JP2003086558A - ディスク状ワークの洗浄方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄工程において、ワークの裏返し作業を要
することなく、空気中にワークを暴露する時間を最小限
のものとして、洗浄工数の低減化及びワーク汚染の低減
化を図ること。 【解決手段】 洗浄しようとするディスク状ワークの周
面部における３点以上の部位を掴んで保持するとともに
該保持したワークを中心軸の回りに回転可能とする一
方、上記ワークの両面側部に、該ワークを挟み込むよう
に少なくとも２つ以上のブラシを配置し、上記ワークを
回転させながら、上記ブラシを上記ワークの両面洗浄部
に接触させ又は近接させて該ワークの中心部から外周部
に向け又は該ワークの外周部から中心部に向けて上記ブ
ラシを移動させるとともに上記ワークのブラシ掛け面部
に洗浄液を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク状ワー
ク、例えば、円板状半導体ウェハの両面を自動洗浄する
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、洗浄水等を用いて大量のディスク
状ワーク、代表的に、円板状のシリコーン半導体ウェハ
等を洗浄するにあたり、未洗浄のディスク状ワークを収
納したカセットから、例えば、水平３関節型ウェハ搬送
ロボットを用いて洗浄しようとするディスク状ワークを
逐次取出してワーク載置台表面の所定領域に搬入し、チ
ャック手段により搬入されたワークを固定し、該ワーク
の片面（上面）に円盤状ブラシの平面部を押し当て、該
円盤状ブラシを回転させるとともに該ブラシの内部から
洗浄水を送給しながら上記ワークの一方の面全域が洗浄
される。次いで、上記チャック手段による上記ワークの
固定を解除し、該ワークを裏返して再びチャック手段に
より固定し、上記円盤状ブラシにより前述したと同様の
手順で上記ワークの他方の面全域が洗浄される。このよ
うにして上記ワークの両面をブラシ洗浄した後、上述し
たと同様の搬送ロボットにより洗浄済みワークが所定の
収納カセットに搬出され、これで１枚のディスク状ワー
クの洗浄工程が完了する。

【０００３】上記従来形式のディスク状ワークの洗浄に
おいては、ワークの裏返し作業を必要とするため、当該
洗浄工数、即ち、ワーク１枚当たりの所要洗浄時間がか
なり大きいこと、及び、ワーク周辺の空気中に浮遊する
微粒子又は塵埃の付着による汚染の危険性がかなり高い
という、重大な欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解消するために為されたもので、純水等の適当な洗浄
液を用いてディスク状ワークの両面をブラシ洗浄するに
あたり、洗浄工程において、ワークの裏返し作業を必要
とすることなく、ワーク自体の移動量を最小限のものと
して、洗浄工数の低減化及び塵埃等の付着によるワーク
汚染の低減化を有効に図ることができる、ディスク状ワ
ークの洗浄方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、従来形式のものにおける、ワーク載置台に
代えて、洗浄しようとするディスク状ワークの周面にお
いて周方向に沿って少なくとも３以上の間隔をあけた部
位を掴んで保持するとともに該保持したディスク状ワー
クを、その中心軸の回りに回転可能とする一方、上記ワ
ークの両面側に、該ワークを挟み込むように、少なくと
も２つ以上のブラシを配置し、上記ワークを軸心回りに
回転させながら、該ワークの両面洗浄部に上記ブラシを
接触させ又は近接させて該ワークの中心部から外周部に
向け又は該ワークの外周部から中心部に向けて上記ブラ
シを移動するとともに上記ワークのブラシ掛け面部に洗
浄液を供給し、上記洗浄液を介して上記ワークの洗浄面
部に加圧しながら上記ワークの両面全域を洗浄すること
を特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を示す添
付図面とともにその構成及び作用について詳細に説明す
る。

【０００７】図１に、本発明に係るディスク状ワークの
洗浄装置全体の概略斜視図が示される。この実施例の装
置は、ディスク状ワーク、代表的に、円柱状シリコーン
単結晶体をスライスして得られた円板状のシリコーン半
導体ウェハの両面を、純水を用いて洗浄するのに好適な
ものである。以下に、洗浄対象の上記円板状シリコーン
半導体ウェハを、単に、ワークと略称する。

【０００８】上記洗浄装置１は、基本的に、ワークスピ
ン機構体１０とワーク両面ブラッシング機構体６０とに
より構成される。

【０００９】上記ワークスピン機構体１０は、回転テー
ブル４１の上部に、洗浄しようとする円板状ワーク４の
周面上の部位を掴んで水平状にかつ該ワーク４の中心軸
の回りに回転可能に保持するようにしたものである。こ
のワークスピン機構体１０は、概略、基枠体１２に垂直
状に設けられた回転シャフト１４と、該回転シャフト１
４の先端部に取付けられた回転テーブル４１と、該回転
テーブル４１上の水平面に描かれる円軌跡上の等間隔位
置に配置された、５つの掴み機構部４５とにより構成さ
れる。これらの５つの掴み機構部４５は、詳細に後述す
るように、洗浄しようとする円板状ワーク４の周面にお
ける、円周方向に沿った５つの等間隔部位を、それぞ
れ、円板状ワーク４の半径方向内方に、すなわち、ワー
ク４の中心に向けて押圧することにより水平状に保持す
るとともに該ワーク４の中心軸５の回りに回転可能に支
持する。

【００１０】上述したように、円板状ワーク４の周面部
を掴んで水平状にかつ回転可能に安定して保持するに
は、常時、ワーク４の周面における円周方向に沿って少
なくとも３以上の間隔部位を掴む、即ち、少なくとも３
点を支持する必要がある。然るに、上記ワーク４がシリ
コーン半導体ウェハである場合、該ウェハには、一般
に、該ウェハのシリコーン結晶方位を示す、直線切欠
部、いわゆる、オリエンテーションフラット（ＯＦ）と
か、Ｖ字形ノッチ等が形成される。このような切欠部を
有する円板状ウェハを、上述したように、水平状にかつ
回転可能に安定に保持するために、該ウェハの円周面に
おける円周方向に沿って、好ましくは、４又は５等分し
た部位を掴むようにする。本実施例においては、回転テ
ーブル４１の上面に、図１及び図３に示されるように、
ワーク４の周面における円周方向に沿って５等分した部
位を掴むように、５つの掴み機構部４５が等間隔をあけ
て配置される。

