JP2007214458A - 基板の洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつコンパクトな構成で高い洗浄性能を発揮できる基板の洗浄装置を提供する。
【解決手段】テーブル上面１２Ａで被洗浄ワークＷを吸引保持しながら回転駆動されるワークテーブル１２と、ワークテーブルの下面に駆動軸１４Ｂの先端が固着されるとともに、駆動軸の先端より所定深さの吸引穴２０が形成され、吸引穴の内側面には駆動軸の外側面と連通する連通孔２２が形成されている駆動モータ１４と、ブロックの中央部分に駆動モータの駆動軸が嵌挿される上下方向の貫通孔１６Ａが形成されており、貫通孔の内側面にはブロックの外表面と連通する１６Ｃ排気孔が形成されている装置上面ブロック１６と、装置上面ブロックの排気孔に接続される減圧手段とを備える。吸引穴、連通孔、及び排気孔を介してワークテーブル上面と減圧手段とが連通することにより、ワークテーブルの上面に被洗浄ワークを吸引保持しながら回転駆動可能となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板の洗浄装置に係り、特に、半導体や液晶ディスプレイ素子、磁気ディスク、光ディスクなどの製造過程に使用されるウェーハ（基板）を回転させながら洗浄（及び乾燥）させるための回転式の基板の洗浄装置に関する。

ウェーハ（基板）を回転させながら洗浄（及び乾燥）させるための回転式洗浄装置は、従来より各種の構成のものが使用されており、各種ウェーハ（基板）のそれぞれの用途に応じて、サイズ、回転数、洗浄液供給等の各種仕様が定められている。

このような洗浄装置において、被洗浄物であるワークは、スピンテーブルに吸引保持されながら所定回転数で回転駆動される構成が一般的である。

また、同様の構成の装置として、ウェーハ（基板）にフォトレジスト等の液体を塗布するスピナーが多用されており、各種の提案がなされている（たとえば、特許文献１、及び特許文献２参照。）。

このような装置において、ワークをスピンテーブル上に吸引保持しながら所定回転数で回転駆動するために、エアの吸引時にエアを回転部分に導入する機構が不可欠であり、ロータリージョイント等の継ぎ手を使用する構成が一般的である。
特開平８−７１８７８号公報 特開平８−２２９４８５号公報

しかしながら、ロータリージョイント等の継ぎ手を使用する構成では、高精度の洗浄・乾燥の前提条件である回転振れのほとんどないスピン回転機構を製作することが難しくなってしまうという問題点がある。

たとえば、特許文献１のように、スピンチャックとスピンモータと昇降シリンダを直列に設ける構成では、通常の構成では回転振れを抑制するのが困難であり、回転振れを抑制するために加工精度を非常に厳しくするか、装置構成を大規模なものにする必要があり、非現実的である。

また、特許文献２のように、モータをスピンテーブルの軸心より離れた位置に設け、タイミングベルトによりスピン主軸を回転駆動するとともに、スピン主軸の下側に継手を設け、上記問題点に対処した例もあるが、装置構成が複雑になるとともに、装置レイアウトをコンパクトにすることが困難である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、簡易かつコンパクトな構成で高い洗浄性能を発揮できる基板の洗浄装置を提供することを目的としている。

本発明は、前記目的を達成するために、テーブル上面で被洗浄ワークを吸引保持しながら回転駆動されるワークテーブルと、前記ワークテーブルの下面に駆動軸の先端が固着されるとともに、前記駆動軸の先端より所定深さの吸引穴が形成され、該吸引穴の内側面には前記駆動軸の外側面と連通する連通孔が形成されている駆動モータと、ブロックの中央部分に前記駆動モータの駆動軸が嵌挿される上下方向の貫通孔が形成されており、該貫通孔の内側面には前記ブロックの外表面と連通する排気孔が形成されている装置上面ブロックと、前記装置上面ブロックの排気孔に接続される減圧手段と、を備え、前記吸引穴、前記連通孔、及び前記排気孔を介して前記ワークテーブル上面と前記減圧手段とが連通することにより、前記ワークテーブルの上面に被洗浄ワークを吸引保持しながら回転駆動可能となっていることを特徴とする基板の洗浄装置を提供する。

本発明によれば、駆動軸の先端より所定深さの吸引穴が形成され、この吸引穴の内側面には駆動軸の外側面と連通する連通孔が形成されており、駆動軸が嵌挿される装置上面ブロックの貫通孔の内側面にはブロックの外表面と連通する排気孔が形成されており、これらの構成により、ワークテーブル上面と減圧手段とが連通し、ワークテーブルの上面に被洗浄ワークを吸引保持しながら回転駆動可能となっている。

