JP2007294490A - 基板の洗浄装置およびこれを用いた基板の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】必要以上にコストや手間をかけずに、基板面内で洗浄むらがなく、均一で高品質に基板を洗浄することができる基板の洗浄装置および基板の洗浄方法を提供する。
【解決手段】被洗浄基板をブラシで洗浄する枚葉式の洗浄装置であって、少なくとも、被洗浄基板を保持する保持具と、該保持具に保持された前記被洗浄基板を洗浄するブラシと、該ブラシが取り付けられ、該ブラシの少なくとも旋回位置と高さ位置を制御するサーボ駆動式アームと、該サーボ駆動式アームおよび前記ブラシとは独立して配設され、前記ブラシによる押圧力を測定する押圧力センサとを具備し、前記サーボ駆動式アームは、前記押圧力センサに所定の押圧力で押圧されたブラシの高さ位置を基準として、前記保持具に保持された被洗浄基板を所定の押圧力で押圧して洗浄する高さ位置に前記ブラシを自動的に配置できるものであることを特徴とする基板の洗浄装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体基板、マスク基板等の平坦または凹凸を有する基板の表面を、ブラシを用いて洗浄する装置およびこれを用いた基板の洗浄方法に関し、特に基板を洗浄するときのブラシの位置調整を行うことができる基板の洗浄装置および洗浄方法に関する。

半導体デバイス、液晶表示装置等の製造工程では、シリコンウエーハ等の半導体基板（半導体ウエーハ）やガラス基板に微細なパターン形成を行うために、所望のパターンが形成されたマスク基板を用いてフォトリソグラフィーが行われる。フォトリソグラフィー工程では、半導体ウエーハやガラス基板のみならず、マスク基板にパーティクル等が付着しているとパターン形成不良を引き起こしてしまうため、清浄な状態に保つ必要がある。

これらの基板を均一に洗浄するための装置として、例えば、洗浄するときのブラシの高さ位置を絶対的な基準で定めるものや、洗浄処理される基板（被洗浄基板）にブラシを押圧したときの押圧力を検知することができるセンサが、ブラシを制御するロボットに内蔵されており、該センサでブラシから基板への押圧力を検知しつつ、一定押圧力で基板を押圧しながら洗浄するようにブラシを制御することができる洗浄装置が開示されている（特許文献１、特許文献２参照）。

しかしながら、上記のような洗浄装置を用いて基板を洗浄した場合、必ずしもブラシの高さ位置を高精度に調整することができず、洗浄後の基板面内において洗浄むらが発生して洗浄精度の面で問題が生じてしまうことがあった。
また、上記の内蔵された押圧力を検知するセンサが壊れやすく、洗浄を行うことによってセンサを交換する頻度が高くなってしまい、コスト面においても問題が生じてしまうし、交換に要する手間や時間が余計にかかってしまう。

特開２００２−３１３７６５号公報 特開平１１−２１４３４３号公報

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、必要以上にコストや手間をかけずに、基板面内で洗浄むらがなく、均一で高品質に基板を洗浄することができる基板の洗浄装置および基板の洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、被洗浄基板をブラシで洗浄する枚葉式の洗浄装置であって、少なくとも、被洗浄基板を保持する保持具と、該保持具に保持された前記被洗浄基板を洗浄するブラシと、該ブラシが取り付けられ、該ブラシの少なくとも旋回位置と高さ位置を制御するサーボ駆動式アームと、該サーボ駆動式アームおよび前記ブラシとは独立して配設され、前記ブラシによる押圧力を測定する押圧力センサとを具備し、前記サーボ駆動式アームは、前記押圧力センサに所定の押圧力で押圧されたブラシの高さ位置を基準として、前記保持具に保持された被洗浄基板を所定の押圧力で押圧して洗浄する高さ位置に前記ブラシを自動的に配置できるものであることを特徴とする基板の洗浄装置を提供する（請求項１）。