【００１１】図２に示されるように、回転シャフト１４
は、基枠体１２に、ボールベアリング１３を介して垂直
状に立設される。基枠体１２の内部において、該基枠体
１２の内部下方に延びる回転シャフト１４の下端部が変
速ギヤ列１６、１７を介して電磁クラッチ１８の従動軸
１９と連結され、該電磁クラッチ１８の駆動軸２０がカ
ップリング２２を介して第１電気モータ２３の出力軸と
連結される。この第１電気モータ２３は、例えば、直流
電動機を用いて構成される。

【００１２】第１電気モータ２３の出力トルクは、電磁
クラッチ１８をオンとすることにより、クラッチ従動軸
１９に固定されたギヤ１７及び該ギヤ１７と噛合うギヤ
１６とから成る、減速用ギヤ列を介して回転シャフト１
４に伝達される。

【００１３】基枠体１２に、軸心に沿って断面が円形と
される貫通穴を有する、中空状の第２電気モータ２９が
装着される。この第２電気モータ２９は、例えば、直流
電動機を用いて構成される。回転シャフト１４が第２電
気モータ２９の貫通穴に挿入して取付けられる。この第
２電気モータ２９の上端部における出力軸３０に筒状ブ
ロック３１の下端に形成されたフランジ部が固着され
る。この筒状ブロック３１の軸心部に上記回転シャフト
１４を挿入して取付けられる。筒状ブロック３１の上端
に形成されたフランジ部が上記回転テーブル４１の下面
部分に固着される。一方、回転シャフト１４の上端部
が、上記回転テーブル４１の下面凹部４２の内部におけ
る中心部に配置されたボールベアリング４３に回転可能
に支持される。また、回転テーブル４１の下面凹部４２
の内部において、回転シャフト１４の上端部に親ギヤ３
６が固着されるとともに、該親ギヤ３６の外周における
円周方向に沿って５等分された等間隔位置に、それぞ
れ、子遊星ギヤ３７が噛合される。これらの５つの子遊
星ギヤ３７と同軸状に、それぞれ、プーリ３８が取り付
けられる。各プーリ３８は、詳細に後述するように、掴
み機構部４５における第１回転軸部材４７の下端部に固
定されたプーリ３９とベルト４０を介して連結される。

【００１４】上記第１電気モータ２３の出力軸から電磁
クラッチ１８及び変速ギヤ列１６、１７を介して回転シ
ャフト１４に伝達されたトルクは、更に、上記親ギヤ３
６、５つの子遊星ギヤ３７により構成される、遊星ギヤ
列及びプーリ機構部を介して各掴み機構部４５における
第１回転軸部材４７に伝達される。

【００１５】上述した５つの掴み機構部４５は、図１及
び図３に示されるように、円形の回転テーブル４１の上
面側における水平面において、回転シャフト１４の軸心
を中心とする円周上で周方向に沿って５等分された間隔
位置、言い換えれば、上記円周において中心角７２度の
円弧に相当する等間隔位置に配置される。

【００１６】各掴み機構部４５は、図４及び図５に示す
ように、概略、回転テーブル４１の上面における等間隔
位置に配置され、概略、第１回転軸部材４７、第２回転
軸部材４９、ガイドローラ５１、シリンダ５３及びブロ
ックリンク機構体５６により形成される。

【００１７】上記掴み機構部４５において、第１回転軸
部材４７が回転テーブル４１の下面側から該回転テーブ
ル４１を貫通して上面側に垂直に延びるように取付けら
れる。第１回転軸部材４７の下端部に子遊星ギヤ３７及
びプーリ３９が同軸状に固定され、該プーリ３９がベル
ト４０を介して上記回転シャフト１４の上端部に固定さ
れたプーリ３８と該回転シャフト１４のトルクを伝達可
能に連結される。

【００１８】上記第１回転軸部材４７の上端部に装着さ
れたボールジョイント部４８に第２回転軸部材４９が枢
着され、該第２回転軸部材４９は、上記ボールジョイン
ト部４８を介して上記回転シャフト１４の中心軸を含む
垂直面において該回転シャフト１４の半径方向外方に揺
動可能とされる。

【００１９】上記第２回転軸部材４９の先端部にガイド
ローラ５１が固着される。このガイドローラ５１の周面
に、断面がＶ字形のガイド溝５２を有し、このガイド溝
５２の内面部に上記ワーク４の周縁部が出し入れ自在に
挿入可能とされる。

【００２０】上記回転テーブル４１の上面における第１
回転軸部材４７の側部に、シリンダ５３が垂直状に設け
られる。このシリンダ５３における上方に突出するピス
トン５４の上端部に円柱状係合突部５５が形成される。
この係合突部５５の先端は凸球面とされる。上記シリン
ダ５３は、作動流体を圧縮空気とする、エアシリンダが
用いられるが、その他、油圧シリンダを用いることがで
きる。