したがって、簡易かつコンパクトな構成で高い洗浄性能（たとえば、回転振れを抑制できる）を発揮できる基板の洗浄装置を提供できる。

本発明において、前記装置上面ブロックの貫通孔の上下方向中央部分には、該貫通孔の内径より大きい内径の拡径部分が形成され、該拡径部分に前記排気孔が形成されていることが好ましい。このように、拡径部分が形成されていれば、連通孔がいかなる回転位置にあっても拡径部分を介して排気孔と連通され、その結果、被洗浄ワークの吸引保持が一層確実に行われる。

また、本発明において、前記拡径部分の上端部に接するように上シールリングが嵌合され、前記拡径部分の下端部に接するように下シールリングが嵌合され、該上シールリング及び下シールリングの内径が前記駆動軸の外径と略等しいことが好ましい。このように、拡径部分の上下端部に接するように上下シールリングがそれぞれ嵌合されていれば、装置上面ブロックと駆動軸とのシール性を良好にできる。

すなわち、装置上面ブロックは、機械的強度や寸法安定性の点より金属材料で形成するのが好ましいが、シールリングをこれとは異なる耐摺動性、耐磨耗性の部材で形成することにより、シール性を良好にできる。

また、本発明において、前記駆動モータの駆動軸には複数の排気孔が形成されていることが好ましい。排気孔は最低１個でも既述したように機能するが、排気孔を複数個設けることにより、被洗浄ワークの吸引保持が一層確実に行われる。

以上説明したように、本発明によれば、簡易かつコンパクトな構成で高い洗浄性能を発揮できる基板の洗浄装置を提供できる。

以下添付図面に従って本発明に係る基板の洗浄装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明に係る基板の洗浄装置１０の主要部を示す断面図である。基板の洗浄装置１０は、主として、ワークテーブル１２と、駆動モータ１４と、装置上面ブロック１６と、周縁カバー１８とにより構成されている。

ワークテーブル１２は、テーブル上面１２Ａで被洗浄ワークＷ（想像線で表示）を吸引保持しながら回転駆動されるテーブルである。ワークテーブル１２において被洗浄ワークＷを吸引保持するための機構としては、テーブル上面１２Ａを多孔質の部材（多孔質セラミックスや、多孔質のフッ素樹脂）で形成する構成や、テーブル上面１２Ａに各種形状の通気溝を形成する構成等、公知の各種手段が採用できる。

駆動モータ１４は、モータ本体１４Ａと、駆動軸１４Ｂとよりなる。モータ本体１４Ａは、駆動軸１４Ｂが直立する姿勢となるように配されている。駆動軸１４Ｂの先端（上面）は、ワークテーブル１２の下面中心部分に気密状態で固着されている。

この駆動軸１４Ｂには、先端より所定深さの吸引穴２０が形成されており、吸引穴２０の内側面には駆動軸１４Ｂの外側面と連通する連通孔２２、２２…が形成されている。この連通孔２２は、図１においては２個のみ示されているが、平面視（図示略）では十字状に４個形成されている。

なお、駆動軸１４Ｂの吸引穴２０と、既述したワークテーブル１２の吸引保持機構とは連通状態となっている。

モータ本体１４Ａの上面には、駆動軸１４Ｂが嵌挿されるようにして装置上面ブロック１６が固定されている。すなわち、装置上面ブロック１６の中央部分に駆動モータ１４の駆動軸１４Ｂが嵌挿される上下方向の貫通孔１６Ａが形成されている。この貫通孔１６Ａの内径は、駆動軸１４Ｂの外径と略同一サイズともできるが、後述する上シールリング３０及び下シールリング３２が使用される場合には、駆動軸１４Ｂの外径より若干大きく形成することが好ましい。

また、装置上面ブロック１６の貫通孔１６Ａの上下方向中央部分には、この貫通孔１６Ａの内径より大きい内径の拡径部分１６Ｂが形成されている。この拡径部分１６Ｂの内径は、後述する上シールリング３０及び下シールリング３２の外径と略同一サイズに形成されている。そして、拡径部分１６Ｂの上端部に接するように上シールリング３０が嵌合され、拡径部分１６Ｂの下端部に接するように下シールリング３２が嵌合されている。

この上シールリング３０及び下シールリング３２の内径は、駆動軸１４Ｂの外径と略等しく形成されている。また、上シールリング３０及び下シールリング３２は、駆動軸１４Ｂの外周部分と装置上面ブロック１６との間を気密状態、及び水密状態に維持させるための部材であり、耐摺動性、及び耐磨耗性の部材で形成されていることが好ましい。

更に、装置上面ブロック１６の貫通孔１６Ａの内側面、図１では、拡径部分１６Ｂの内側面には装置上面ブロック１６の外表面と連通する排気孔１６Ｃが形成されている。この排気孔１６Ｃには、図示しない減圧手段が接続される。

