬＳ）と、このス
クラブ洗浄部材を回転させるスクラブ洗浄部材回転駆動
手段（６４，８４）と、基板の洗浄処理中に、上記スク
ラブ洗浄部材回転駆動手段を制御することにより、上記
スクラブ洗浄部材の回転速度を、基板の表面の洗浄のた
めの表面洗浄用回転速度と、この表面洗浄用回転速度よ
りも低速であって、基板の周端面の洗浄のための周端面
洗浄用回転速度とに変更するスクラブ洗浄部材回転制御
手段（１００）とを含むことを特徴とする基板洗浄装置
である。なお、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。

【０００８】基板の洗浄処理中とは、基板保持回転手段
によって基板が回転され、基板表面に洗浄液供給手段か
ら洗浄液が供給されて、スクラブ洗浄部材を回転中の基
板に連続的または断続的に摺接させることにより、基板
のスクラブ洗浄が行われている期間中を意味する。この
発明によれば、スクラブ洗浄部材の回転速度が、表面洗
浄用回転速度と周端面洗浄用回転速度とに変更される。
周端面洗浄用回転速度は、表面洗浄用回転速度よりも低
速であるので、基板の周端面に対する洗浄用ブラシの当
たりの強さを強めることができる。すなわち、スクラブ
洗浄部材の高速回転によって基板の表面を良好に洗浄で
き、スクラブ洗浄部材の低速回転によって、基板の周端
面を良好に洗浄できる。

【０００９】周端面洗浄用回転速度は、基板の周端面と
スクラブ洗浄部材との相対速度が近くなるように設定さ
れることが好ましい。すなわち、基板の回転速度と基板
の半径との積と、周端面洗浄用回転速度とスクラブ洗浄
部材の回転半径との積と、の差の絶対値が小さいほど好
ましい。たとえば、スクラブ洗浄部材の回転半径が基板
の半径のＰ分の１であり、基板の回転速度がＳ(rpm)で
あれば、周端面洗浄用回転速度はＳ×Ｐ(rpm)近傍の速
度（たとえば、Ｓ×Ｐ±３０rpm以内）とするのが好ま
しい。具体的には、スクラブ洗浄部材の回転半径が基板
の半径の５分の３であり、基板の回転速度が２０(rpm)
であれば、周端面洗浄用回転速度は約３３(rpm)近傍の
速度（たとえば、約３〜６３rpm）とすればよい。この
ような周端面洗浄用回転速度により、基板周端面に対す
るスクラブ洗浄部材の当たりを十分に強くできる。

【００１０】スクラブ洗浄部材の回転速度は、最初に周
端面洗浄用回転速度として一定時間（たとえば、１０
秒）保持し、その後、表面洗浄用回転速度（たとえば、
１０００rpm）に加速して一定時間（たとえば３０秒）
保持するようにしてもよい。また、最初に表面洗浄用回
転速度として一定時間（たとえば３０秒）保持し、その
後、周端面洗浄用回転速度に減速して一定時間（たとえ
ば１０秒）保持するようにしてもよい。さらには、周端
面洗浄用回転速度および表面洗浄用回転速度との間で加
速および減速を繰り返し、各回転速度で各一定時間ずつ
保持するサイクルを複数回行うこととしてもよい。

【００１１】周端面洗浄用回転速度への減速のために基
板の洗浄の総所要時間が長くなることが予想されるが、
表面洗浄用回転速度を速くして（たとえば、１５００rp
m）、基板の表面の洗浄時間を短縮し、これにより総所
要時間の長期化を防止してもよい。請求項２記載の発明
は、上記スクラブ洗浄部材の回転軸（６３，８３）は、
上記基板保持回転手段によって回転される基板の回転軸
線に対する相対位置が固定されていることを特徴とする
請求項１記載の基板洗浄装置である。

【００１２】この場合、スクラブ洗浄部材の回転により
洗浄される円形の洗浄領域は、基板の回転半径よりも長
い直径を有していて、この円形の洗浄領域が基板の回転
中心から基板の周端縁をはみ出す位置にまで及ぶよう
に、スクラブ洗浄部材の回転軸が定められていることが
好ましい。このような構成によって、スクラブ洗浄部材
の回転軸を基板の回転軸線に対して相対的に移動させる
ことなく、基板の表面の中央から周端縁に至る全ての領
域の洗浄を行うことができ、かつ、基板の周端面の洗浄
も良好に行える。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記スクラブ洗浄
部材回転制御手段は、基板の洗浄処理中に、上記スクラ
ブ洗浄部材回転駆動手段を制御することにより、上記ス
クラブ洗浄部材の回転方向を変更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であ
る。この構成によれば、スクラブ洗浄部材の回転方向の
変更によって、とくに、基板にノッチ等の切欠きが形成
されている場合に、この切欠き部の端面の洗浄を良好に
行える。