【００２１】上記第２回転軸部材４９の上端部を除く部
分及び上記ボールジョイント部４８がブロックリンク機
構部材５６に把持され、このブロックリンク機構部材５
６の下端面部に、上記シリンダ５３の上端部の円柱状係
合突部５５を嵌め込み可能とした係合凹部５７が形成さ
れ、該係合凹部５７の内部に圧縮ばね部材５８が装着さ
れる。この圧縮ばね部材５８は、当該掴み機構部４５が
図４に示すようにワーク４を掴んだチャック状態から図
５に示すようにワーク開放又はアンチャック状態に移行
する際、当該圧縮ばね圧により係合凹部５７と円柱状係
合突部５５との嵌合を迅速に解除するように作用する。
この圧縮ばね部材５８に加えて、図５に示すように、当
該掴み機構部４５におけるシリンダ５３が組込まれてい
るブロックとブロックリンク機構部材５６間に引張りば
ね部材５９を取付け、当該掴み機構部４５がワークアン
チャック状態に復帰する際、上記圧縮ばね部材５８によ
る復帰促進機能を更に強化することができる。

【００２２】また、上記圧縮ばね部材５８に代えて、ワ
ークチャック時、シリンダ５３に正圧を印加する一方、
ワークアンチャック時、リンダ５３に負圧を印加するよ
うにして、該シリンダ５３のシリンダピストン５４の引
込み操作を促進する、即ち、上記圧縮ばね部材５８によ
ると同様の復帰促進機能を得ることができる。

【００２３】上記構成の掴み機構部４５において、図４
に示すように、シリンダ５３に作動流体圧、即ち、本実
施例においては、圧縮空気圧が印加された際、該シリン
ダ５３のピストン５４が上昇して該ピストン５４の上端
の円柱状係合突部５５がブロックリンク機構部材５６に
おける係合凹部５７に嵌り込むことにより、該ブロック
リンク機構部材５６に把持された第２回転軸部材４９が
ボールジョイント部４８を介して垂直状に起立し、ガイ
ドローラ５１のガイド溝５２の底面部が洗浄しようとす
るワーク４の周面部に圧接し、該接触部を半径方向内方
に押圧する。このようにして、回転テーブル４１の上面
に等角度間隔をあけて配置された全て（５つ）の掴み機
構部４５におけるガイドローラ５１が、同時的に、上記
ワーク４の周面における接触部位を該ワーク４の半径方
向内方に押圧され、該ワーク４が水平状に保持される。
その後、各掴み機構部４５における第１回転軸部材４７
の下端部のプーリ３９、ベルト４０、プーリ３８、子遊
星ギヤ３７及び親ギヤ３６を介して連結された回転シャ
フト１４からトルクが伝達されると、上述したように、
各掴み機構部４５における起立した第２回転軸部材４９
の先端部に固定されたガイドローラ５１が回転し、これ
らのガイドローラ５１により水平状に保持されたワーク
４が中心軸の回りに回転される。

【００２４】一方、各掴み機構部４５におけるシリンダ
５３に作動流体圧の供給が停止されると、シリンダ５３
におけるピストン５４の上端部の円柱状係合突部５５
と、ブロックリンク機構部材５６における係合凹部５７
との嵌め合せが解除され、その結果、図５に示すよう
に、ブロックリンク機構部材５６がワーク４の半径方向
外方に傾動し、該ワーク４の周面部の掴み状態を解除す
る、言い換えれば、ワークアンチャック状態とされる。

【００２５】図２及び図４に示すように、回転シャフト
１４の中心部に貫通孔２５が形成され、該回転シャフト
１４の下端部に形成された入口ポートに公知の管継手２
６が取付けられる。この管継手２６は圧縮空気圧源２７
と接続される。一方、筒状ブロック３１の本体部及び外
周壁部に相互に連絡するコンジット３２、３３が設けら
れるとともに回転テーブル４１に上記コンジット３３と
連通するコンジット３４が設けられる。上記コンジット
３２は、公知のシーリング部材２８を介して回転シャフ
ト１４における貫通孔２５と連絡される。このようにし
て、作動流体圧源２７から回転シャフト１４に設けられ
た貫通孔２５、筒状ブロック３１に設けられたコンジッ
ト３２、３３及び回転テーブル４１に設けられたコンジ
ット３４を通して各掴み機構部４５におけるシリンダ５
３に所要の作動空気圧が供給可能とされる。

【００２６】上記ワーク両面ブラッシング機構体６０
は、上記ワークスピン機構体１０の周辺部に配置され、
該ワークスピン機構体１０における回転テーブル４１の
上方に水平状に保持されたディスク状ワーク４の半径方
向に沿って、該回転テーブル４１上のいずれかの隣接掴
み機構部４５間の空間部４６に進退移動可能とされる。
このワーク両面ブラッシング機構体６０は、概略、直線
移動可能とされた移動台６１と、該移動台６１に垂直状
に設けられた支柱６８と、該支柱６８に互いに平行に間
隔をあけて水平状に支持された一対の片持ビーム部材７
１、７２と、両片持ビーム部材７１、７２の先端部に、
それぞれ、垂直ブラシ回転軸７４、７５を介して互いに
ブラシ面を対向させて回転可能に支持された一対のブラ
シ７７、７８と、これらのブラシのブラシ面に向けて洗
浄液を供給する、ノズル８１、８２とから形成される。

【００２７】上記移動台６１は、基台６３上に水平状に
ボールネジ６４を配置し、該ボールネジ６４の一端部に
第３電気モータ６５を連結するとともに該ボールネジ６
４に公知の方法で台座６６を装着し、上記第３電気モー
タ６５によるボールネジ６４の回転に応じて上記台座６
６をボールネジ６４の軸方向に前進又は後退可能とされ
る。

【００２８】上記移動台６１に垂直状に支柱６８が固定
され、該支柱６８の上方部に、一方の片持ビーム部材７
１の一端部が固着され、該片持ビーム部材７１は水平状
に支持される。

【００２９】上記支柱６８は、筒状の案内ブロック８４
の中心部に形成された、図示しない案内貫通穴に挿入さ
れ、該案内ブロック８４の外周部が支持ブロック部材８
５を介して支持され、該支持ブロック部材８５の上端部
に連結プレート８６が固着される。一方、支持ブロック
部材８５の下端部に、他方の片持ビーム部材７２の一端
部が締結ボルト８７を介して固定され、該片持ビーム部
材７２が水平状に支持される。