このような枚葉式の基板の洗浄装置であれば、ブラシによる押圧力を測定する押圧力センサが、ブラシおよびブラシを取り付けたサーボ駆動式アームとは独立して配設されているため、押圧力を測定する際や被洗浄基板の洗浄中に押圧力センサにダメージが与えられることが当然なく、オーバーシュート等により押圧力センサが破損等してしまうことはないし、押圧力の測定も正確に行うことができる。従って、ブラシを高精度で洗浄位置に配置することができる。
また、押圧力センサに所定の押圧力で押圧されたブラシの高さ位置を基準として、保持具に保持された被洗浄基板を所定の押圧力で押圧して洗浄する高さ位置にブラシを自動的に配置できるものなので、例えば磨耗によりブラシの厚さが変化しても、高さ位置が自動補正されることになり、ブラシによって確実に所定の押圧力で押圧しながら基板を洗浄することが可能である。このため、常に一定の押圧力で洗浄することができ、洗浄不良を効果的に防止し、洗浄後の被洗浄基板を、基板面内において洗浄むらの発生が抑制された高品質のものとすることができる。
さらに、上記のようにアームに取り付けたブラシの旋回位置や高さ位置を制御するサーボ駆動式アームによって、ブラシを高さ方向や水平方向に自在に上下動や旋回させて洗浄するときの高さ位置等の所望の位置に自動的に配置することができる。これによって、人の手によりブラシの制御を行う場合と比べて格段に時間を短縮することができ、さらには正確に行うことができる。

なお、ここでいう所定の押圧力は、特に限定された値ではなく、用いたブラシの材質、被洗浄基板の材質や基板表面等の条件に従い、その都度適切な値に設定することができる。例えば被洗浄基板の表面に凹凸が形成されている場合、その凹凸を壊さない程度の押圧力の大きさであれば良い。このような押圧力は予め実験をして決めることができる。

このとき、前記押圧力センサと前記保持具は、両者の高さ位置関係が一定になるように治具を用いて調整して配設されたものであるのが望ましい（請求項２）。
このように、治具を用いれば正確に押圧力センサと保持具との高さ位置関係を一定にすることができる。このため、上述のようにして、押圧力センサに所定押圧力で押圧されたブラシの高さ位置を基準にブラシを洗浄する高さ位置に自動的に配置するときに、この洗浄する高さ位置を、例えば押圧力センサと保持具の高さ位置の差を用いて決める場合、保持具に保持された被洗浄基板を所定の押圧力で押圧して洗浄する高さ位置にブラシをより正確に配置することが可能であり、ブラシによって保持具に保持された基板を所定押圧力で押圧して洗浄することができる。

また、前記サーボ駆動式アームは、前記取り付けられたブラシを回転自在にできる回転機構を有するものであるのが好ましい（請求項３）。
このように、サーボ駆動式アームを、取り付けられたブラシを回転自在にできる回転機構を有するものとすることができ、ブラシを回転させることによってより効果的に基板の洗浄を行うことが可能である。

さらに、前記押圧力センサに所定の押圧力で押圧されたブラシの高さ位置が、予め設定された所定の高さ位置を下回ると作動するアラームを具備するものであるのが好ましい（請求項４）。
このようなアラームを具備するものであれば、例えば交換する必要があるほどに磨耗によりブラシが磨り減ってしまい、押圧力センサを押圧したときに上記の予め設定された所定の高さ位置を下回った場合にアラームが作動するので、ブラシ交換の時期を自動的に知ることができ、洗浄不良を生じさせることなく速やかに交換することができる。
なお、上記の所定の高さ位置は特に限定されるものではなく、例えば使用するブラシの種類や長さ等により適切な値を実験的にその都度設定することができる。

また、前記押圧力センサは、ロードセルであるのが好ましい（請求項５）
このように押圧力センサがロードセルであれば、簡便かつ正確にブラシによる押圧力を測定することが可能である。

そして、前記保持具は、非接触ワーク浮上式チャックとすることができる（請求項６）。
このように、保持具を非接触ワーク浮上式チャック（いわゆるベルヌーイチャック）とすることができ、洗浄時に基板に触れることなくエアーによって保持することができるので、基板を傷つけることがなくて良い。また、均一なブラシとの接触圧により、より適切にかつ効果的に洗浄を行うことができる。