【００１４】請求項４記載の発明は、基板を保持して回
転させる基板保持回転手段（６）と、この基板保持回転
手段によって回転されている基板の表面に洗浄液を供給
する洗浄液供給手段（７，８）と、上記基板保持回転手
段によって保持されて回転されている基板の表面の中央
領域に摺接して、この基板の表面の中央領域をスクラブ
洗浄する中央領域用スクラブ洗浄部材（１０１，１０
２）と、この中央領域用スクラブ洗浄部材を、基板の表
面の洗浄のための表面洗浄用回転速度で回転させる中央
領域用スクラブ洗浄部材回転駆動手段（１０３，１０
４）と、上記基板保持回転手段によって保持されて回転
されている基板の表面の周縁付近において基板の周端縁
をはみ出す領域までスクラブするように配置された周縁
部用スクラブ洗浄部材（１１１，１１２，１２１，１２
２）と、この周縁部用スクラブ洗浄部材を、上記表面洗
浄用回転速度よりも低速であって、基板の周端面の洗浄
のための周端面洗浄用回転速度で回転させる周縁部用ス
クラブ洗浄部材回転駆動手段（１１３，１１４，１２
３，１２４）とを含むことを特徴とする基板洗浄装置で
ある。なお、上記中央領域用スクラブ洗浄部材および周
縁部用スクラブ洗浄部材は、いずれも一定の位置で回転
するものであってもよい。

【００１５】この構成によれば、基板の中央領域は、表
面洗浄用回転速度で高速回転する中央領域用スクラブ洗
浄部材によって良好に洗浄できる一方で、基板の周端面
については、周端面洗浄用回転速度で低速回転される周
縁部用スクラブ洗浄部材によって良好に洗浄できる。な
お、この請求項４においても請求項１と同様に、基板の
回転速度と基板の半径との積と、周端面洗浄用回転速度
と周縁部用スクラブ洗浄部材の回転半径との積と、の差
の絶対値が小さいほど好ましい。たとえば、周縁部用ス
クラブ洗浄部材の回転半径が基板の半径のＰ分の１であ
り、基板の回転速度がＳ(rpm)であれば、周端面洗浄用
回転速度はＳ×Ｐ(rpm)近傍の速度（たとえば、Ｓ×Ｐ
±３０rpm以内）とするのが好ましい。

【００１６】請求項５記載の発明は、上記周縁部用スク
ラブ洗浄部材は、異なる位置に配置されて、上記周縁部
用スクラブ洗浄部材回転駆動手段によって互いに逆の方
向に回転駆動される第１周縁部用スクラブ洗浄部材（１
１１，１１２）および第２周縁部用スクラブ洗浄部材
（１２１，１２２）を含むことを特徴とする請求項４記
載の基板洗浄装置である。この構成によれば、第１およ
び第２周縁部用スクラブ洗浄部材は互いに逆方向に回転
駆動されるので、基板の周端縁にノッチ等の切欠きが形
成されている場合に、この切欠き部の洗浄を良好に行え
る。

【００１７】請求項６記載の発明は、基板（Ｗ）を回転
させる基板回転工程と、基板に洗浄液を供給する洗浄液
供給工程と、回転され、かつ、洗浄液が供給されている
基板の表面を、表面洗浄用回転速度で基板の回転軸線と
ほぼ平行な回転軸線まわりに回転するスクラブ洗浄部材
（ＵＳ，ＬＳ，１０１，１０２）でスクラブ洗浄する表
面洗浄工程と、回転され、かつ、洗浄液が供給されてい
る基板の周端面を、上記表面洗浄用回転速度よりも低速
の周端面洗浄用回転速度で基板の回転軸線とほぼ平行な
回転軸線まわりに回転するとともに、基板の表面から周
端縁をはみ出した領域まで及ぶ洗浄領域を有するスクラ
ブ洗浄部材（ＵＳ，ＬＳ，１０１，１０２，１１１，１
１２，１２１，１２２）でスクラブ洗浄する周端面洗浄
工程とを含むことを特徴とする基板洗浄方法である。な
お、表面洗浄工程のためのスクラブ洗浄部材と周端面洗
浄工程のためのスクラブ洗浄部材とは同一のものであっ
てもよいし、異なるものであってもよい。

【００１８】この方法により、請求項１または４に関連
して述べた効果を達成できる。請求項７記載の発明は、
基板の周端面に摺接するスクラブ洗浄部材の回転方向を
反転する回転反転工程をさらに含むことを特徴とする請
求項６記載の基板洗浄方法である。この方法により、請
求項３または５に関連して述べた効果を達成できる。

【００１９】

【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構成を示す平面
図である。また、図２は、図１のII−II断面図であり、
一部を省略し、かつ一部を概念的に示している。

【００２０】この装置は、側壁１，２，３，４によって
囲まれた平面視においてほぼ矩形の処理室５と、この処
理室５内においてウエハＷを水平に保持し、かつこの状
態でウエハＷを回転させることができるウエハ保持装置
６と、ウエハ保持装置６により保持されたウエハＷの上
面および下面に洗浄液供給ノズル７，８から洗浄液を供
給してウエハＷの上面および下面をスクラブ洗浄するた
めの両面洗浄装置９とを備えている。

【００２１】ウエハ保持装置６は、処理室５の側壁２ま
たは４に対して直交する方向（以下「保持方向」とい
う。）Ａに関して対向配置された一対の保持ハンド１
０，３０を有している。保持ハンド１０，３０は、保持
方向Ａに沿って移動可能なもので、ベース取付部１１，
３１に取り付けられたベース部１２，３２と、ベース部
１２，３２の上方に配置され、ウエハＷを保持するため
の各々３つの保持用ローラ１３，３３とをそれぞれ有し
ている。これらの保持用ローラ１３，３３は、ウエハＷ
の周端面形状に対応した円周上に配置されている。ウエ
ハＷは、保持用ローラ１３，３３の側面にその周端面が
当接した状態で保持される。