【００３０】上記連結プレート８６の一端部にボールネ
ジ８９が垂直状に設けられる一方、上片持ビーム部材７
１の一端部に第４電気モータ８８が固定され、該第４電
気モータ８８の出力軸が上記ボールネジ８９の上端部と
連結される。この第４電気モータ８８によりボールネジ
８９が回転駆動されると、該ボールネジ８９の回転量に
応じて連結プレート８６が昇降可能とされる。このよう
にして、水平状に支持された両片持ビーム部材７１、７
２間の間隔、したがって、詳細に後述するように、両片
持ビーム部材７１、７２の先端部に装着されたブラシ７
７、７８間の間隔が調節可能とされる。なお、筒状案内
ブロック８４、ボールネジ８９及び第４電気モータ８８
を省略し、連結プレート８６を支柱６８の所定の高さ位
置に固定し、該支柱６８に水平状に支持される、両片持
ビーム部材７１、７２間、したがって、両ブラシ７７、
７８間の距離を所定値に設定するようにしてもよい。

【００３１】次に、片持ビーム部材７１、７２にそれぞ
れ装着される、ブラッシング機構部７０について説明す
る。なお、片持ビーム部材７１、７２にそれぞれ装着さ
れるブラッシング機構部７０は実質的に同様のものであ
り、代表的に、洗浄対象のワーク４の表面又は上面をブ
ラッシングする、上側のブラッシング機構部７０のみに
ついて説明し、下側のブラッシング機構部７０の説明を
省略する。

【００３２】支柱６８の上方部に支持された片持ビーム
部材７１の中央領域に、第５電気モータ９１が装着さ
れ、該中央領域の上方部、例えば、上記第５電気モータ
９１の外殻に、水平回転軸を有する枢着部９２が設けら
れる。棒体９０が水平回転軸を有する枢着部９２を介し
て垂直面内で揺動可能に取付けられる。棒体９０は、枢
着部９２から片持ビーム部材７１の先端部まで延びてい
る。この棒体９０の自由端部に、上下動可能に垂直状に
ボールスプライン軸９３が装着される一方、片持ビーム
部材７１の先端部に立設された、垂直ブラシ回転軸７４
の上端部と同軸状に連結される。

【００３３】また、第５電気モータ９１の出力軸が、公
知のプーリ機構部９４を介してボールスプライン軸９３
と連結され、該プーリ機構部９４を介して第５電気モー
タ９１の出力トルクがボールスプライン軸９３に伝達可
能とされる。

【００３４】更に、棒体９０の一端部に設けられた枢着
部９２と、該棒体９０の先端部におけるボールスプライ
ン軸９３との間に牽引機構部９６が設けられる。この牽
引機構部９６を作動させることにより、当該棒体９０が
上又は下方に牽引又は移動させられ、棒体９０の引上げ
又は引下げ移動量に応じて、ボールスプライン軸９３と
連結された垂直ブラシ回転軸７４が上下動され、該ブラ
シ支持軸９８に装着されたブラシ７７が洗浄対象ワーク
４のブラシ掛け表面部に接触するか又は、例えば、数１
０μｍオーダーの間隔をもって近接するように配置さ
れ、該ブラシ７７により直接的に又はノズル８１から送
出された洗浄液の薄層又は薄膜を介して、該ワークの洗
浄面部に圧力が加えられるようになっている。

【００３５】また、ブラシ７７を支持する垂直ブラシ回
転軸７４の軸心部に洗浄液送給用のコンジット７９が形
成され、公知の管継手を介して図示しない洗浄液供給タ
ンクと流体接続される。一方、垂直ブラシ回転軸７４の
先端部にノズル８１が取付けられ、該ノズル８１からブ
ラシ７７のブラシ面部に向けて洗浄液が送給される。洗
浄液としては、本実施例におけるように、被洗浄処理ワ
ーク４がシリコーン半導体ウェハである場合、例えば、
純水が使用される。なお、ワーク４の下面又は裏面のブ
ラシ面部に供給する洗浄液については、ワークスピン機
構体１０における回転シャフト１４に、作動流体圧源２
７からの空気圧送給用の貫通孔２５と同様、洗浄液送給
用の貫通孔（図示しない）を設けるとともに、回転テー
ブル４１の上面部に上記貫通孔と連絡するノズル（図示
しない）を設け、該ノズルからワーク４の裏面のブラシ
面部に洗浄液を送給するようにしてもよい。

【００３６】更に、片持ビーム部材７１の上方部の枢着
部９２に枢着された、棒体９０の自由端部側の部分に剛
性連結ピン９７が連結され、該連結ピン９７の他端と片
持ビーム部材７１間にロードセル９９が連結される。こ
の構成により、棒体９０が牽引機構部９６を介して上下
に移動する移動量に応じてロードセル９９から圧力-電
気変換信号が出力され、該変換信号に基き、図示しない
公知のフィードバック制御回路を介して牽引機構部９６
による棒体９０の上下移動量を制御することにより、ワ
ーク４の洗浄面部に所定の圧力が加わるようにされる。
このワーク洗浄面部に加わる圧力とは、上記棒体９０と
ボールスプライン軸９３及び垂直ブラシ回転軸７４を介
して連結されたブラシ７７がワーク洗浄面部に接触する
か又は近接して該ブラシ７７とワーク洗浄面部間に介在
する洗浄液層を介して該ワーク洗浄面部に加わる圧力を
いう。洗浄操作時にワーク洗浄面部に加わる圧力は、上
記加圧力制御回路における基準値を適当に設定すること
により定められる。該基準値は、洗浄対象のワークの材
質及び表面積、使用するブラシの材質及び形態、使用す
る洗浄液等に応じて、例えば、全洗浄時間にわたり一定
圧力と成るように又は所定期間中のみ一定圧力となるよ
うに設定される。