また、前記保持具を回転するための回転機構をさらに有するものであるのが好ましい（請求項７）。
このように、保持具を回転するための回転機構をさらに有するものであれば、保持具に保持された被洗浄基板を洗浄時に回転させることができ、基板の洗浄をより効果的に行うことが可能である。

また、本発明は、上記の基板の洗浄装置を用いて基板を洗浄する方法であって、予め、前記押圧力センサを所定の押圧力で前記ブラシにより押圧し、該ブラシの高さ位置を測定し、該測定されたブラシの高さ位置を基準として被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置を算出し、該算出された被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置に、前記サーボ駆動式アームによって前記ブラシを自動的に配置することで、該ブラシにより前記保持具に保持された被洗浄基板を所定の押圧力で押圧して洗浄することを特徴とする基板の洗浄方法を提供する（請求項８）。

例えば、従来のように洗浄時のブラシの高さ位置を絶対的な基準で定めると、ブラシが磨耗によりその厚さが変化した場合などにおいては、洗浄時のブラシと保持具に保持された被洗浄基板との高さ位置関係が変動してしまい、ブラシが被洗浄基板を押圧する力が所定押圧力にまでとどかず洗浄不良等が生じてしまう。しかしながら、本発明のように、予め、押圧力センサを所定の押圧力でブラシにより押圧し、このときのブラシの高さ位置を測定し、該測定されたブラシの高さ位置を基準として被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置を算出し、該算出された被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置に、サーボ駆動式アームによってブラシを自動的に配置すれば、ブラシが磨耗等によって厚さが変化してしまった場合でも、確実に保持具に保持された被洗浄基板をブラシにより所定押圧力で押圧して洗浄することができる。このため、押圧力が一定のまま洗浄することができ、洗浄不良等が発生するのを効果的に抑制し、高品質に洗浄することが可能である。しかも、押圧力センサはブラシとは独立して配置されているので、センサを壊したり測定が不安定になることもないので、正確に高品質となる洗浄ができるとともに、低コストとなる。

このとき、前記被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置の算出を、洗浄する被洗浄基板ごとに毎回行うのが好ましい（請求項９）。
このように、被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置の算出を、洗浄する被洗浄基板ごとに毎回行えば、より正確にブラシの厚さ等の変化に対応することができ、より確実に被洗浄基板を所定押圧力で押圧して洗浄することができ、一層高い精度で均一に洗浄を行うことができる。

このように、本発明の基板の洗浄装置およびこれを用いた基板の洗浄方法によって、基板の洗浄時に、押圧力センサにダメージを与えることがないし、一定の押圧力で基板を押圧しながら洗浄することができるので、オーバーシュートなどによる押圧力センサの破損を防止するとともに、洗浄不良や基板面内において洗浄むらが発生するのを効果的に防止し、高品質に洗浄することが可能である。

以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
従来では、洗浄を高精度に行うのを目的に、例えば洗浄時のブラシの高さ位置を絶対基準で決めたり、ブラシを押圧したときの押圧力を検知することのできるセンサをブラシ側に内蔵するとともにブラシを制御するロボットを具備する洗浄装置を用いて、半導体基板やマスク基板を、上記センサによってブラシによる押圧力を検知しながら一定押圧力で押圧しつつ洗浄を行う方法がある。
しかしながら、このような基板の洗浄装置および洗浄方法では、例えば洗浄後の基板面内において洗浄むらが発生することがあり、品質面で問題が生じてしまう。
また、ブラシを制御するロボットに内蔵された上記センサが破損しやすく、交換頻度が高くなり、コスト面等で問題があった。

本発明者らが、基板の洗浄装置および洗浄方法について鋭意研究を重ねた結果、上記絶対基準ではブラシの磨耗等による厚さ変化等に対応できなかったり、上記ブラシを制御するロボットに内蔵されているためにセンサがダメージを受けやすくオーバーシュート等により破損してしまうことや、正確な測定が困難でブラシが被洗浄基板を押圧する押圧力が一定でなくなってしまって洗浄むら等が発生しやすくなることを発見した。

