JP2007311446A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のカップ部材により複数の洗浄液の排水経路を形成した洗浄装置において、所望の排水経路を簡単な操作で直接形成する。
【解決手段】容器３内に被洗浄基板２を水平状態で保持して回転させるテーブル１９と、被洗浄基板２に所望の洗浄液を供給する複数の上部ノズル３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄと、被洗浄基板２の洗浄廃液を所望の排水口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅに分別排水する排水機構を備える。排水機構は同心円状に配された複数のカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄと、複数のカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを選択的に動作させる駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄで構成されている。駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、リング状の複数の回転テーブル８１、９１の各々に形成されたカム８２、８３、９２、９３と、このカム８２、８３、９２、９３上を摺動する駆動軸１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば半導体基板、液晶ガラス基板、磁気ディスクなどの精密基板を洗浄するための洗浄装置に関する。

半導体デバイス、液晶ディスプレイ、磁気ディスクなどの精密基板の製造において、精密基板の汚染を防止することは、歩留向上やデバイスの信頼性向上のために不可欠である。したがって、従来から製造過程において上記精密基板が汚染されることを防止するため、製造工程、製造装置、製造環境の改良が行なわれてきた。また、汚染防止技術が改良されても、実際には汚染を完全に防止することは不可能であるため、汚染を除去するための洗浄技術が種々提案されている。
洗浄技術としては、近年の半導体ウェハの大口径化および清浄度の高いウェハを得るため、また洗浄液の節約、洗浄装置の省占有面積を実現するため、枚葉式の精密基板洗浄装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。
特許文献１における洗浄装置は、主にスピンテーブルと、薬液注入機構と、スピンテーブルの周囲を囲って薬液を補集するカップ部材から構成されており、スピンテーブル上にウェハの周縁部をアームの先端で均等に支持してウェハが固定されている。薬液注入機構は、ウェハの表面に上方から薬液やリンス水等の洗浄液を噴霧する走査式ノズルを備えており、カップ部材には排水ドレインおよび排気吸引ドレインが設けられており、その上部内面がスピンテーブル上のウェハ表面を含む水平面に対して下方に行くに従って拡径するように傾斜している。
特開２００１−１７６８３１号公報（（００２５）〜（００２８）および図１など）

ところで、一般に精密基板の洗浄は、洗浄に酸、アルカリ、有機溶剤などの洗浄液や純水などの複数の液体を用いるため、洗浄装置はこれらの複数の液体による洗浄を順次行う必要がある。
特許文献１における精密基板洗浄装置は、精密基板をスピンテーブル上に支持し、薬液注入機構から洗浄液を注入してスピンテーブル上の精密基板を洗浄後、洗浄液をカップ部材で補修する構成であるが、複数の洗浄液で順次洗浄する場合に精密基板洗浄後の洗浄水の分別排水、分別回収を考慮すると、カップ部材が１つしか設けられていないので、精密基板洗浄装置を洗浄液の種類に応じて複数個用意し、各精密基板洗浄装置で異なる洗浄液により洗浄を順次行う必要がある。したがって、洗浄装置全体の規模が大きくなるという課題がある。

本発明はこのような課題を解決するもので、１つのスピンテーブルに対して複数のカップ部材を設け、複数のカップ部材の移動により複数の洗浄液の各々に対応した排水経路を形成して、洗浄装置の全体構成を簡単にすることを目的とする。
また、簡単な操作で複数の洗浄液の種類に応じた所望の排水経路を簡単な操作で直接形成して、複数の洗浄液を所望の排水通路に分別排水することを目的とする。

請求項１記載の本発明の洗浄装置は、半導体基板、液晶ガラス基板、磁気ディスクなどの被洗浄基板を容器内にて洗浄する洗浄装置であって、前記被洗浄基板を保持するとともに回転させる回転保持機構と、前記被洗浄基板に所望の洗浄液を供給する複数の洗浄ノズルと、前記被洗浄基板の洗浄廃液を所望の排水系に分別排水する排水機構と、同心円状に配された複数のカップ状誘導壁と、複数の前記カップ状誘導壁を動作させる駆動手段とを備え、前記駆動手段によって同じタイミングで複数の前記カップ状誘導壁を動作可能とすることを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の洗浄装置において、隣接する前記カップ状誘導壁間の間隙により複数の排水通路を形成し、解放する前記排水通路以外の前記排水通路を閉塞したままで前記カップ状誘導壁の動作を前記駆動手段によって行うことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の洗浄装置において、前記駆動手段を、リング状の複数の回転テーブルと、複数の前記回転テーブルの各々に形成されて前記回転テーブルの回転位置に応じて高さが異なるカムと、前記回転テーブルを回転させるモータと、一端が前記カップ状誘導壁に連結されて他端が前記カム面に接する駆動軸とで構成し、前記モータの回転により前記回転テーブルを回転させて前記駆動軸を前記カム面で摺動させることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の洗浄装置において、前記回転保持機構を、前記容器内に配置されて前記被洗浄基板を保持するテーブルと、前記テーブルを回転させる回転軸と、前記回転軸を保持する流体軸受けとによって構成することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の洗浄装置において、前記洗浄液が、酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤、これらに界面活性剤を添加した洗浄液、機能水、オゾン水および超純水から選択されたいずれかであり、前記排水機構はこれらの洗浄液の種類に応じて分別することを特徴とする。