【００３７】上記牽引機構部９６は、例えば、エアシリ
ンダを用いて構成することができる。このようにすれ
ば、前述したワークスピン機構体１０における掴み機構
部４５のエアシリンダ５３と共通の空気圧源２７、図示
しない空気圧制御回路を用いて制御系を構成することが
できる。

【００３８】上記ブラシ７７、７８は、スポンジ材料、
例えば、天然スポンジ材料又は合成スポンジ材料により
円盤状に形成したものを使用することにより、垂直ブラ
シ回転軸７４、７５への取付け作業を簡易化することが
できる。

【００３９】上記構成の洗浄装置１を用いて、シリコー
ン半導体ウェハ４を洗浄するにあたり、まず、ワークス
ピン機構体１０における電磁クラッチ１８をＯＦＦとし
て第１電気モータ２３の出力トルクの伝達経路を断った
後、第２電気モータ２９を起動し、該第２電気モータ２
９の出力軸３０と連結された筒状ブロック３１を介して
回転テーブル４１を回転駆動し、該回転テーブル４１の
回転位置、即ち、該回転テーブル４１上に固定された各
掴み駆動部４５の回転角度位置を予め定められた初期位
置に設定する。

【００４０】次に、初期位置に設定されたワークスピン
機構体１０において、各掴み機構部４５のシリンダ５３
に作動空気圧が印加されていない、ワークアンチャック
状態、即ち、回転シャフト１４の中心軸に対し半径方向
外方に傾斜した状態とされる、各第２回転軸部材４９の
ガイドローラ５１で包囲される空間部に、例えば、図示
しないウェハ搬送ロボットにより洗浄対象のウェハ４が
搬入される。

【００４１】次いで、各掴み機構部４５のシリンダ５３
に、作動流体圧源２７から、管継手２６、回転シャフト
１４の貫通孔２５、筒状ブロック３１におけるコンジッ
ト３２、３３及び回転テーブル４１におけるコンジット
３４を通して作動空気圧が印加される。各シリンダ５３
が作動されると、前述したように、各掴み駆動部４５に
おける第２回転軸部材４９が同時に直立状とされ、これ
らの第２回転軸部材４９の先端部に取付けられたガイド
ローラ５１により搬入されたウェハ４の外周面における
５つの部位が掴まれ、該ウェハ４が水平状に保持され
る。このとき、回転シャフト１４から親ギヤ３６、子遊
星ギヤ３７、プーリ機構部を介して、各掴み機構部４５
における第１回転軸部材４７、第２回転軸部材４９及び
ガイドローラ５１に、回転力、即ち、第１電気モータ２
３の出力トルクが伝達可能状態とされる。

【００４２】次に、ワーク両面ブラッシング機構体６０
における移動台６１の先端部が、ワークスピン機構体１
０における回転テーブル４１上の隣接する掴み機構部４
５間の空間部４６の内方に進入させられるとともに、両
片持ビーム部材７１、７２の先端部に立設された垂直ブ
ラシ回転軸７４、７５に、互いに対向しかつ間隔をあけ
て装着された両ブラシ７７、７８が水平状に保持された
ウェハ４の中心軸に向けて移動させられる。次いで、上
記両ブラシ７７、７８のブラシ面間にウェハ４の中心部
が挟み込まれ、これらのブラシ７７、７８は、それぞ
れ、前述したブラッシング機構部７０により、各ブラシ
面がウェハ４の両面（上もしくは表面及び下もしくは裏
面）に接触又は近接させられ、各ブラシ面と、ウェハ４
の両面間にノズル８１、８２から噴出される洗浄液（本
実施例においては、純水）の層又は膜を介在させ、該洗
浄液層又は膜を介して当該ウェハ４の両面に所定の圧力
を加えながらブラシ掛け可能とされる。

【００４３】次に、上記電磁クラッチ１８をＯＮとして
第１電気モータ２３の出力トルクの伝達経路をＯＮ、即
ち、第１電気モータ２３からカップリング２２、該電磁
クラッチ１８、変速ギヤ列１６、１７を介して回転シャ
フト１４に、第１電気モータ２３の出力トルクが伝達さ
れ、その結果、回転シャフト１４が回転駆動される。該
回転シャフト１４のトルクは、親ギヤ３６、各掴み機構
部４５における子遊星ギヤ３７及びプーリ機構部、更
に、各掴み機構部４５における第１回転軸部材４７及び
第２回転軸部材４９に伝達され、各ガイドローラ５１が
回転駆動される。各掴み機構部４５におけるガイドロー
ラ５１が回転するに連れて、これらのガイドローラ５１
に掴まれたウェハ４が回転する。これと同時に、上記移
動台６１が作動され、該移動台６１に搭載されかつウェ
ハ４の両面部と接触し又は近接させられた、両ブラシ７
７、７８がウェハ４の中心部からその外周部に向けて移
動させられる。この結果、ウェハ４自体の回転操作と、
両ブラシ７７、７８の直線移動操作により、ウェハ４の
両面全域が同時的に洗浄される。

【００４４】次に、ワーク両面ブラッシング機構体６０
における移動台６１を、ワークスピン機構体１０から完
全に退去させ、電磁クラッチ１８をＯＦＦとし、第１電
気モータ２３の出力トルクの伝達経路を断絶する。次い
で、各掴み機構部４５におけるシリンダ５３への作動空
気圧の印加を停止し、これらの掴み機構部４５をアンチ
ャック状態に切換え、前述したウェハ搬送ロボットによ
り、ワークスピン機構体１０から洗浄処理済のウェハ４
を搬出して、図示しないウェハカセットに収納し、これ
で、１枚のウェハに対する洗浄処理工程が完了する。