なお、図１では装置上面ブロック１６が一体物として図示されているが、拡径部分１６Ｂの加工や上シールリング３０及び下シールリング３２の挿入等の点より、実際の製作の際には、装置上面ブロック１６を上下に２分割又は３分割して形成することが好ましい。

図２は、このような装置上面ブロック１６‘の構成を示す部分断面図である。なお、図１と同一、類似の部材については同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図２において、装置上面ブロック１６‘の貫通孔１６Ａは段差状に形成されている。そして、先ず、下シールリング３２を駆動軸１４Ｂに嵌合させる。この時点で、下シールリング３２は、貫通孔１６Ａの段差部に押し当てられる。

次いで、貫通孔１６Ａに円環状の入れ子１７が挿入される。この入れ子１７の外周にはＯリング１７Ａ、１７Ｂを挿入するための溝が形成されており、Ｏリング１７Ａ、１７Ｂを介して装置上面ブロック１６‘との気密性、水密性が確保されるようになっている。

次いで、上シールリング３０を駆動軸１４Ｂに嵌合させる。そして、更に上面押さえ板１６Ｄを駆動軸１４Ｂの上端部に嵌合させる。なお、この上面押さえ板１６Ｄはボルト部材１７Ｄ、１７Ｄにより駆動軸１４Ｂに固定される。

以上の構成により、図２に示される装置上面ブロック１６‘は、図１の装置上面ブロック１６と同様に機能する。

以上の構成により、基板の洗浄装置１０において、吸引穴２０、連通孔２２、２２…、及び排気孔１６Ｃを介してワークテーブル上面１２Ａと減圧手段とが連通することにより、ワークテーブル１２の上面に被洗浄ワークＷを吸引保持しながら回転駆動可能となっている。

なお、減圧手段としては、公知の各種のタイプの吸引手段が採用できるが、液体を吸引しても不具合を生じず、使用が簡便なエジェクタ式真空発生器、たとえば（株）妙徳社製のもの（商品名：コンバム）が好ましく使用できる。

なお、減圧手段としての他のものとしては、高速ブロワーやロータリー真空ポンプ等も使用できる。

基板の洗浄装置１０に使用される駆動モータ１４の仕様としては、基板の洗浄装置１０の用途に応じて各種のものが採用できるが、スピン洗浄とスピン乾燥とを１台の装置で行う場合には、可変速度のモータとするのが好ましい。たとえば、スピン洗浄の際には、５００ｒｐｍで駆動でき、スピン乾燥の際には、３０００ｒｐｍで駆動できるタイプである。

基板の洗浄装置１０のその他の構成として、周縁カバー１８や図示しない洗浄液供給手段、リンス液供給手段等が挙げられる。

周縁カバー１８は、図１に示されるように、ワークテーブル１２を下方から覆うように設けられており、ワークテーブル１２上の被洗浄ワークＷに供給された洗浄液やリンス液を装置外部に飛散させないような形状に形成されている。

また、周縁カバー１８の周縁部近傍には液排出孔１８Ａが設けられており、洗浄液やリンス液を図示しない液排出配管に流出可能となっている。

洗浄液供給手段は、ワークテーブル１２の上方に配される給液手段であり、管状のノズルやスプレーノズル等が採用できる。

リンス液供給手段も、ワークテーブル１２の上方に配される給液手段であり、管状のノズル等が採用できる。

その他、被洗浄ワークＷの種類に応じて、洗浄の際に機械的な洗浄手段（図示略）を洗浄液と併用することもできる。このような洗浄手段としては、ブラシ洗浄手段（たとえば、ポリアミド製のブラシ）やスクラブスポンジ（たとえば、ＰＶＡスポンジ）等が挙げられる。

更に、乾燥（スピン乾燥）の際に被洗浄ワークＷの高速回転とドライエアとを併用することもできる。このようなドライエアは、フィルタを通過させたクリーンエア（たとえば、清浄度がクラス１０以下のもの）をワークテーブル１２の上方に配されるエアノズルより供給すればよい。

次に、基板の洗浄装置１０の作用について説明する。

先ず、被洗浄ワークＷをワークテーブル１２上に供給する。この操作は、手動又は自動ハンドラーにより行われる。

次いで、図示しない減圧手段を起動させる。これにより、吸引穴２０、連通孔２２、２２…、及び排気孔１６Ｃを介してワークテーブル上面１２Ａと減圧手段とが連通するので、ワークテーブル１２の上面に被洗浄ワークＷが吸引保持される。

次いで、駆動モータ１４を起動させ、ワークテーブル１２を洗浄時の回転数（たとえば、３００ｒｐｍ）で回転駆動させるとともに、洗浄液供給手段より被洗浄ワークＷに洗浄液を供給する。所定時間の洗浄後にリンス洗浄に移る。

