JP2007136338A - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面の洗浄を十分に行え、また乾燥時の洗浄液ミストの再付着等による基板汚染を低減でき、基板破損等を生じる虞の少ない基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供する。
【解決手段】回転チャック４に保持されスピンカップ３内で回転する基板２の洗浄面２ａに、洗浄液ノズル５から洗浄液を吐出させて洗浄した後、洗浄面２ａに残存する洗浄液を、エアノズル６から吹出させたエアにより除去し乾燥させるものであって、洗浄液ノズル５は、洗浄面２ａに洗浄液をスプレー状に吐出するものであり、かつ洗浄面２ａの回転中心線に直交する直線上に配列されるようにして複数設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイ等における基板を、洗浄液を用いて洗浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

周知の通り、液晶ディスプレイ等を構成するガラス基板については、半導体素子を製造する工程と同様に、成膜とパターニングの各工程が繰り返し行われる。そして、これら工程を繰り返すたびに基板の洗浄が行われる。こうした基板の洗浄は、一般に、スピンカップ内の回転チャックに保持され回転する基板の洗浄面に対し、その回転中心近傍に洗浄ノズルから洗浄液を、流量計で管理しながら吐出させ、遠心力によって外周縁方向に洗浄液を拡散させるようにして行っている。さらに、洗浄した後の基板の乾燥も、基板を高速で回転させ、その際の遠心力で付着している洗浄液を基板外に放出させるスピン乾燥により行っている。

その他、スピンカップ内で回転するスピナーに固定した基板であるガラスに対し、洗浄液の薬液、純水等を回動アームの先端に設けたそれぞれのノズルから、回動アームの回動を各液の切換え毎に繰り返しながら吐出して、ガラス表面全域の洗浄を行う。そして、洗浄用の回動アームを待避位置に待避させた後、スピナーに固定した状態でガラスを所定回転数で回転させながら、エア供給用の回動アームを回動させ、その先端に設けたエアノズルを回転するガラスの中央から外周（外縁）に向け移動させ、同時にエアを吹付けて乾燥を行うものが有る（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら上記の従来技術においては、洗浄ノズルから例えば流量計で規定された量だけの洗浄液を吐出させるだけでは、基板の回転速度によっては洗浄面上に均一に広がらない状態が発生し、基板表面の異物除去が不十分になってしまう虞が生じる。また基板を高速回転させるスピン乾燥では、スピンカップ内の洗浄液のミストが再付着してしまう虞があり、さらに、高速回転によって基板が破損してしまう虞もある。また、所定回転数で回転させながらエアノズルを中心から外周に移動させて乾燥を行った場合には、エアの吹付け部位周囲に洗浄液が吹き飛ばされ、中心から外周への移動速度と回転数の関係によっては、吹き飛ばされた洗浄液の一部が吹付け済みの部位に再付着する虞がある。
特開２０００−２６２９８８号公報

上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、基板表面の洗浄を十分に行うことができると共に、基板の乾燥を行う際の洗浄液ミストの再付着等による汚染を低減することができ、また高速回転による基板の破損等を生じる虞のない基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。

本発明の基板洗浄装置及び基板洗浄方法は、
基板洗浄装置が、
回転チャックに保持されスピンカップ内で回転する基板の洗浄面に、洗浄液ノズルから洗浄液を吐出させて洗浄した後、前記洗浄面に残存する洗浄液を、エアノズルから吹出させたエアにより除去し乾燥させる基板洗浄装置であって、
前記洗浄液ノズルは、前記洗浄面に洗浄液をスプレー状に吐出するものであり、かつ前記洗浄面の回転中心線に直交する直線上に配列されるようにして複数設けられていることを特徴とするものであり、
また、基板洗浄方法が、
基板を回転チャックに保持してスピンカップ内で回転させ、回転する前記基板の洗浄面に、回転中心線に直交する直線上に配列した洗浄液ノズルから洗浄液をスプレー状に吐出させて洗浄する洗浄工程と、この洗浄工程の後、前記基板の回転を停止させると共に、前記洗浄面が前記スピンカップの上部開口縁を越えない高さ位置となるまで、前記回転チャックを上昇させるチャック上昇工程と、回転を停止した前記基板の前記洗浄面の一方の端部から他方の端部方向へエアノズルを移動させながら、該エアノズルからエアを前記洗浄面上に吹出させ、前記洗浄工程後の該洗浄面上に残存する洗浄液を、移動方向前方に押し流し除去して乾燥させる乾燥工程を備えていることを特徴とする方法である。