【００２２】ベース取付部１１，３１には、保持方向Ａ
に沿って長く形成され、側壁２，４に形成された穴１
４，３４を介して側壁２，４の外側まで延びたハンド軸
１５，３５の一端が連結されている。ハンド軸１５，３
５の他端には、側壁２，４の外側の取付板１６，３６上
に固定されたシリンダ１７，３７のロッド１８，３８が
連結板１９，３９を介して取り付けられている。ロッド
１８，３８は、保持方向Ａに沿って突出したり引っ込ん
だりできるようになっている。この構成により、シリン
ダ１７，３７を駆動することによって、保持ハンド１
０，３０を保持方向Ａに沿って互いに反対方向に進退さ
せることができ、ウエハＷを保持用ローラ１３，３３の
間で挾持したり、この挾持を解放したりすることができ
る。

【００２３】なお、２０，４０は、保持ハンド１０，３
０の移動とともに伸縮自在なベローズであり、両面洗浄
装置９の洗浄液供給ノズル７，８からウエハＷに供給さ
れる洗浄液、ならびにその雰囲気が、ハンド軸１５，３
５に影響を与えないようにするため、あるいは処理室５
の外部に漏れるのを防ぐためのものである。また、シリ
ンダ１７，３７のロッド１８，３８やハンド軸１５，３
５から発生するパーティクルが処理室５の内部に侵入す
るのを防止するためのものでもある。

【００２４】保持用ローラ１３，３３は、ウエハＷを保
持した状態でウエハＷを回転させるべく、ベース部１
２，３２に回転可能に設けられている。すなわち、保持
用ローラ１３，３３は、ベース部１２，３２に鉛直軸ま
わりの回転が自在であるように支持されたローラ軸２
１，４１に固定されている。ウエハＷを回転させるため
に必要な駆動力は、保持用ローラ３３にのみ与えられる
ようになっている。すなわち、保持用ローラ３３のうち
中央の保持用ローラ３３ｂには、側壁２の外側に設けら
れたモータ取付板４２に取り付けられたモータＭの駆動
力がベルト４３を介して伝達されるようになっている。
さらに、中央の保持ローラ３３ｂに伝達されてきた駆動
力は、ベルト４４，４５を介して他の２つの保持用ロー
ラ３３ａ，３３ｃにも伝達されるようになっている。

【００２５】さらに詳述する。保持用ローラ３３ａのロ
ーラ軸４１ａは、図３に示すように、ベース部３２に形
成された挿通穴４６ａを通ってベース部３２の下端部付
近に形成された空間４７まで延ばされており、挿通穴４
６ａに配置された２つの軸受４７ａ，４８ａを介してベ
ース部３２に回転自在に支持されている。他の２つの保
持用ローラ３３ｂ，３３ｃのローラ軸４１ｂ，４１ｃも
同様に、挿通穴４６ｂ，４６ｃを通って空間４７まで延
ばされ、かつ挿通穴４６ｂ，４６ｃに配置された２つの
軸受４７ｂ，４８ｂ：４７ｃ，４８ｃを介してベース部
３２に回転自在に支持されている。

【００２６】中央のローラ軸４１ｂには、３つのプーリ
４９ｂ，５０ｂ，５１ｂが取り付けられている。このう
ち、最上段のプーリ４９ｂとモータＭの駆動軸５２に取
り付けられたプーリ５３（図２参照）との間に、ベルト
４３が巻き掛けられている。そして、残りの２つのプー
リ５０ｂ，５１ｂと他の２つのローラ軸４１ａ，４１ｃ
にそれぞれ取り付けられたプーリ５１ａ，５１ｃとの間
に、ベルト４４，４５がそれぞれ巻き掛けられている。

【００２７】以上の構成により、モータＭによって中央
の保持用ローラ３３ｂが駆動されると、これに伴って他
の２つの保持用ローラ３３ａ，３３ｃが駆動される。そ
の結果、保持用ローラ１３，３３に保持されているウエ
ハＷは回転を始める。このとき、保持用ローラ１３は、
ウエハＷの回転につられて回転する。このようにして、
ウエハＷは保持用ローラ１３，３３に保持された状態で
回転方向Ｂに沿って回転する。

【００２８】図２に戻って、両面洗浄装置９は、ウエハ
保持装置６により保持されたウエハＷの上方および下方
に配置された上面洗浄部６０および下面洗浄部８０を備
えている。上面洗浄部６０および下面洗浄部８０は、そ
れぞれ、保持ハンド１０，３０に干渉しない位置に、ウ
エハＷの中心部から周縁部に至るウエハＷの表面領域を
覆うように配置されている。上面洗浄部６０および下面
洗浄部８０は、ウエハＷに対向する側に取付面６１，８
１を有するベース部６２，８２と、ベース部６２，８２
に取り付けられた回転軸６３，８３とを有し、回転駆動
部６４，８４の働きによって、ほぼ鉛直な回転軸線Ｏま
わりに＋Ｃ方向（ウエハＷの回転方向Ｂと同方向），−
Ｃ方向（ウエハＷの回転方向Ｂと逆方向）に正逆回転で
きるようになっている。