【００４５】上記洗浄装置１による洗浄処理において、
ワーク両面ブラッシング機構体６０における移動台６１
に搭載された両ブラシ７７、７８は、洗浄対象のワーク
４の中心部からその周面部に向けて移動させるに限ら
ず、その逆に、ワーク４の周面部からその中心部に向け
て該ワーク４の半径方向に沿って移動させるようにして
もよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明においては、洗浄しようとするデ
ィスク状ワークの周面における３点以上の部位を掴んで
保持するとともに該ワークを中心軸の回りに回転可能と
する一方、上記ワークの両面側部に該ワークを挟み込む
ようにブラシを配置し、上記ワークを軸心回りに回転さ
せながら、該ワークの両面洗浄部に上記ブラシを接触さ
せ又は近接させて該ワークの中心部から外周部に向け又
は該ワークの外周部から中心部に向けて上記ブラシを移
動させるとともに、上記ワークのブラシ掛け面部に洗浄
液を供給して上記ワークの両面全域を、同時的にかつ実
質的に１ストロークのブラシ移動操作によって洗浄する
ことができ、当該ワークの洗浄工数を有効に低減するこ
とができる。

【００４７】また、洗浄工程において、従来形式のもの
におけるように、ワークの裏返し作業を要することな
く、ワーク自体の移送時間を最小限のものとして、空中
に浮遊する塵埃等がワークと接触又は付着する危険性を
有効に低減してワークの汚染を有効に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のディスク状ワーク洗浄装置全体の平
面図である。

【図２】 本発明に係るワークスピン機構体の縦断面図
である。

【図３】 図２のワークスピン機構体の頂部平面図であ
る。

【図４】 図２のワークスピン機構体における上方部の
拡大縦断面である。

【図５】 上記ワークスピン機構体における掴み機構部
であって、ディスク状ワークのアンチャック状態にある
掴み機構部の拡大断面図である。

【図６】 本発明に係るワーク両面ブラッシング機構体
の縦断面図である。

【図７】 図６のワーク両面ブラッシング機構体の平面
図である。

【符号の説明】

１ 本発明のディスク状ワークの洗浄装置 ４ ディスク状ワーク（円板状半導体ウェハ） ５ ワークの中心軸 １０ ワークスピン機構体 １２ 基枠体 １４ 回転シャフト １８ 電磁クラッチ ２３ 第１電気モータ ２５ 貫通孔 ２９ 第２電気モータ ３１ 筒状ブロック ３６ 親ギヤ ３７ 子遊星ギヤ ４１ 回転テーブル ４５ 掴み機構部 ４６ 隣接掴み機構部間の空間部 ４７ 第１回転軸部材 ４８ ボールジョイント部 ４９ 第２回転軸部材 ５１ ガイドローラ ５２ ガイド溝 ５３ シリンダ ５４ シリンダピストン ５５ 円柱状係合突部 ５６ ブロックリンク機構部材 ５７ 係合凹部 ５８ 圧縮ばね部材 ６０ ワーク両面ブラッシング機構体 ６１ 移動台 ６３ 基台 ６４ ボールネジ ６５ 第３電気モータ ６６ 台座 ６８ 支柱 ７０ ブラッシング機構部 ７１ （上）片持ビーム部材 ７２ （下）片持ビーム部材 ７４ 垂直ブラシ回転軸 ７５ 垂直ブラシ回転軸 ７７ （上又は表面）ブラシ ７８ （下又は裏面）ブラシ ８１ ノズル ８２ ノズル ８４ 筒状案内ブロック ８５ 支持ブロック部材 ８６ 連結プレート ８８ 第４電気モータ ８９ ボールネジ ９０ 棒体 ９１ 第５電気モータ ９２ 枢着部 ９３ ボールスプライン軸 ９６ 牽引機構部 ９７ 剛性連結ピン ９９ ロードセル