本発明によれば、基板表面の洗浄が端々まで十分に行えると共に、洗浄した後に基板を乾燥させる際においても、洗浄液ミストが飛散し再付着することにより基板を汚染させてしまう虞が少なくなり、また基板を高速回転させる等することにより破損させてしまうといった虞がなくなる等の効果を有する。

以下本発明の一実施形態を、図１乃至図4を参照して説明する。図１は基板洗浄状態にある基板洗浄装置を示す正面図であり、図２は基板洗浄状態にある基板洗浄装置を示す側面図であり、図３は基板乾燥状態にある基板洗浄装置を示す側面図であり、図４は基板乾燥状態にある基板洗浄装置を示す正面図である。

先ず、図１乃至図4において、基板洗浄装置１は、例えば方形状のガラス板で形成された洗浄対象の基板２を、スピンカップ３内で回転チャック４に水平に保持し所定回転速度で回転させる構成となっており、基板２には、上方に配置された洗浄液ノズル５から、洗浄時に機能水等の洗浄液が回転する洗浄面２ａ上に所定流量、流速で吐出され、また洗浄した後に、回転を停止した基板２の洗浄面２ａ上に、同じく上方に配置されたエアノズル６から、エアが所定流速で吹きかけられるよう構成されている。そして、回転チャック４での基板２の保持については、回転チャック４の上部に突設された保持部材７によって、基板２の４辺を挟持することにより行う構成となっている。

また、回転チャック４の回転駆動は、電動機８を備えた回転駆動部９により回転チャック４の下面側に垂設した回転軸１０を、伝達機構９ａを介して駆動することにより行われる。さらに回転チャック４は、昇降駆動部１１により両矢印Ａで示すように昇降可能となっており、洗浄時には基板２をスピンカップ３内のほぼ中央に位置させ、洗浄した後にエアを吹きかけて洗浄面２ａを乾燥させる際には、スピンカップ３の上部開口１２の縁部分を越えない高さ位置まで上昇させるようになっている。

また、洗浄液ノズル５とエアノズル６とは、洗浄液流路１３とエア流路１４とを内部軸方向に有する棒状のノズル形成部材１５の表裏関係となる位置に、それぞれ洗浄液流路１３とエア流路１４に連通するように形成されている。さらに、洗浄液ノズル５とエアノズル６とが設けられたノズル形成部材１５は、その両端が回動機構部１６に設けられた軸受１７及び回動用電動機１８によって、進退機構部１９を構成する２つの支持部材２０の頂部に支持されている。

そして、軸受１７によって軸支されたノズル形成部材１５は、その軸中心を回動中心軸とし、回動用電動機１８によって両矢印Ｂで示すように回動可能となっている。これにより、洗浄液ノズル５とエアノズル６とが、回動機構部１６により交互に切り換えられて、それぞれのノズル開口を下方向に向け、下方に配置された基板２の洗浄面２ａに対向させることができるようになっている。

またさらに、２つの支持部材２０は、スピンカップ３が間に配置されるよう敷設された２本のガイドレール２１上を、進退機構部１９に設けられた図示しない駆動用電動機等によって、両矢印Ｃで示すように進退動するように構成されている。こうした進退動により、ノズル形成部材１５は、回転チャック４に保持された基板２の上方を、その延在方向に直交する方向に平行移動することになり、洗浄した後の乾燥時には、基板２の一方端側から他方端側に向け進出し、また終了後に退行するようになっている。なお、洗浄時には、ノズル形成部材１５は、洗浄面２ａの回転中心線に対し直交する方向に延在するよう、すなわち、洗浄面２ａの回転中心の上方を横断するように配置される。