【００２９】また、上面洗浄部６０および下面洗浄部８
０は、それぞれ、昇降駆動部６５，８５によって上下方
向に移動できるようになっている。これにより、ウエハ
洗浄時においては、ウエハＷを上面洗浄部６０および下
面洗浄部８０で挟み込むことができ、ウエハ洗浄後にお
いては、ウエハＷから上面洗浄部６０および下面洗浄部
８０を離すことができるようになっている。上面ベース
部６２および下面ベース部８２の各取付面６１，８１に
は、洗浄用ブラシ６６，８６が設けられていて、それぞ
れ上面スクラブ洗浄部材ＵＳおよび下面スクラブ洗浄部
材ＬＳが構成されている。洗浄用ブラシ６６，８６の中
央付近には、ウエハＷに洗浄液を供給するための洗浄液
供給ノズル７，８がそれぞれ配置されている。洗浄液供
給ノズル７，８には、洗浄用パイプ６７，８７が連結さ
れている。洗浄用パイプ６７，８７は、回転軸６３，８
３内に回転しないように挿通されており、その他端に
は、三方弁６８，８８を介して、フッ酸、硝酸、塩酸、
リン酸、酢酸、アンモニアなどの薬液が図示しない薬液
タンクから導かれる薬液供給路６９，８９、および図示
しない純水タンクから純水が導かれる純水供給路７０，
９０が接続されている。この構成により、三方弁６８，
８８の切換えを制御することによって、洗浄用パイプ６
７，８７に薬液および純水を洗浄液として選択的に供給
でき、したがって洗浄液供給ノズル７，８から薬液およ
び純水を選択的に吐出させることができる。

【００３０】図４は、下面洗浄部８０の平面図であり、
ベース部８２の取付面８１に洗浄用ブラシ８６を固定し
て構成された下面スクラブ洗浄部材ＬＳの構成が示され
ている。以下では、下面スクラブ洗浄部材ＬＳのみにつ
いて説明するが、上面洗浄部６０の上面スクラブ洗浄部
材ＵＳの構成は、上下が反転されることを除き、下面ス
クラブ洗浄部材ＬＳと同様である。ベース部８２は、平
面視において円形状に形成されており、その中央には、
開口８２ａが貫通して形成されている。この開口８２ａ
からは、洗浄液供給ノズル８の吐出口がウエハＷの下面
に臨むように露出している。

【００３１】ベース部８２の開口８２ａの周囲に、複数
個の洗浄用ブラシ８６が等角度間隔で放射状に配置され
ている。この実施形態では、４個の洗浄用ブラシ８６
が、平面視において十字形状を形成するように９０度の
角度間隔で固定されている。洗浄用ブラシ８６は、ポリ
ビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンまたはポリウレタンなどの弾性素材からなるスポ
ンジ状の一体品であり、ベース部８２の径方向に長尺な
形状を有している。この洗浄用ブラシ８６は、図５に示
すように、断面形状が矩形の本体部８６１と、この本体
部８６１上に横たわる断面形状が三角形の一対の山形凸
部８６２，８６３とを有している。これらの山形凸部８
６２，８６３は、ウエハＷの下面に実質的に線接触する
稜線部８６２ａ，８６３ａをそれぞれ有し、それらの間
には、洗浄液が流通可能な断面Ｖ字状の溝８６４が形成
されている。

【００３２】洗浄用ブラシ８６による洗浄領域は、洗浄
用ブラシ８６（下面洗浄部８０）が回転駆動部８４によ
って回転させられる場合に、ベース部８２の外周付近に
位置する洗浄用ブラシ８６の端部８６５の軌跡が描く円
で囲まれた範囲となる。この実施形態では、この洗浄用
ブラシ８６による円形の洗浄領域（洗浄用ブラシ８６の
回転半径内の領域）がウエハＷの半径よりも長い直径を
有するように、洗浄用ブラシ８６の長さが定められてお
り、また、その円形洗浄領域がウエハＷの回転中心から
周端面まで及ぶように、回転軸６３，８３の位置が定め
られている。これにより、ウエハＷの中心から周縁部ま
でをスクラブ洗浄でき、かつ、ウエハＷの周端面までス
クラブ洗浄できる。なお、この実施形態においては、た
とえば、洗浄用ブラシ８６の回転半径はウエハＷの半径
の約５分の３とされている。

【００３３】図６は、この基板洗浄装置の電気的構成を
示すブロック図である。この基板洗浄装置には、制御中
枢として機能するマイクロコンピュータなどで構成され
た制御部１００が備えられている。制御部１００は、予
め設定されたプログラムに従い、シリンダ１７，３７、
モータＭ、回転駆動部６４，８４、昇降駆動部６５，８
５、および三方弁６８，８８を制御する。図７は、制御
部１００による回転駆動部６４，８４の制御を説明する
ためのタイムチャートである。ウエハＷの洗浄処理を開
始する前においては、保持ハンド１０，３０はウエハＷ
を保持する保持位置から退避した待機位置で待機し、か
つ上面洗浄部６０および下面洗浄部８０も互いにウエハ
Ｗから離れた状態で待機している。

【００３４】図示しない搬送ロボットによって処理対象
のウエハＷが搬送されてくると、制御部１００は、シリ
ンダ１７，３７のロッド１８，３８を没入させて、その
搬入されてきたウエハＷ保持ハンド１０，３０に保持さ
せる。その後、制御部１００は、回転駆動部６４，８４
を作動させて、上面洗浄部６０および下面洗浄部８０を
＋Ｃ方向に２０rpm（周端面洗浄用回転速度）で回転さ
せる。これと同時に、制御部１００は、三方弁６８，８
８を制御して、薬液供給路６９，８９と洗浄用パイプ６
７，８７とを接続させる。その結果、洗浄液供給ノズル
７，８から薬液がそれぞれウエハＷの上面および下面に
供給される。