そこで、本発明では、ブラシの押圧力を測定する押圧力センサを、ブラシやブラシを制御するユニット（サーボ駆動式アーム）から独立して配置することによって、基板の洗浄を行っても従来のように押圧力センサがダメージを受けることなく破損するのを防止することができるとともに正確に押圧力を測定することを考え出した。
同時に、この独立して配設された押圧力センサを所定押圧力で押圧するブラシの高さ位置を基準に基板の洗浄位置にブラシを配置することにより、洗浄において基板を押圧する押圧力を常に一定のものとすることができ、洗浄精度を向上することができ、基板面内の洗浄むらの発生等を効果的に抑制することが可能であることを見出した。
そして、上記のようなブラシの制御をサーボ駆動式アームによって自動的に行えば、ブラシ制御にかかる時間等の面で効率化をはかることができ、しかも高精度で行えることを見出し、本発明を完成させた。

以下では、本発明の実施の形態について、図を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の枚葉式の基板の洗浄装置の一例を示す概略説明図である。図１に示すように、この洗浄装置１には、被洗浄基板２を洗浄するためのブラシ３を取り付けたサーボ駆動式アーム４が配設されている。また、被洗浄基板２を保持するための保持具５が配設されており、該保持具５は、保持具５を回転するための回転機構（保持具回転機構６）に取り付けられている。さらにはブラシ３による押圧力を測定するための押圧力センサ７が配設されている。そして、洗浄時に洗浄液等が飛散するのを防止するためにカップ１５やついたて１６が保持具５の周囲に配置されている。

以下、上記洗浄装置１の各構成要素について詳述する。
まず、ブラシ３について述べる。被洗浄基板２を洗浄するためのブラシ３は、その材質や形状等は特に限定されるものではなく、従来より用いられているいずれのものも用いることができ、洗浄する被洗浄基板２に対応して適宜用意することができる。以下に述べるサーボ駆動式アーム４の先端に取り付けられており、被洗浄基板２を洗浄することができるものであれば良い。

そして、上記のようなブラシ３を取り付けたサーボ駆動式アーム４について詳述する。例えば図１に示すように、サーボ駆動式アーム４は、これに備えられたサーボ機構１４を用いて旋回させたり、高さ方向に上下に自在に動かすことができるようになっている。これにより同時に、サーボ駆動式アーム４の先端に取り付けた上記のブラシ３の旋回位置および高さ位置を自由に制御することができる。

このサーボ機構１４について具体的に述べると、まず、モーター８ａを駆動させることにより、例えばボールネジを介して台座１１を上下動させることができる。これによってサーボ駆動式アーム４を上下動させることが可能になっている。また、サーボ駆動式アーム４の旋回は、モーター８ｂによってプーリを介してアーム軸４ａを回転することでサーボ駆動式アーム４を旋回させることが可能である。これらのモーター８ａ、８ｂは、その種類等特に限定されるものではないが、ブラシ３の旋回位置や高さ位置の微調整が可能なようにサーボモーターを用いるのが好ましい。また、これらの機構のみに限定されず、さらに他の機構を設けることにより、さらに自由にサーボ駆動式アーム４（ブラシ３）の位置を制御できるようにすることもできる。

また、このようなサーボ駆動式アーム４には、ブラシ３を回転自在にできる回転機構（ブラシ回転機構１２）が備えられている。例えば図１のモーター８ｃを配設することにより、プーリを介してブラシ３を回転させることができる。このモーター８ｃもその種類等は特に限定されるものではなく、被洗浄基板２を洗浄するときに、適切に洗浄することができるように回転数等を条件に応じて適宜設定することができるものであると良い。回転数等を微調整できるようなモーターであれば、様々な条件に対して細かく回転数を調整してブラシ洗浄することができて好ましい。このように、ブラシ回転機構１２はブラシ３を回転自在にできるものであれば良い。