本発明によれば、被洗浄基板を保持するテーブルに対して複数のカップ部材を設け、複数のカップ部材により複数の洗浄液の各々に対応した排水経路を形成することにより、洗浄装置の構成を簡単にし、かつ、簡単な操作で複数の洗浄液の種類に応じた所望の排水経路を、他の排水経路を閉塞したままで形成することで、複数の洗浄液が混ざることなく所望の廃液通路に分別廃液することができる。

本発明の第１の実施の形態による洗浄装置は、被洗浄基板を保持するとともに回転させる回転保持機構と、被洗浄基板に所望の洗浄液を供給する複数の洗浄ノズルと、被洗浄基板の洗浄廃液を所望の排水系に分別排水する排水機構と、同心円状に配された複数のカップ状誘導壁と、複数のカップ状誘導壁を動作させる駆動手段とを備え、駆動手段によって同じタイミングで複数のカップ状誘導壁を動作可能とするものである。本実施の形態によれば、洗浄装置の構成を簡単にし、かつ、簡単な操作で複数の洗浄液を所望の廃液通路に分別廃液することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による洗浄装置において、隣接するカップ状誘導壁間の間隙により複数の排水通路を形成し、解放する排水通路以外の排水通路を閉塞したままで前記カップ状誘導壁の動作を駆動手段によって行うものである。本実施の形態によれば、簡単な構造および操作で複数の洗浄液の各々に対応した廃液通路を形成することができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による洗浄装置において、駆動手段を、リング状の複数の回転テーブルと、複数の回転テーブルの各々に形成されて回転テーブルの回転位置に応じて高さが異なるカムと、回転テーブルを回転させるモータと、一端がカップ状誘導壁に連結されて他端がカム面に接する駆動軸とで構成し、モータの回転により回転テーブルを回転させて駆動軸をカム面で摺動させるものである。本実施の形態によれば、複数のカップ状誘導壁を簡単な構成および操作で選択的に動作させることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による洗浄装置において、容器内に配置されて被洗浄基板を保持するテーブルと、テーブルを回転させる回転軸と、回転軸を保持する流体軸受けとによって構成するものである。本実施の形態によれば、流体軸受けを高真空に対応した無発塵とすることができるとともに、流体軸受けからのパーティクルや外気混入を防止した流体軸受け封止を実現することができるので、被洗浄基板の雰囲気を外気混入がない無発塵とすることができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態による洗浄装置において、洗浄液を酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤、これらに界面活性剤を添加した洗浄液、機能水、オゾン水および超純水から選択されたいずれかとし、排水機構をこれらの洗浄液の種類に応じて分別する構成にしたものである。本実施の形態によれば、簡単な操作で複数の洗浄液を所望の廃液通路に分別廃液することができる。

以下、本発明の実施例について、図面とともに詳細に説明する。
図１は本発明の実施例にかかる洗浄装置の一構成例を示した断面構成図である。本発明における洗浄装置は、いわゆる酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤、これらに界面活性剤を添加した洗浄液、機能水と呼ばれる極少量ガスを超純水に溶解させた洗浄液やオゾン水、または超純水を複数種類使用して複数段階の洗浄を行う洗浄装置である。
洗浄装置１は、被洗浄基板２を容器３内に配置し、更に、外気から遮断して容器３内の雰囲気を測定する雰囲気成分計測器４と、雰囲気を制御するための雰囲気制御手段とが配置されている。雰囲気制御手段は、ガス供給手段５およびガス排気手段６、７によって構成され、容器３内の雰囲気を制御する。容器３内の雰囲気としては、圧力、温度、濃度など任意であるが、自然酸化膜形成には、酸化種である酸素と大気中に含まれる水分が相互作用を起こしていること、精密基板をクリーンルーム内雰囲気に暴露しないで容器３内で搬送する際に、充填する不活性ガスの制御には、酸素濃度、水分濃度の制御が重要な因子の一つとして挙げられること、および、自然酸化膜形成の過程において、水分が存在する雰囲気においても酸化種である酸素濃度が低濃度であれば、自然酸化膜形成が抑制されることから、容器３内の雰囲気の制御は酸素濃度の制御が好適であり、雰囲気成分計測器４としては酸素濃度計が好適である。