【００３５】その後、制御部１００は、モータＭを作動
させて、保持用ローラ３３を回転させることにより、ウ
エハＷをＢ方向に２０rpmで回転させる。そして、制御
部１００は、昇降駆動部６５，８５を制御し、上面洗浄
部６０および下面洗浄部８０を互いに近づく方向に移動
させて、洗浄用ブラシ６６，８６（上面スクラブ洗浄部
材ＵＳおよび下面スクラブ洗浄部材ＬＳ）を低速回転し
ているウエハＷの上下面にそれぞれ接触させる。

【００３６】これにより、低速回転しているウエハＷ
が、洗浄液供給ノズル７，８からの薬液の供給を受けつ
つ、洗浄用ブラシ６６，８６によって擦られる。このと
き、ウエハＷの回転方向Ｂと洗浄用ブラシ６６，８６の
回転方向＋Ｃとは同方向であり、ウエハＷの周縁部付近
と洗浄用ブラシ６６，８６との相対速度はごく低速にな
っている。その結果、ウエハＷの周端面に対する洗浄用
ブラシ６６，８６の当たりが十分に強くなり、主にウエ
ハＷの周端面が良好にスクラブ洗浄される。

【００３７】洗浄用ブラシ６６，８６がウエハＷの上下
面にそれぞれ接触してから、予め定める低速回転時間Ｔ
１（たとえば、Ｔ１＝１０sec）が経過すると、制御部
１００は、洗浄液供給ノズル７，８からの薬液の供給を
続ける一方で、回転駆動部６４，８４を制御して、洗浄
用ブラシ６６，８６の回転速度を１０００rpm（表面洗
浄用回転速度）に上げる。すなわち、洗浄用ブラシ６
６，８６を＋Ｃ方向に１０００rpmで回転させる。そし
て、洗浄用ブラシ６６，８６の回転速度を１０００rpm
に上げてから、予め定める高速正転時間Ｔ２（たとえ
ば、Ｔ２＝１５sec）が経過すると、制御部１００は、
回転駆動部６４，８４を制御して、洗浄用ブラシ６６，
８６の回転方向を＋Ｃ方向から−Ｃ方向に反転させ、洗
浄用ブラシ６６，８６を−Ｃ方向に１０００rpmで回転
させる。

【００３８】これにより、高速回転する洗浄用ブラシ６
６，８６によって、ウエハＷの上下面がそれぞれ良好に
擦られ、ウエハＷの上下面に付着しているスラリーなど
が良好に除去される。このとき、洗浄用ブラシ６６，８
６がウエハＷの上面に対して実質的に線接触しているこ
とにより、ウエハＷの上下面から除去されたスラリーな
どは、洗浄用ブラシ６６，８６に捕獲されることなく、
洗浄用ブラシ６６，８６の回転力によって生じる遠心力
によってウエハＷの外側に掃き出される。

【００３９】また、洗浄用ブラシ６６，８６の回転方向
が途中で反転されることにより、ウエハＷの周端面にノ
ッチなどの切欠きが形成されている場合に、この切欠き
部の端面を良好にスクラブ洗浄することができる。すな
わち、図８(a)に示すように、上面洗浄部６０および下
面洗浄部８０が＋Ｃ方向に回転されているときには、洗
浄用ブラシ６６，８６は、見かけ上、ウエハＷの周縁部
に対して＋Ｃ方向に移動する。したがって、ウエハＷの
周縁部に形成されたノッチＮが洗浄用ブラシ６６，８６
の位置に到達すると、洗浄用ブラシ６６，８６は、ノッ
チＮ内に入り込んで、主にノッチＮの一方端面Ｎ１に接
触し、この一方端面Ｎ１に付着した異物を積極的に取り
除く。一方、図８(b)に示すように、上面洗浄部６０お
よび下面洗浄部８０が−Ｃ方向に回転されているときに
は、ウエハＷの周縁部に対する洗浄用ブラシ６６，８６
の見かけ上の移動方向は−Ｃ方向となり、洗浄用ブラシ
６６，８６は、主にノッチＮの他方端面Ｎ２に接触し、
この他方端面Ｎ２に付着した異物を積極的に取り除く。
ゆえに、スクラブ洗浄処理が終了した時には、ノッチＮ
の一方端面Ｎ１および他方端面Ｎ２に異物が残留してい
ることはない。

【００４０】洗浄用ブラシ６６，８６の回転方向を−Ｃ
方向に切り換えてから、予め定める高速反転時間Ｔ３
（たとえば、Ｔ３＝１５sec）が経過すると、制御部１
００は、昇降駆動部６５，８５を制御して、上面洗浄部
６０および下面洗浄部８０を互いにウエハＷから離れる
方向に移動させ、ウエハＷから洗浄用ブラシ６６，８６
を離れさせる。その後、洗浄用パイプ６７，８７と純水
供給路７０，９０とが接続されるように、三方弁６８，
８８を制御する。その結果、洗浄液供給ノズル７，８か
ら純水が供給され、ウエハＷの上面および下面に残留し
ている薬液等が洗い流される。この後、ウエハＷは、図
示しない搬送ロボットによって搬出される。

【００４１】以上のようにこの実施形態によれば、ウエ
ハＷに対する薬液洗浄処理の途中で、洗浄用ブラシ６
６，８６（スクラブ洗浄部材ＵＳ，ＬＳ）の回転速度が
２０rpmから１０００rpmに変更される。洗浄用ブラシ６
６，８６が２０rpmで低速回転されている時には、ウエ
ハＷの周端面に対して洗浄用ブラシ６６，８６が強く当
たるから、ウエハＷの周端面が良好に洗浄される。一
方、洗浄用ブラシ６６，８６の高速回転時には、ウエハ
Ｗの上下面を良好に洗浄することができる。よって、ウ
エハＷの上下面（表面）および周端面を良好に洗浄する
ことができる。