そして、これらのモーター８ａ、８ｂ、８ｃは、例えばコンピュータ９とつながっており、それぞれを独立して自動制御することができる。これによって、サーボ駆動式アーム４に取り付けられたブラシ３が所望の旋回位置や高さ位置に配置され、洗浄時に所望の回転数で回転できるようになっている。また、例えばブラシ３の高さ位置や旋回位置は、コンピュータ９で認識されるようになっている。このような機構により自動的にサーボ駆動式アーム４ならびにブラシ３の位置等の制御を高精度で行うことができる。

また、洗浄液を供給するためのノズル１０がサーボ駆動式アーム４に配設されており、被洗浄基板２の洗浄時にブラシ３や洗浄部に向けて洗浄液を供給することができるようになっている。これによって、常に洗浄部に洗浄液を直接的に供給して被洗浄基板２をブラシ３と洗浄液により物理化学洗浄することができる。
このノズル１０や供給する洗浄液は特に限定されるものではなく、例えば従来使用していたものを用いることが可能である。被洗浄基板２等の条件に応じてその都度決定することができる。例えばノズル１０は、サーボ駆動式アーム４とは独立して配設された形態とすることもできる。

以上のようなサーボ駆動式アーム４は、サーボ駆動式アーム４に取り付けられたブラシ３の旋回位置や高さ位置を自在に調整できるものであれば良く、上述したサーボ駆動式アーム４の形態に限定されるものではない。コスト面や作業スペース等を考慮して自由に決定することができる。

次に保持具５について説明する。この保持具５は、被洗浄基板２をブラシ３を用いて押圧しながら洗浄する時に、被洗浄基板２を保持することのできるものであれば良く、特に限定されない。例えば、図１に示すようなピンとすることができる。
または、例えばベルヌーイチャックとすることができる。このベルヌーイチャックによれば、被洗浄基板２を保持具５に接触させることなくエアーによって保持することができるので、例えば被洗浄基板２が保持具５との接触等によって傷つくことを防ぐことができて好ましい。さらには、例えば洗浄時の被洗浄基板２の高さ位置に多少の誤差が生じた場合でも、エアークッション効果によってその誤差を吸収することができる。

そして、このような保持具５は、以下に述べる押圧力センサ７との高さ位置関係が一定になるように治具を用いて高さ位置を調整して配設されている。治具は保持具５と押圧力センサ７との高さ位置関係を正確に測定することができるものであれば良く、例えば押圧力センサ７上に設置できる形態に作製され、予め高さを正確に測定して調整した基準となるものであれば良い。そして、この治具の高さを基準にして保持具５を組み立て調整する。このように両者の高さ位置関係を治具を用いて一定にすることによって、保持具５で保持された被洗浄基板２の高さ位置と、コンピュータ９により設定されてサーボ駆動式アーム４で自動的に配置されたブラシ３の洗浄時の高さ位置とを一致させることができる。すなわち、所定の押圧力で被洗浄基板２をブラシ３で押圧して洗浄することができる。

また、保持具回転機構６を配設することができ、例えば上述したピン等の保持具５を回転させることが可能である。この保持具回転機構６は特に限定されるものではなく、洗浄時に保持具５をその軸のまわりに回転させることにより、該保持具５に保持された被洗浄基板２を回転させることができるものであれば良い。このような保持具回転機構６により、被洗浄基板２を効率良くブラシ洗浄することができる。

そして、このような保持具５の周りには、ついたて１６が配設されており、さらには例えば上下動させて配置位置を自由に決めることのできるカップ１５が設けられている。これらのカップ１５やついたて１６によって、洗浄時に洗浄液が周囲に飛散するのを防ぐことができ、洗浄液で他の機構が汚染されることや被洗浄基板２が再汚染されるのを効果的に防止することができる。

続いて押圧力センサ７について述べる。この押圧力センサ７は、サーボ駆動式アーム４を駆動させ、サーボ駆動式アーム４の先端に取り付けられたブラシ３を押しあてて、その押圧力を測定するためのものである。このようにブラシ３による押圧力を測定することができるものであれば良く、特に限定されない。例えばロードセルを用いることができ、種類等は実施条件に応じて適宜決定することができる。