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洗浄液を用いてディスク状ワークの両面
   をブラシ掛けしながら洗浄するにあたり、 洗浄しようとするディスク状ワークの周面において周方
   向に沿って少なくとも３以上の間隔をあけた部位を掴ん
   で保持するとともに該保持したディスク状ワークを、そ
   の中心軸の回りに回転可能とする一方、 上記ワークの両面側に、該ワークを挟み込むように、少
   なくとも２つ以上のブラシを配置し、 上記ワークを軸心回りに回転させながら、該ワークの両
   面洗浄部に上記ブラシを接触させ又は近接させて該ワー
   クの中心部から外周部に向け又は該ワークの外周部から
   中心部に向けて上記ブラシを移動するとともに上記ワー
   クのブラシ掛け面部に洗浄液を供給し、上記洗浄液を介
   して上記ワークの洗浄面部に加圧しながら上記ワークの
   両面全域を洗浄することを特徴とする、ディスク状ワー
   クの洗浄方法。
2. 【請求項２】 各ブラシが、洗浄しようとするディスク
   状ワークの洗浄面に対し垂直状の軸を回転軸として装着
   された、回転ブラシとされる、請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 ディスク状ワークの周面部を掴んで該ワ
   ークを水平状に保持するようにした、請求項１又は請求
   項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 ディスク状ワークがオリエンテーション
   フラット（ＯＦ）又はＶ字形ノッチ付きのシリコーン半
   導体ウェハとされ、洗浄液が純水とされる、請求項１〜
   請求項３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 洗浄液を用いてディスク状ワークの両面
   をブラシ掛けしながら洗浄する、ディスク状ワークの洗
   浄装置において、 第１電気モータにより回転駆動される回転シャフトであ
   って基枠体に垂直状に設けられた回転シャフトと、上記
   回転シャフトの先端部に取り付けられた回転テーブル
   と、上記回転テーブルの上面側に配置される少なくとも
   ３以上の掴み機構部であって、該回転テーブルの上面側
   の水平面において洗浄しようとするディスク状ワークの
   周面上の周方向における少なくとも３以上の間隔をあけ
   た部位で該ワークを着脱可能に水平状に掴んで保持する
   とともに、上記ワークの周面における各掴み位置で該ワ
   ークに上記回転シャフトのトルクを伝達することによ
   り、該ワークを上記回転シャフトと同心の中心軸の回り
   に回転するようにした、少なくとも３以上の複数の掴み
   機構部とにより形成される、ワークスピン機構体；及び
   上記ワークスピン機構体の周辺部に配置され、該ワーク
   スピン機構体における回転テーブルの上方に水平状に保
   持されたディスク状ワークの半径方向に沿って、いずれ
   かの隣接掴み機構部間の空間部に進退移動可能としたワ
   ーク両面ブラッシング機構体であって、移動台と、上記
   移動台に垂直状に設けられた支柱と、上記支柱に互いに
   平行に間隔をあけて水平状に支持された一対の片持ビー
   ム部材と、上記両片持ビーム部材の先端部にそれぞれ立
   設した支持軸に、ブラシ面が互いに対向するように取付
   けられた、少なくとも一対以上のブラシと、これらのブ
   ラシのブラシ面に向けて洗浄液を供給可能としたノズル
   とにより形成される、ワーク両面ブラッシング機構体を
   有し、 上記移動台を上記ワークスピン機構体における複数の掴
   み機構部により水平状に保持されたディスク状ワークの
   中心軸に向けて移動し、該移動台における上記両片持ビ
   ーム部材に取付けられた、互いに対向するブラシ間に上
   記ワークを挟み込み、これらのブラシのブラシ面を上記
   ワークの両面部に接触又は近接させるとともに、上記ノ
   ズルから各ブラシのブラシ面に向けて洗浄液を供給して
   該洗浄液を介して上記ブラシ面を加圧する一方、上記第
   １電気モータにより上記ワークスピン機構体における回
   転シャフトを回転させて上記複数の掴み機構部により水
   平状に保持されたワークを、その中心軸の回りに回転し
   ながら、上記移動台を移動させて上記互いに対向するブ
   ラシを、上記ワークの中心部と外周部間で該ワークの半
   径方向に沿って移動させることにより該ワークの両面全
   域を同時的に洗浄するようにした、ディスク状ワークの
   洗浄装置。
6. 【請求項６】 前記請求項５に記載のディスク状ワーク
   の洗浄装置におけるワークスピン機構体において、 基枠体の下部に第１電気モータを配置し、該第１電気モ
   ータの出力軸に電磁クラッチの駆動軸を連結する一方、
   該電磁クラッチの従動軸に変速ギヤ列を介して上記基枠
   体に立設された回転シャフトの下端部とトルク伝達可能
   に連結し、上記電磁クラッチの切換え操作により上記第
   １電気モータから上記回転シャフトへのトルクの伝達を
   切換えるように構成した、ワークスピン機構体。
7. 【請求項７】 前記請求項６に記載のディスク状ワーク
   の洗浄装置におけるワークスピン機構体において、更
   に、 基枠体と回転テーブルとの間に中空状の第２電気モータ
   と筒状ブロックとを同軸状に配置するとともに該第２電
   気モータの貫通穴の中心部に回転シャフトを配置し、上
   記第２電気モータの筒状出力軸に上記筒状ブロックの下
   端部を連結するとともに該筒状ブロックの上端部を回転
   テーブルの下面部に固定し、 上記第２電気モータにより、第１電気モータによる上記
   回転シャフトの回転駆動とは無関係に、上記筒状ブロッ
   ク及び上記回転テーブルを一体的に回転駆動するように
   構成した、ワークスピン機構体。
8. 【請求項８】 前記請求項７に記載のワークスピン機構
   体における回転テーブルの上面側に配置される、掴み機
   構部が、 上記回転テーブルの所定位置に、下面側から該回転テー
   ブルを貫通して上面側に垂直に延びるように取付けられ
   る、第１回転軸部材であって、該第１回転軸部材の下端
   部を、ギヤ列又はギヤ及びプーリ組合せ機構部を介し
   て、当該ワークスピン機構体における回転シャフトの上
   端部と連結することにより該回転シャフトのトルクを伝
   達可能とした、第１回転軸部材；上記第１回転軸部材の
   上端部とボールジョイント部を介して上記回転シャフト
   の中心軸を含む垂直面内で該回転シャフトの半径方向外
   方に揺動可能に枢着された、第２回転軸部材；上記第２
   回転軸部材の先端部に取り付けられたガイドローラであ
   って、その周面に形成されたガイド溝内に上記ディスク
   状ワークの周縁部を挿入可能とした、ガイドローラ；上
   記回転テーブルに上記第１回転軸部材の側部に垂直状に