【００４２】また、この実施形態では、洗浄用ブラシ６
６，８６が高速回転されている途中で、その洗浄用ブラ
シ６６，８６の回転方向が反転される。これにより、ウ
エハＷの周端面に対する洗浄用ブラシ６６，８６の当た
り方が変わるから、とくに、ウエハＷにノッチ等の切欠
きが形成されている場合に、この切欠き部の端面の洗浄
を良好に行うことができる。なお、この実施形態では、
洗浄用ブラシ６６，８６（スクラブ洗浄部材ＵＳ，Ｌ
Ｓ）を２０rpmで＋Ｃ方向に回転させた後に、その＋Ｃ
方向に回転している洗浄用ブラシ６６，８６の回転速度
を１０００rpmに加速し、さらに洗浄用ブラシ６６，８
６を＋Ｃ方向および−Ｃ方向に正逆回転させるとした
が、洗浄用ブラシ６６，８６を１０００rpmで−Ｃ方向
および＋Ｃ方向に正逆回転させた後に、その＋Ｃ方向に
回転している洗浄用ブラシ６６，８６の回転速度を２０
rpmに減速するようにしてもよい。

【００４３】図９は、この発明の他の実施形態について
説明するための概念図である。上述の第１の実施形態
は、一対のスクラブ洗浄部材ＵＳ，ＬＳでウエハＷの表
面および周端面を洗浄する構成であるのに対して、この
第２の実施形態の装置は、主にウエハＷの表面の中央領
域をスクラブ洗浄する上下一対の中央領域用スクラブ洗
浄部材１０１，１０２と、主にウエハＷの周縁部をスク
ラブ洗浄する上下一対の第１周縁部用スクラブ洗浄部材
１１１，１１２および上下一対の第２周縁部用スクラブ
洗浄部材１２１，１２２とを備えている。その他の構成
は、上述の第１の実施形態の装置とほぼ同様である。な
お、この実施形態においては、第１周縁部用スクラブ洗
浄部材１１１，１１２および第２周縁部用スクラブ洗浄
部材１２１，１２２の回転半径はウエハＷの半径の約４
分の１とされている。

【００４４】中央領域用スクラブ洗浄部材１０１，１０
２は、それぞれ回転駆動部１０３，１０４の働きによ
り、ほぼ鉛直な回転軸線まわりに、ウエハＷの回転方向
Ｂとは逆方向の−Ｃ方向に回転されるようになってい
る。また、それぞれ昇降駆動部１０５，１０６の働きに
より、上下方向に移動して、ウエハＷの表面に対して接
触／離間できるようになっている。なお、中央領域用ス
クラブ洗浄部材１０１，１０２による洗浄領域は、ウエ
ハＷの中心を含むウエハＷの表面上に収まっていてもよ
いし、ウエハＷの周端縁をはみ出していてもよい。

【００４５】第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１１，１
１２は、それぞれ回転駆動部１１３，１１４の働きによ
り、ほぼ鉛直な回転軸線まわりにウエハＷの回転方向と
同方向の＋Ｃ方向に回転されるようになっている。ま
た、それぞれ昇降駆動部１１５，１１６の働きにより、
上下方向に移動して、ウエハＷの周縁部に対して接触／
離間できるようになっている。第２周縁部用スクラブ洗
浄部材１２１，１２２は、それぞれ回転駆動部１２３，
１２４の働きにより、ほぼ鉛直な回転軸線まわりに−Ｃ
方向に回転されるようになっている。また、それぞれ昇
降駆動部１２５，１２６の働きにより、上下方向に移動
して、ウエハＷの周縁部に対して接触／離間できるよう
になっている。

【００４６】第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１１，１
１２および第２周縁部用スクラブ洗浄部材１２１，１２
２は、ウエハＷの表面の周縁付近においてウエハＷの周
端縁をはみ出す領域までスクラブするように配置されて
いる。また、ウエハＷの表面において、中央領域用スク
ラブ洗浄部材１０１，１０２によってスクラブできない
領域は、第１周縁部部用スクラブ洗浄部材１１１，１１
２および第２周縁部用スクラブ洗浄部材１２１，１２２
によってスクラブできるように、第１周縁部用スクラブ
洗浄部材１１１，１１２および第２周縁部用スクラブ洗
浄部材１２１，１２２の洗浄領域が設定されている。

【００４７】ウエハＷの薬液洗浄処理に際しては、ウエ
ハＷがＢ方向に２０rpmで回転される一方で、この回転
しているウエハＷの表面に、それぞれ所定の速度で回転
している中央領域用スクラブ洗浄部材１０１，１０２、
第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１１，１１２および第
２周縁部用スクラブ洗浄部材１２１，１２２が接触させ
られる。中央領域用スクラブ洗浄部材１０１，１０２
は、ウエハＷの回転速度よりも高速な１０００rpm（表
面洗浄用回転速度）で回転され、第１周縁部用スクラブ
洗浄部材１１１，１１２および第２周縁部用スクラブ洗
浄部材１２１，１２２は、１００rpm（周端面洗浄用回
転速度）で低速回転される。