一方、ノズル形成部材１５に形成された洗浄液ノズル５は、図示しない洗浄液供給部から洗浄液流路１３を介し供給された洗浄液を、スプレー状に吐出するもので、ノズル形成部材１５の軸方向中央部分に、洗浄対象である基板２の洗浄面２ａの最大回転直径寸法、すなわち方形状をなす基板２では対角線の長さ以上となる範囲を吐出範囲とするように、軸方向の直線上に配列されるようにして複数設けられている。

また、エアノズル６は、図示しないエア供給部からエア流路１４を介し供給されたエアを所定の定流速で、例えばエアカーテン状に吹出すもので、ノズル形成部材１５の洗浄液ノズル５の裏面側となる軸方向中央部分に設けられている。さらにエアノズル６は、洗浄後にエアを吹きかけて乾燥させる対象の洗浄面２ａの最大回転直径寸法、すなわち基板２では対角線の長さ以上となる範囲をエアの吹きかけ範囲とするよう、例えば軸方向のスリット状開口、あるいは軸方向の直線上に配列された複数の小孔で形成するようにして設けられている。なお、エアの吹きかけを行う際の基板２の停止位置を、基板２の１辺とエアノズル６の移動方向とが平行となるような位置とした場合には、エアの吹きかけ範囲が、基板２の移動方向に直交する辺の長さよりも大きい程度の範囲で済むのでエアノズル６をより小さくでき、さらに基板２が長方形である場合には、長辺方向を移動方向とすれば、エアノズル６は、短辺方向に配置され、さらに小さなものとすることができる。

またエアノズル６については、例えばノズル先端にエアナイフを形成するように、あるいはノズル先端部のみを傾斜するように設ける等することで、先端開口部分が、エアの吹きかけを行う際の移動方向の前方斜め下方に向けエアを吹出せるように開口したものとなり、洗浄面２ａに対し所定角度を持ってエアの吹きかけを行うことができることになる。

そして、上記のように構成された基板洗浄装置１による基板２の洗浄面２ａの洗浄は、以下のようにして行われる。

先ず、洗浄工程において、図１及び図２に示すように、方形状の基板２は、スピンカップ３内の略中間部中央に位置する回転チャック４に、保持部材７によって４辺が挟持されることにより、洗浄面２ａである上面を水平にした状態で保持され、固定される。さらに、基板２の洗浄面２ａの回転中心上方を横断するようにノズル形成部材１５が配置される。これと同時に、ノズル形成部材１５を回動させ、これに形成された洗浄液ノズル５のノズル開口を下方向に向くようにし、下方に配置された洗浄面２ａに洗浄液ノズル５が対向配置されるようにノズル切換えを行う。

続いて、回転駆動部９により回転チャック４を所定回転速度で回転するよう駆動する。そして、所定回転速度で回転する基板２の洗浄面２ａに、上方に配置された洗浄液ノズル５から機能水等の所定の洗浄液が所定流量、流速で所定時間吐出され、洗浄面２ａの洗浄が行われる。このとき、複数の洗浄液ノズル５が、ノズル形成部材１５の中央部分に、洗浄面２ａの対角線の長さ以上となる範囲に吐出可能となるよう配列されているため、洗浄液は方形状をなす洗浄面２ａの４つの角部分にも確実に吐出され、洗浄面２ａの全面が十分に洗浄される。

そして、洗浄が終了するとチャック上昇工程が開始される。この工程では、洗浄工程を終了することで洗浄液ノズル５からの洗浄液の吐出が止まり、回転チャック４の回転が停止する。その後、図３及び図４に示すように、昇降駆動部１１による駆動により回転チャック４を上昇させ、洗浄した基板２の洗浄面２ａが、スピンカップ３の上部開口１２の縁部分を越えない高さ位置となるようにする。また、これと同時に、ノズル形成部材１５を回動させ、これに形成されたエアノズル６のノズル開口を下方向に向くようにし、下方に配置された洗浄面２ａにエアノズル６が対向配置されるようにノズル切換えを行う。