そして、この押圧力センサ７は、ブラシ３や該ブラシ３が取り付けられたサーボ駆動式アーム４とは独立して配設されている。
上述したように、従来において、ブラシを取り付けたアームに内蔵されたセンサを有する洗浄装置によって、その内蔵されたセンサを用いてブラシによる被洗浄基板への押圧力を一定にしつつ洗浄を行う方法が開示されている。しかしながら、このようなアームにセンサを内蔵した従来の洗浄装置では、正確な測定ができない上に、オーバーシュート等によってセンサにダメージが与えられて壊れてしまい、センサの交換頻度が高くなってしまったり、洗浄が均一に行われず、洗浄むら等が発生してしまう。

一方、本発明の洗浄装置１では、上記の従来の洗浄装置とは異なって、ブラシ３による押圧力を測定する押圧力センサ７がブラシ３やサーボ駆動式アーム４とは別個に独立して洗浄チャンバーの底板上に配設されているために、ブラシの駆動機構等に影響されることなく正確な測定ができるし、洗浄時に押圧力センサ７がダメージを受けるようなことがなく、破損等による交換頻度を著しく下げることができる。
また、ブラシ３による押圧力を別ステージで測定することができるため、それを基にして洗浄位置を決めるので常に一定の押圧力で押圧して洗浄でき、洗浄むらの発生を防止することが可能である。

上記保持具回転機構６や押圧力センサ７は、コンピュータ９に接続されている。そして、保持具５の回転数を調整したり、押圧力センサ７からの押圧力の測定結果を処理して、例えばサーボ駆動式アーム４（ブラシ３）の高さ位置や旋回位置を自動制御することができる。予めプログラムを組んでおくことにより、このコンピュータ９によって所定の押圧力検出位置から被洗浄基板２の洗浄のための所望の高さ位置等にブラシ３等を自動的に制御することが可能である。

また、コンピュータ９に接続してアラーム１３が配設されている。これにより、被洗浄基板２を洗浄するブラシ３の磨耗の度合いが例えばある一定値以上に大きくなった場合に、ブラシ３の交換の必要性を知らせることができる。具体的には、洗浄前にブラシ３を所定の押圧力で押圧力センサ７に押圧した時に、そのブラシ３の高さ位置が予め設定された所定の高さ位置を下回ったとき、すなわち、磨耗によりブラシ３が過剰に磨り減ってしまっているときにアラーム１３が作動するようにする。したがって、磨耗等で劣化したブラシ３により被洗浄基板２が洗浄されてしまうことを予防することができ、洗浄の品質が低下するのを未然に防止できる。アラーム１３の種類は限定されず、上記のように設定した通りに確実に作動するものであれば良い。また、アラームの作動条件も上記のような条件に特に限定されるものではなく、その都度設定することができる。

以上のような本発明の基板の洗浄装置１によって、サーボ駆動式アーム４に取り付けられたブラシ３の旋回位置や高さ位置等を自動的に制御することができる。また、ブラシ３やサーボ駆動式アーム４とは別に押圧力センサ７を配設しているため、被洗浄基板２を押圧する力を正確に測定することができる。そして、このような洗浄装置１を用い、所定の押圧力で押圧されたブラシ３の高さ位置を基準として、洗浄する高さ位置にブラシ３を自動的に配置することができ、保持具５に保持された被洗浄基板２を所定の押圧力で押圧しながら洗浄することが可能である。このため、被洗浄基板を短時間で高品質に洗浄することができ、生産効率や品質の向上を図ることができる。

次に、上記本発明の洗浄装置１を用いて基板を洗浄する方法の一例について述べる。
まず、被洗浄基板２を保持具５にセットする前に、ブラシ３を先端に取り付けたサーボ駆動式アーム４を駆動させて、ブラシ３が押圧力センサ７の上方にくるように旋回させた後、サーボ駆動式アーム４を下降させて、ブラシ３を押圧力センサ７に当接させて押圧が加わるようにする。ブラシ３の押圧力を押圧力センサ７で測定し、予め設定しておいた所定の押圧力で押圧力センサ７をブラシ３が押し当てるようにする。