リンス洗浄において、ワークテーブル１２をリンス洗浄時の回転数（たとえば、５００ｒｐｍ）に変更して回転駆動させるとともに、リンス液供給手段より被洗浄ワークＷにリンス液（たとえば、超純水）を供給する。なお、洗浄時の回転数とリンス洗浄時の回転数とを同一とすることもできる。所定時間のリンス洗浄後にスピン乾燥に移る。

スピン乾燥において、ワークテーブル１２をスピン乾燥時の回転数（たとえば、２０００ｒｐｍ）に変更して回転駆動させるとともに、エアノズルより被洗浄ワークＷにクリーンエアを供給する。これにより、被洗浄ワークＷにダスト等のパーティクルが付着せず、乾きムラ等のステインのない洗浄面が得られる。

以上の洗浄工程からスピン乾燥工程において、駆動モータ１４の駆動軸１４Ｂが高速で回転するものの、駆動軸１４Ｂと上シールリング３０及び下シールリング３２との間が気密状態及び水密状態に維持されるので、ワークテーブル１２の上面に被洗浄ワークＷが吸引保持され、被洗浄ワークＷが離脱するような不具合は生じない。

スピン乾燥の終了後に、駆動モータ１４の回転駆動を停止させる。そして、減圧手段の運転を停止させる。これにより、ワークテーブル１２の上面への被洗浄ワークＷの吸引保持が解除される。次いで、被洗浄ワークＷをワークテーブル１２上から取り外す。この操作は、手動又は自動ハンドラーにより行われる。

以上説明したように、本発明に係る基板の洗浄装置１０によれば、被洗浄ワークＷの洗浄・乾燥が良好になされるとともに、機構を簡易かつコンパクト（小型化）な構成とすることができる。

以上、本発明に係る基板の洗浄装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。

たとえば、本実施形態の例では図示されていないが、駆動軸１４Ｂの振れを検出するセンサ手段、たとえば静電容量センサを設け、検出結果により駆動軸１４Ｂの振れを制御する機構を付加することもできる。

同様に本実施形態の例では図示されていないが、たとえば、ワークテーブル１２の下面にバランスコマを３個、円周方向に等間隔で設け、このコマの位置を微量調整することにより、ワークテーブル１２の動バランスをとる機構を付加することもできる。

なお、本発明に係る装置は基板の洗浄装置となっているが、この装置を液塗布のためのスピンコータ（回転塗布装置）や他の回転処理装置として使用することもでき、これらの装置も本発明の均等範囲にあると言える。

本発明に係る基板の洗浄装置の主要部を示す断面図 装置上面ブロックの他の構成を示す部分断面図

符号の説明

１０…基板の洗浄装置、１２…ワークテーブル、１２Ａ…テーブル上面、１４…駆動モータ、１４Ａ…モータ本体、１４Ｂ…駆動軸、１６…装置上面ブロック、１６Ａ…貫通孔、１６Ｂ…拡径部分、１６Ｃ…排気孔、１８…周縁カバー、２０…吸引穴、２２…連通孔、３０…上シールリング、３２…下シールリング、Ｗ…被洗浄ワーク

Claims (4)

1. テーブル上面で被洗浄ワークを吸引保持しながら回転駆動されるワークテーブルと、
   前記ワークテーブルの下面に駆動軸の先端が固着されるとともに、前記駆動軸の先端より所定深さの吸引穴が形成され、該吸引穴の内側面には前記駆動軸の外側面と連通する連通孔が形成されている駆動モータと、
   ブロックの中央部分に前記駆動モータの駆動軸が嵌挿される上下方向の貫通孔が形成されており、該貫通孔の内側面には前記ブロックの外表面と連通する排気孔が形成されている装置上面ブロックと、
   前記装置上面ブロックの排気孔に接続される減圧手段と、
   を備え、
   前記吸引穴、前記連通孔、及び前記排気孔を介して前記ワークテーブル上面と前記減圧手段とが連通することにより、前記ワークテーブルの上面に被洗浄ワークを吸引保持しながら回転駆動可能となっていることを特徴とする基板の洗浄装置。
2. 前記装置上面ブロックの貫通孔の上下方向中央部分には、該貫通孔の内径より大きい内径の拡径部分が形成され、該拡径部分に前記排気孔が形成されている請求項１に記載の基板の洗浄装置。
3. 前記拡径部分の上端部に接するように上シールリングが嵌合され、前記拡径部分の下端部に接するように下シールリングが嵌合され、該上シールリング及び下シールリングの内径が前記駆動軸の外径と略等しい請求項２に記載の基板の洗浄装置。
4. 前記駆動モータの駆動軸には複数の排気孔が形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板の洗浄装置。
   

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