その後、乾燥工程に進み、基板２の洗浄面２ａの回転中心上方を横断するように配置されていたノズル形成部材１５を、進退機構部１９を動作させ、回転を停止した基板２の一方端側方向（図３における左側方向）に退行させる。これにより、ノズル形成部材１５が、基板２の一方の端部上方（図３における左側端部上方）より若干左側にずれた位置を横断するように配置される。

続いて、停止中の基板２の洗浄面２ａに向け、上方に配置されたエアノズル６からエアの所定の定流量、定流速での吹出しが行われる。同時に、進退機構部１９を動作させ、逆に基板２の他方端側方向（図３における右側方向）に、所定速度で進出させる。この他方端側方向への移動の際、エアノズル６からは、エアが移動方向の前方斜め下方に向けて吹出され、洗浄面２ａに対し所定角度を持ってエアの吹きかけが行われるので、洗浄面２ａに残存する洗浄液等は、前方向に押し流され、洗浄面２ａの他方の端部からスピンカップ３内に放出され、除去されて、洗浄面２ａの乾燥が行われる。

そして、エアノズル６からのエアの吹出しが停止し、洗浄及び乾燥を終えた基板２は回転チャック４から取外される。また、ノズル形成部材１５は、基板２の他方の端部上方まで移動した後、進退機構部１９の動作で回転チャック４の回転中心上方を横断する位置まで退行し、回転チャック４は、昇降駆動部１１によってスピンカップ３内の略中間部中央位置まで下降し、洗浄工程を開始する初期の状態に復帰する。

以上の通り構成することで、方形状の基板２の洗浄面２ａが端々まで十分に洗浄することができ、また洗浄面２ａに残存する洗浄液等は、十分な幅を持ったエアの吹出しにより、一方向に押し流すようにして除去されるので、除去後の洗浄面２ａに洗浄液が回り込んだり、洗浄液ミストとなって再付着したりする虞が少なくなり、乾燥工程等における基板２の汚染を低減することができ、基板２の清浄度を向上したものとすることができる。また、乾燥工程が、高速回転によるものでないため、基板２に破損等を生じさせてしまうといった虞が少なくなり、製造歩留を高めることができる。

なお、上記の実施形態においては洗浄液ノズル５とエアノズル６を、ノズル形成部材１５に別々に設けたが、図示しないが、ノズル形成部材に設けるノズルと流路を、洗浄液とエアとで共用するものとし、流通させる洗浄液とエアとを切換えて流通させることで、洗浄液の吐出とエアの吹出しをそれぞれ行うようにしてもよい。

また、洗浄工程から乾燥工程までの各過程についても、上記実施形態のものに限るものでなく、次のようにしてもよい。

例えば、チャック上昇工程での回転チャック４の上昇過程と、乾燥工程における回転チャック４の回転の停止過程、ノズル形成部材１５を退行させてエアノズル６を洗浄面２ａの一方の端部上方に配置させる過程とを並列して同時に進行させるようにする。これにより、工程時間を短縮させることができる。

また乾燥工程後に、例えば回転チャック４をさらにスピンカップ３の上部開口１２の縁より高く上昇させる等して、乾燥済みの基板２を回転チャック４から取外し、その後に、洗浄する新たな基板を回転チャック４に保持させると共に、ノズル形成部材１５を回転チャック４の回転中心上方を横断する位置まで退行させる間に、洗浄液ノズル５が洗浄面２ａに対向するようにノズル形成部材１５を回動させるようにする。この様にすることによっても、工程時間を短縮させることができる。

本発明の一実施形態に係る基板洗浄状態にある基板洗浄装置を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る基板洗浄状態にある基板洗浄装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る基板乾燥状態にある基板洗浄装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る基板乾燥状態にある基板洗浄装置を示す正面図である。