上記の所定の押圧力で押圧力センサ７を押圧するブラシ３の高さ位置がコンピュータ９等により測定される。
このとき、上述したように、ブラシ３の高さ位置が、所定の高さ位置を下回る場合、ブラシ３の磨耗の度合いが高いとして、交換を促すためにアラーム１３が作動するようになっている。

このようにして所定の押圧力で押圧力センサ７を押圧するブラシ３の高さ位置を測定後、その高さ位置が所定の高さ位置を下回ることなく正常とされる範囲内であれば、一旦サーボ駆動式アーム４を駆動してブラシ３を上昇および旋回させて例えばスタート時の位置に戻す。なお、上記測定時のブラシ３の高さ位置は、例えばコンピュータ９によって記憶させておくことができる。
そして、このように、サーボ駆動式アーム４をスタート時の状態に戻させるのは、この後に、被洗浄基板２をチャンバー内に導入して保持具５に保持させるため、その邪魔にならないようにするためである。このような場合のサーボ駆動式アーム４の旋回や上昇位置は数値制御され、正確に元の位置に戻ることができる。
なお、本発明を実施して洗浄する被洗浄基板２は特に限定されず、例えばシリコン基板やマスク基板等を洗浄することができる。表面が平坦であっても良いし、デバイスパターン等の凹凸を有する基板とすることもできる。

次に、上記のような被洗浄基板２を搬入して保持具５により保持させた後、一旦逃がしていたサーボ駆動式アーム４を再び旋回させ、今度は洗浄する高さ位置にまで下降させる。この洗浄する高さ位置は、先に押圧力センサ７に所定の押圧力で押圧し、コンピュータ９に記憶されたブラシ３の高さ位置を基準として算出されたものである。具体的には、例えば、上述したように、治具を用いて一定に調整された押圧力センサ７と保持具５との高さ位置関係を用いて算出した値である。すなわち、押圧力センサ７に所定の押圧力で押圧したブラシ３の高さ位置に、押圧力センサ７と保持具５との高さ位置における差を加えて算出した値である。
このような高さ位置に、サーボ駆動式アーム４によりブラシ３を自動配置するので、保持具５に保持された被洗浄基板２をブラシ３で正確に所定の押圧力で押圧して洗浄することが可能である。

そして、上記のようにしてブラシ３を洗浄する高さ位置に配置し、被洗浄基板２を洗浄するときに、ノズル１０から洗浄液を供給することにより物理化学洗浄を行うことができる。また、ブラシ回転機構１２によりブラシ３を回転させたり、保持具回転機構６により保持具５および被洗浄基板２を回転させながら洗浄を行うことが可能である。もちろん、ブラシ３や、保持具５を回転させずに洗浄を行っても良い。
さらに、このときサーボ駆動式アーム４を旋回等させたり、他の機構を用いてサーボ駆動式アーム４を動かしてブラシ３を被洗浄基板２上を移動させながら全面を洗浄することができる。
また、洗浄時には、カップ１５を洗浄する高さ位置より上、すなわち保持具５に保持された被洗浄基板２の高さ位置より上にまで上昇させることにより、洗浄液等の飛散を防止することができる。

なお、上述した被洗浄基板２を洗浄するときのブラシ３の高さ位置の算出は、被洗浄基板を数枚ごと等の所定の枚数ごとに行うこともできるし、洗浄する被洗浄基板２ごとに毎回行うこともできる。これは、求める洗浄の品質や、コストや作業時間等に応じて適宜決定することができる。例えば、被洗浄基板２を変えるたびに上記洗浄するときのブラシ３の高さ位置の算出に伴う一連の作業を行うのであれば、１枚ごとのブラシ３の磨耗量により適切に対応することができ、各被洗浄基板２をさらに確実に所定押圧力で押圧しながら均一に洗浄することが可能である。

以上のようにして、本発明の洗浄方法により、例えばブラシ３等の磨耗による変化により適切に対応することができ、被洗浄基板２を所定の押圧力で押圧して洗浄することが可能である。洗浄不良や、洗浄後の被洗浄基板２において洗浄むらが発生するのを効果的に防止し、高品質に洗浄することができる。さらに押圧力センサ７が破損するようなこともない。

