JP2007214459A - 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、円筒状の駆動軸１４Ｂがモータ本体１４Ａを貫通して設けられるとともに、ワークテーブルの下面に駆動軸の一端が固着されている駆動モータ１４と、駆動軸の他端が内部の密閉空間１８Ａに配されるとともに、密閉空間と外部とを連通させる排気孔１８Ｃが形成されている密閉容器１８と、密閉容器の排気孔に接続される減圧手段とを備える。駆動軸、密閉空間、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、円筒状の駆動軸がモータ本体を貫通して設けられるとともに、前記ワークテーブルの下面に前記駆動軸の一端が固着されている駆動モータと、前記駆動軸の他端が内部の密閉空間に配されるとともに、該密閉空間と外部とを連通させる排気孔が形成されている密閉容器と、前記密閉容器の排気孔に接続される減圧手段と、を備え、前記駆動軸、前記密閉空間、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、モータ本体を貫通する円筒状の駆動軸の一端がワークテーブルの下面に固着されるとともに、この駆動軸の他端が密閉容器内部の密閉空間に配されており、この密閉空間と外部とを連通させる排気孔が形成されているので、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、前記密閉容器には前記駆動軸の外径と略同一内径の貫通孔が設けられており、該貫通孔に前記駆動軸が嵌合されていることが好ましい。このように、貫通孔に駆動軸が嵌合されていれば、密閉容器と駆動軸とのシール性を良好にでき、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、前記密閉容器には貫通孔が設けられるとともに、該貫通孔の内側にはシールリングが配されており、該シールリングに前記駆動軸が嵌合されており、該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、貫通孔の内側にシールリングが配されていれば、密閉容器と駆動軸とのシール性を一層良好にできる。

すなわち、密閉容器は、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。

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、密閉容器１８と、周縁カバー２０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とよりなり、駆動軸１４Ｂがモータ本体１４Ａを貫通して設けられている。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の一端（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は、円筒状をなし、軸方向に貫通孔２４が形成されている。なお、駆動軸１４Ｂの貫通孔２４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の外径より若干大きく形成することが好ましい。

駆動軸１４Ｂの他端（下面）近傍の所定部分は、密閉容器１８の内部（密閉空間）１８Ａに配されている。また、密閉容器１８の上面はモータ本体１４Ａの下面に固定されている。すなわち、モータ本体１４Ａの下面には、密閉容器１８の貫通孔１８Ｂに駆動軸１４Ｂが嵌挿されるようにして密閉容器１８が固定されている。

この密閉容器１８の貫通孔１８Ｂの内径は、駆動軸１４Ｂの外径と略同一サイズともできるが、後述するシールリング３０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。

密閉空間１８Ａの内径は、後述するシールリング３０の外径と略同一サイズに形成されている。そして、密閉空間１８Ａの上端部に接するようにシールリング３０が嵌合されている。

このシールリング３０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、シールリング３０は、駆動軸１４Ｂの外周部分と密閉空間１８Ａ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、密閉容器１８の側面には、密閉空間１８Ａと密閉容器１８の外表面と連通する排気孔１８Ｃが形成されている。この排気孔１８Ｃには、図示しない減圧手段が接続される。

なお、図１では密閉容器１８が一体物として図示されているが、密閉空間１８Ａの加工やシールリング３０の挿入等の点より、実際の製作の際には、密閉容器１８を上下に２分割して形成することが好ましい。

以上の構成により、基板の洗浄装置１０において、貫通孔２４、密閉空間１８Ａ、及び排気孔１８Ｃ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２０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２０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２０の周縁部近傍には液排出孔２０Ａ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、貫通孔２４、密閉空間１８Ａ、及び排気孔１８Ｃ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とシールリング３０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

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、１８…密閉容器、１８Ａ…密閉空間、１８Ｂ…貫通孔、１８Ｃ…排気孔、２０…周縁カバー、２０Ａ…液排出孔、２４…貫通孔、３０…シールリング、Ｗ…被洗浄ワーク

Claims (3)

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、
   円筒状の駆動軸がモータ本体を貫通して設けられるとともに、前記ワークテーブルの下面に前記駆動軸の一端が固着されている駆動モータと、
   前記駆動軸の他端が内部の密閉空間に配されるとともに、該密閉空間と外部とを連通させる排気孔が形成されている密閉容器と、
   前記密閉容器の排気孔に接続される減圧手段と、
   を備え、
   前記駆動軸、前記密閉空間、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. 前記密閉容器には前記駆動軸の外径と略同一内径の貫通孔が設けられており、該貫通孔に前記駆動軸が嵌合されている請求項１に記載の基板の洗浄装置。
3. 前記密閉容器には貫通孔が設けられるとともに、該貫通孔の内側にはシールリングが配されており、該シールリングに前記駆動軸が嵌合されており、該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１に記載の基板の洗浄装置。
   

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