   設けられたシリンダであって、該シリンダにおける上方
   に突出するピストンの上端に、凸球面先端部を有する円
   柱状係合突部が形成された、シリンダ；及び上記第２回
   転軸部材の一部分及び該第２回転軸部材の下端部に設け
   られた上記ボールジョイント部を把持するともに上記シ
   リンダの上端部の円柱状係合突部を嵌め込み可能とした
   係合凹部を有する、ブロックリンク機構部材から構成さ
   れ、 上記シリンダに作動流体圧が印加された際、該シリンダ
   のピストンが上昇して該ピストン上端の円柱状係合突部
   が上記ブロックリンク機構部材における係合凹部に嵌り
   込むことにより、該ブロックリンク機構部材に把持され
   る第２回転軸部材が上記ボールジョイント部を介して垂
   直状に起立し、上記ガイドローラの案内溝底面部を洗浄
   しようとするディスク状ワークの周面部に圧接させて該
   ワークを半径方向内方に押圧する、ワーク掴み状態を保
   持する一方、 上記シリンダに作動流体圧の印加が解除された際、上記
   円柱状係合突部と上記係合凹部との係合が解除されて上
   記ブロックリンク機構部材が上記ワークの半径方向外方
   に傾動し、上記ガイドローラによる上記ワークの周面部
   の掴み状態を解除するようにした、掴み機構部。
9. 【請求項９】 回転シャフトの中心部に貫通孔を設ける
   とともに該回転シャフトの下端部における貫通孔の入口
   ポートに継手部材を介して作動流体圧源と接続する一
   方、筒状ブロックの周辺厚肉部及び該筒状ブロックの上
   端部を固着した回転テーブルに、それぞれ、上記貫通孔
   と連絡した作動流体圧送給用のコンジットを形成し、上
   記作動流体圧源から上記回転シャフトの貫通孔、上記筒
   状ブロック及び回転テーブルの各コンジットを介して各
   掴み機構部におけるシリンダに作動流体圧を送給するこ
   とにより、上記各シリンダを作動するように構成した、
   請求項８に記載の掴み機構部。
10. 【請求項１０】 ブロックリンク機構部材における係合
    凹部内に圧縮ばね部材を装着し、シリンダへの作動流体
    圧の印加が停止された際、上記圧縮ばね部材の反発力に
    より又はシリンダへの作動流体を正圧から負圧に切換え
    ることにより、上記シリンダにおける円柱状係合突部の
    上記係合凹部からの離脱を促進して該円柱状係合突部と
    係合凹部との係合を容易に解除するようにした、請求項
    ８又は請求項９に記載の掴み機構部。
11. 【請求項１１】 掴み機構部におけるシリンダがエアシ
    リンダとされる、請求項８〜請求項１０のいずれかに記
    載の掴み機構部。
12. 【請求項１２】 前記請求項５記載のディスク状ワーク
    の洗浄装置におけるワーク両面ブラッシング機構体にお
    いて、 一対の片持ビーム部材のうち、一方の片持ビーム部材の
    一端部を、移動台に立設された支柱に水平状に固定する
    一方、 上記支柱に固定された片持ビーム部材に、ビーム昇降用
    の第３電気モータを装着するとともにボールネジ部材を
    垂直状に取付け、該ボールネジ部材に連結プレートを昇
    降可能に装着し、該連結プレートに柱状ブロック部材の
    一端部を固定するとともに該柱状ブロック部材の他端部
    に、他方の片持ビーム部材の一端部を固定し、 上記第３電気モータにより上記ボールネジ部材を回転駆
    動した際、上記連結プレートを昇降させて上記両片持ビ
    ーム部材の先端部に装着されたブラシ間の距離を調節す
    るようにした、ワーク両面ブラッシング機構体。
13. 【請求項１３】 前記請求項１２に記載のワーク両面ブ
    ラッシング機構体において、 柱状ブロック部材が、案内貫通穴を有する筒体とされ、
    該筒体の案内貫通穴に移動台に立設された支柱を挿入
    し、上記柱状ブロック部材を上記支柱に沿って昇降する
    ようにした、ワーク両面ブラッシング機構体。
14. 【請求項１４】 前記請求項５、請求項１２又は請求項
    １３に記載のワーク両面ブラッシング機構体において、 移動台が、基枠体上に水平状に配置されたボールネジ
    と、上記ボールネジの一端部と連結して該ボールネジを
    回転駆動する、第４電気モータと、上記ボールネジの回
    転に応じて該ボールネジの軸方向に前進又は後退可能と
    した台座とから構成された、ワーク両面ブラッシング機
    構体。
15. 【請求項１５】 前記請求項５又は請求項１２〜請求項
    １４のいずれかに記載のワーク両面ブラッシング機構体
    において、更に、 各片持ビーム部材の中央領域の上側に、それぞれ、一端
    部が水平回転軸を有する枢軸部を介して垂直面内で揺動
    可能に枢着されるとともに、該枢軸部から上記片持ビー
    ム部材の先端部まで延びる、棒体；上記棒体の自由端部
    に垂直状に装着されたボールスプライン軸部材であっ
    て、上記片持ビーム部材の先端部に立設されたブラシ支
    持軸の上端部と同軸状にかつ上下動可能に連結された、
    ボールスプライン軸部材；上記棒体の一端部における枢
    着部の近くに設けられた第５電気モータの出力軸と上記
    ボールスプライン軸部材とを連結して該第５電気モータ
    の出力トルクを上記ボールスプライン軸部材に伝達す
    る、プーリ機構部；及び上記棒体の一端部における枢着
    部と、該棒体の先端部における上記ボールスプライン軸
    部材との間に、上記棒体を持上げ又は引下げるように設
    けられた、移動機構部を具備し、 上記移動機構部を作動させることにより、上記棒体の先
    端部に取付けられたボールスプライン軸部材を上又は下
    方に移動し、その移動量に応じて該ボールスプライン軸
    部材と連結されたブラシ支持軸を上下動させてワークブ
    ラシ掛け表面部に加わる圧力を調節するようにした、ワ
    ーク両面ブラッシング機構体。
16. 【請求項１６】 前記請求項１５に記載のワーク両面ブ
    ラッシング機構体において、更に、 片持ビーム部材の上方部に水平回転軸を介して枢着され
    た、棒体における自由端部側の部位に、剛性連結ピン部
    材を連結するとともに、該連結ピンの他端と上記片持ビ
    ーム部材間にロードセルを連結し、上記棒体が移動機構
    部を介して上下動するに応じて上記ロードセルから出力
    される圧力-電気変換信号に基き、該移動機構部の作動
    を調節することにより、洗浄しようとするディスク状ワ
    ークのブラシ掛け表面部に加わる圧力を調節するように
    した、ワーク両面ブラッシング機構体。
17. 【請求項１７】 移動機構部がエアシリンダを用いて構
    成された、請求項１５又は請求項１６に記載のワーク両
    面ブラッシング機構体。
18. 【請求項１８】 ブラシがスポンジ材料を用いて円盤状
    に形成された、請求項５又は請求項１２〜請求項１７の
    いずれかに記載のワーク両面ブラッシング機構体。