【００４８】これにより、ウエハＷの中央領域は、高速
回転する中央領域用スクラブ洗浄部材１０１，１０２に
よって良好に洗浄できる一方で、ウエハＷの周端面につ
いては、低速回転する第１周縁部用スクラブ洗浄部材１
１１，１１２および第２周縁部用スクラブ洗浄部材１２
１，１２２によって良好に洗浄できる。また、第１周縁
部用スクラブ洗浄部材１１１，１１２の回転方向＋Ｃと
第２周縁部用スクラブ洗浄部材１２１，１２２の回転方
向−Ｃとは互いに逆方向であり、ウエハＷの周端面に対
する第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１１，１１２の当
たり方と第２周縁部用スクラブ洗浄部材１２１，１２２
の当たり方が異なるから、とくに、ウエハＷにノッチ等
の切欠きが形成されている場合に、この切欠き部の端面
の洗浄を良好に行うことができる。すなわち、この第２
の実施形態の構成によっても、上述の第１の実施形態の
場合と同様な効果を得ることができる。

【００４９】なお、この第２の実施形態において、この
切欠き部の端面の洗浄を考慮する場合には、第１周縁部
用スクラブ洗浄部材１１１，１１２がウエハＷの切欠き
部に対して＋Ｃ方向に移動するように、第１周縁部用ス
クラブ洗浄部材１１１，１１２の回転速度およびウエハ
Ｗの回転速度を設定するのが好ましい。具体的には、第
１周縁部用スクラブ洗浄部材１１１，１１２の回転速度
と第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１１，１１２の回転
中心から切欠き部までの距離との積が、ウエハＷの回転
速度とウエハＷの回転中心から切欠き部までの距離との
積を超えるように、第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１
１，１１２の回転速度およびウエハＷの回転速度を設定
するのが好ましい。このようにすれば、第２周縁部用ス
クラブ洗浄部材１２１，１２２との協働により、この切
欠き部の端面の洗浄を良好に行うことができる。な
お、この第２の実施形態では、互いに逆方向に回転駆動
される第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１１，１１２お
よび第２周縁部用スクラブ洗浄部材１２１，１２２を備
えた構成を取り上げたが、第１周縁部用スクラブ洗浄部
材１１１，１１２または第２周縁部用スクラブ洗浄部材
１２１，１２２の一方を省略して、残された周縁部用ス
クラブ洗浄部材の回転方向をウエハＷの洗浄処理の途中
で反転させるようにしてもよい。このようにしても、ウ
エハＷの表面および周端面を良好に洗浄することができ
る。

【００５０】以上、この発明の２つの実施形態について
説明したが、この発明は、上述の各実施形態に限定され
るものではない。たとえば、上述の各実施形態では、ウ
エハＷの回転速度が２０rpmである場合を例にとった
が、ウエハＷは、保持用ローラ１３，３３の摩耗による
パーティクルの発生を回避できるような適当な回転速度
で回転されるとよい。具体的には、ウエハＷの回転速度
は、たとえば、１０〜１００rpmの範囲内で設定される
とよい。

【００５１】また、上述の各実施形態では、周端面洗浄
用回転速度をそれぞれ２０rpm、１００rpmとしたが、周
端面洗浄用回転速度は、ウエハＷの周端面とスクラブ洗
浄部材ＵＳ，ＬＳ，１１１，１１２との相対速度が近く
なるように設定されることが好ましい。すなわち、ウエ
ハＷの回転速度とウエハＷの半径との積と、周端面洗浄
用回転速度とスクラブ洗浄部材ＵＳ，ＬＳ，１１１，１
１２の回転半径との積と、の差の絶対値が小さいほど好
ましい。

【００５２】たとえば、上述の第１の実施形態のよう
に、スクラブ洗浄部材ＵＳ，ＬＳ，１１１，１１２の回
転半径が基板の半径の５分の３であり、基板の回転速度
が２０(rpm)であれば、周端面洗浄用回転速度は２０×
３÷５＝約３３(rpm)近傍の速度（たとえば、３〜６３r
pm以内）とするのが好ましい。また、上述の第２の実施
形態のように、スクラブ洗浄部材ＵＳ，ＬＳ，１１１，
１１２の回転半径が基板の半径の４分の１であり、基板
の回転速度が２０(rpm)であれば、周端面洗浄用回転速
度は２０×４＝８０(rpm)近傍の速度（たとえば、５０
〜１１０rpm以内）とするのが好ましい。このような周
端面洗浄用回転速度により、基板周端面に対するスクラ
ブ洗浄部材の当たりを十分に強くできる。

【００５３】さらに、上述の各実施形態では、表面洗浄
用回転速度を１０００rpmとしたが、表面洗浄用回転速
度も適当に変更することができ、たとえば、ウエハＷの
表面の洗浄時間を短縮し、洗浄処理の総所要時間の長期
化を防止するために、表面洗浄用回転速度を１０００rp
mよりも速く（たとえば、１５００rpm）してもよい。ま
た、上述の実施形態では、ウエハＷの両面に洗浄処理を
施す装置を例にとって説明したが、この発明は、ウエハ
Ｗの一方面のみに洗浄処理を施す装置に適用されてもよ
い。この場合、ウエハＷを保持して回転させる基板保持
回転手段は、上述の実施形態で説明したウエハ保持装置
６のようなローラ保持式のものであってもよいし、ウエ
ハＷの上面または下面を真空吸着してウエハＷを保持し
つつ回転させることのできるバキュームチャックであっ
てもよい。