以下に本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例）
本発明の基板の洗浄装置１を用いて１０００枚のシリコンウエーハのブラシ洗浄を行った。なお、洗浄するときのブラシの高さ位置の調整は１枚ごとに行った。
このような本発明の洗浄方法によりシリコンウエーハを洗浄したところ、洗浄不良等は見られず、高品質に洗浄することができた。また、押圧力センサに破損等は見られなかった。
さらに、このような基板の洗浄を３ヶ月行ったが、同様に洗浄不良等が見られることはなく、また押圧力センサも破損せずにセンサの交換を要しなかった。

（比較例）
上述の押圧力センサをブラシ側に配置した従来の基板の洗浄装置を用い、実施例１と同様のシリコンウエーハ１０００枚を洗浄した。
この従来の洗浄方法で洗浄したシリコンウエーハにおいては、１０００枚中２７枚に洗浄不良が確認された。また、３ヶ月間同様にして洗浄し続けたところ、３％程度の割合で洗浄不良が確認され、さらにはこの間押圧力センサが１度破損してしまい、交換する必要が生じ、交換後の高さ調整にも長時間を要した。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明の基板の洗浄装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…本発明の基板の洗浄装置、 ２…被洗浄基板、 ３…ブラシ、
４…サーボ駆動式アーム、 ４ａ…アーム軸、 ５…保持具、
６…保持具回転機構、 ７…押圧力センサ、
８ａ、８ｂ、８ｃ…モーター、 ９…コンピュータ、
１０…ノズル、 １１…台座、 １２…ブラシ回転機構、 １３…アラーム、
１４…サーボ機構、 １５…カップ、 １６…ついたて。

Claims (9)

1. 被洗浄基板をブラシで洗浄する枚葉式の洗浄装置であって、少なくとも、被洗浄基板を保持する保持具と、該保持具に保持された前記被洗浄基板を洗浄するブラシと、該ブラシが取り付けられ、該ブラシの少なくとも旋回位置と高さ位置を制御するサーボ駆動式アームと、該サーボ駆動式アームおよび前記ブラシとは独立して配設され、前記ブラシによる押圧力を測定する押圧力センサとを具備し、
   前記サーボ駆動式アームは、前記押圧力センサに所定の押圧力で押圧されたブラシの高さ位置を基準として、前記保持具に保持された被洗浄基板を所定の押圧力で押圧して洗浄する高さ位置に前記ブラシを自動的に配置できるものであることを特徴とする基板の洗浄装置。
2. 前記押圧力センサと前記保持具は、両者の高さ位置関係が一定になるように治具を用いて調整して配設されたものであることを特徴とする請求項１に記載の基板の洗浄装置。
3. 前記サーボ駆動式アームは、前記取り付けられたブラシを回転自在にできる回転機構を有するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板の洗浄装置。
4. 前記押圧力センサに所定の押圧力で押圧されたブラシの高さ位置が、予め設定された所定の高さ位置を下回ると作動するアラームを具備するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。
5. 前記押圧力センサは、ロードセルであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。
6. 前記保持具は、非接触ワーク浮上式チャックであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。
7. 前記保持具を回転するための回転機構をさらに有するものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の基板の洗浄装置を用いて基板を洗浄する方法であって、予め、前記押圧力センサを所定の押圧力で前記ブラシにより押圧し、該ブラシの高さ位置を測定し、該測定されたブラシの高さ位置を基準として被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置を算出し、該算出された被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置に、前記サーボ駆動式アームによって前記ブラシを自動的に配置することで、該ブラシにより前記保持具に保持された被洗浄基板を所定の押圧力で押圧して洗浄することを特徴とする基板の洗浄方法。
9. 前記被洗浄基板を洗浄するときのブラシの高さ位置の算出を、洗浄する被洗浄基板ごとに毎回行うことを特徴とする請求項８に記載の基板の洗浄方法。
   

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