符号の説明

１…基板洗浄装置
２…基板
２ａ…洗浄面
３…スピンカップ
４…回転チャック
５…洗浄液ノズル
６…エアノズル
９…回転駆動部
１１…昇降駆動部
１２…上部開口
１５…ノズル形成部材
１６…回動機構部
１９…進退機構部

Claims (11)

1. 回転チャックに保持されスピンカップ内で回転する基板の洗浄面に、洗浄液ノズルから洗浄液を吐出させて洗浄した後、前記洗浄面に残存する洗浄液を、エアノズルから吹出させたエアにより除去し乾燥させる基板洗浄装置であって、
   前記洗浄液ノズルは、前記洗浄面に洗浄液をスプレー状に吐出するものであり、かつ前記洗浄面の回転中心線に直交する直線上に配列されるようにして複数設けられていることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 前記エアノズルは、回転を停止した前記洗浄面の一方の端部から他方の端部方向への移動の間に、前記洗浄面の上方からエアを吹出させて残存する洗浄液を移動方向前方に押し流し除去して乾燥させるものであることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
3. 前記基板が方形状をなすものであって、該基板の一辺と平行な方向に前記エアノズルを移動させて残存する洗浄液を押し流し除去するものであることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の基板洗浄装置。
4. 前記洗浄液ノズルと前記エアノズルは、前記洗浄面の上方の一方端側から他方端側方向に進退動すると共に、該洗浄面の上方を横断する軸を中心に回動するよう配設されたノズル形成部材の表裏関係となる位置にそれぞれ設けられ、前記洗浄面に対向するか否かの切換えが、前記ノズル形成部材の回動によりなされるものであることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の基板洗浄装置。
5. 前記ノズル形成部材は、内部に洗浄液の流路とエアの流路を具備していることを特徴とする請求項４記載の基板洗浄装置。
6. 前記洗浄液ノズルの配列方向の洗浄液吐出範囲が、前記洗浄面の最大回転直径寸法以上となっていることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
7. 前記基板を保持する回転チャックは、昇降機構部によって昇降するものであることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
8. 前記洗浄液ノズルへの洗浄液の供給を停止し、エアを供給することによって、前記洗浄液ノズルを前記エアノズルとしたことを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
9. 基板を回転チャックに保持してスピンカップ内で回転させ、回転する前記基板の洗浄面に、回転中心線に直交する直線上に配列した洗浄液ノズルから洗浄液をスプレー状に吐出させて洗浄する洗浄工程と、この洗浄工程の後、前記基板の回転を停止させると共に、前記洗浄面が前記スピンカップの上部開口縁を越えない高さ位置となるまで、前記回転チャックを上昇させるチャック上昇工程と、回転を停止した前記基板の前記洗浄面の一方の端部から他方の端部方向へエアノズルを移動させながら、該エアノズルからエアを前記洗浄面上に吹出させ、前記洗浄工程後の該洗浄面上に残存する洗浄液を、移動方向前方に押し流し除去して乾燥させる乾燥工程を備えていることを特徴とする基板洗浄方法。
10. 前記洗浄液ノズルと前記エアノズルとを、前記洗浄面の上方の一方端側から他方端側方向に進退動すると共に、該洗浄面の上方を横断する軸を中心に回動するよう配設されたノズル形成部材の表裏関係となる位置にそれぞれ設け、前記洗浄工程においては前記洗浄液ノズルを回転中心の上方を横断するように配置させ、前記洗浄工程後の前記チャック上昇工程と、前記乾燥工程における前記回転チャックの回転の停止、前記エアノズルを前記洗浄面の一方の端部上方に配置させる過程とを並列に行うようにしたことを特徴とする請求項９記載の基板洗浄方法。
11. 前記乾燥工程後に、前記回転チャックをさらに上昇させ、乾燥済みの前記基板を取外し、洗浄する新たな基板を該回転チャックに保持させると共に、前記ノズル形成部材を他方端側から回転中心線に直交する直線上に位置するまで移動させる間に、前記洗浄液ノズルが前記洗浄面に対向するように該ノズル形成部材を回動させるようにしたことを特徴とする請求項９及び請求項１０記載の基板洗浄方法。

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