【００５４】さらに、ウエハＷのような円形基板だけで
なく、液晶表示装置用ガラス基板やＰＤＰ用ガラス基板
などの角形基板に洗浄処理を施す装置に対しても適用す
ることができる。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構
成を示す平面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】上記基板洗浄装置に備えられた保持用ローラの
駆動機構を説明するための図である。

【図４】上記基板洗浄装置に備えられた下面洗浄部の平
面図であり、下面スクラブ洗浄部材の構成が示されてい
る。

【図５】スクラブ洗浄部材を構成する洗浄用ブラシの形
状を説明するための断面図である。

【図６】上記基板洗浄装置の電気的構成を示すブロック
図である。

【図７】制御部によるスクラブ洗浄部材の回転制御を説
明するためのタイムチャートである。

【図８】ウエハの周縁部にノッチが形成されている場合
におけるウエハ端面の洗浄の様子について説明するため
の図である。

【図９】この発明の他の実施形態について説明するため
の概念図である。

【符号の説明】

６ウエハ保持装置７，８洗浄液供給ノズル６３，８３回転軸６４，８４回転駆動部６５，８５昇降駆動部６６，８６洗浄用ブラシ１００制御部１０１，１０２中央領域用スクラブ洗浄部材１０３，１０４回転駆動部１０５，１０６昇降駆動部１１１，１１２第１周縁部用スクラブ洗浄部材１１３，１１４回転駆動部１１５，１１６昇降駆動部１２１，１２２第２周縁部用スクラブ洗浄部材１２３，１２４回転駆動部１２５，１２６昇降駆動部ＵＳ上面スクラブ洗浄部材ＬＳ下面スクラブ洗浄部材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 ６４４Ｈ０１Ｌ 21/304 ６４４Ｃ (72)発明者岡本伊雄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 MA20 2H090 JC19 3B116 AA03 AB34 AB42 BA02 BA13 BB24 3B201 AA03 AB01 AB34 AB42 BA02 BA13 BB24 BB92 BB93 CB25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を保持して回転させる基板保持回転手
段と、この基板保持回転手段によって回転されている基板の表
面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、上記基板保持回転手段によって保持されて回転されてい
る基板の表面に摺接して、この基板の表面をスクラブ洗
浄するスクラブ洗浄部材と、このスクラブ洗浄部材を回転させるスクラブ洗浄部材回
転駆動手段と、基板の洗浄処理中に、上記スクラブ洗浄部材回転駆動手
段を制御することにより、上記スクラブ洗浄部材の回転
速度を、基板の表面の洗浄のための表面洗浄用回転速度
と、この表面洗浄用回転速度よりも低速であって、基板
の周端面の洗浄のための周端面洗浄用回転速度とに変更
するスクラブ洗浄部材回転制御手段とを含むことを特徴
とする基板洗浄装置。
【請求項２】上記スクラブ洗浄部材の回転軸は、上記基
板保持回転手段によって回転される基板の回転軸線に対
する相対位置が固定されていることを特徴とする請求項
１記載の基板洗浄装置。
【請求項３】上記スクラブ洗浄部材回転制御手段は、基
板の洗浄処理中に、上記スクラブ洗浄部材回転駆動手段
を制御することにより、上記スクラブ洗浄部材の回転方
向を変更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。
【請求項４】基板を保持して回転させる基板保持回転手
段と、この基板保持回転手段によって回転されている基板の表
面に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、上記基板保持回転手段によって保持されて回転されてい
る基板の表面の中央領域に摺接して、この基板の表面の
中央領域をスクラブ洗浄する中央領域用スクラブ洗浄部
材と、この中央領域用スクラブ洗浄部材を、基板の表面
の洗浄のための表面洗浄用回転速度で回転させる中央領
域用スクラブ洗浄部材回転駆動手段と、上記基板保持回転手段によって保持されて回転されてい
る基板の表面の周縁付近において基板の周端縁をはみ出
す領域までスクラブするように配置された周縁部用スク
ラブ洗浄部材と、この周縁部用スクラブ洗浄部材を、上記表面洗浄用回転
速度よりも低速であって、基板の周端面の洗浄のための
周端面洗浄用回転速度で回転させる周縁部用スクラブ洗
浄部材回転駆動手段とを含むことを特徴とする基板洗浄
装置。
【請求項５】上記周縁部用スクラブ洗浄部材は、異なる
位置に配置されて、上記周縁部用スクラブ洗浄部材回転
駆動手段によって互いに逆の方向に回転駆動される第１
周縁部用スクラブ洗浄部材および第２周縁部用スクラブ
洗浄部材を含むことを特徴とする請求項４記載の基板洗
浄装置。
【請求項６】基板を回転させる基板回転工程と、基板に洗浄液を供給する洗浄液供給工程と、回転され、かつ、洗浄液が供給されている表面を、表面
洗浄用回転速度で基板の回転軸線とほぼ平行な回転軸線
まわりに回転するスクラブ洗浄部材でスクラブ洗浄する
表面洗浄工程と、回転され、かつ、洗浄液が供給されている基板の周端面
を、上記表面洗浄用回転速度よりも低速の周端面洗浄用
回転速度で基板の回転軸線とほぼ平行な回転軸線まわり
に回転するとともに、基板の表面から周端縁をはみ出し
た領域まで及ぶ洗浄領域を有するスクラブ洗浄部材でス
クラブ洗浄する周端面洗浄工程とを含むことを特徴とす
る基板洗浄方法。
【請求項７】基板の周端面に摺接するスクラブ洗浄部材
の回転方向を反転する回転反転工程をさらに含むことを
特徴とする請求項６記載の基板洗浄方法。