ガス供給手段５は、減圧弁５Ａ、マスフローコントローラ５Ｂ、およびバルブ５Ｃで構成されており、容器３内に不活性ガスを供給する。ガス供給手段５は、単一ガスの供給手段であり、不活性ガスとしては窒素やアルゴンなどが好ましいが、被洗浄基板２の種類、洗浄目的に応じてガス種は任意に選択可能であり、また単一ガスではなく混合ガスとしても良い。ガス供給手段５から供給されるガスは、シャワープレート１５から容器３内に導入される。シャワープレート１５は、被洗浄基板２の被洗浄面に対向した部位からガスを均一に供給するように、被洗浄基板２の被洗浄面と対向する位置に配置され、詳細には内径０．５ｍｍの孔を１００個有している。なお、シャワープレート１５の大きさは、被洗浄基板２とほぼ一致していることが好ましいが、被洗浄基板２に対してガスの均一な供給を実現するためにその形状、内径、孔数を決定すればよく、上記の構成に限定されない。
なお、ガス供給手段５として、減圧弁５Ａ、マスフローコントローラ５Ｂ、バルブ５Ｃによる一般的なガス流量制御系の組合せを説明したが、圧力制御による流量制御でも十分に対応可能であり、ガス流量制御系を構築する部材については上記組合せに限定されるものではなく、また供給配管についてはガス滞留部を削減することが好ましい。

ガス排気手段６はバルブ６Ａとバルブ６Ａの下流に設けられた真空ポンプ６Ｂから構成されて真空排気を行うガス排気系であり、ガス排気手段７はバルブ７Ａで構成されて一般排気を行うガス排気系であり、バルブ６Ａとバルブ７Ａにより排気系を切り替えることが可能となっている。ガス排気手段６および７の排気配管は効率的なガス置換を行うため、ガス滞留部を削減することが好ましい。また、排気口は、流体の均一な流れを作り出すため、同心円に沿って配置することが好ましく、また真空排気と一般排気の排気口を分けて配置しても良い。
雰囲気成分計測器４は容器３内の雰囲気成分を計測し、圧力計測器１０は容器３内の圧力を計測する。

容器３の下方ほぼ中央部から容器３内に筒状固定軸１６が挿入されており、この筒状固定軸１６に流体軸受け１７を介して回転支持部材１８が筒状固定軸１６を中心にして回転自在に支持されている。この回転支持部材１８の上端部には、被洗浄基板２を水平状態で保持するテーブル１９が連結されており、下端部には、これを囲繞するように駆動モータ２０が配置されている。駆動モータ２０によって回転支持部材１８を回転すれば、テーブル１９を介して被洗浄基板２を回転できるようになっている。筒状固定軸１６、流体軸受け１７、回転支持部材１８、テーブル１９および駆動モータ２０は、本発明でいう回転保持手段に相当する。
この回転保持手段には不活性ガスを供給するガス供給手段２１が連結されており、ガス供給手段２１から供給される不活性ガスにより回転保持手段からの外気混入を防止する。ガス供給手段２１は、ガス供給手段５と同様に、減圧弁２１Ａ、バルブ２１Ｂ、マスフローコントローラ２１Ｃを有する一般的なガス流量制御を行うための組合せで構成されるが、圧力制御による流量制御でも十分に対応可能である。またガス供給配管についてはガス滞留部を削減することが好ましい。また、図１では、ガス供給口は筒状固定軸１６と流体軸受け１７を封止、固定している２箇所に配置しているが、この部位についてもそれに限定されるものではない。
なお、回転保持手段におけるガス排気はガス排気手段６および７と兼用している。これにより、容器３の加工工程数を削減して製作コストの削減を行っているが、この手法についてもそれに限定されるものではなく、ガス供給系統数に応じたガス供給手段２１を配置し、回転保持手段に配置したガス供給手段２１専用のガス排気手段を配置しても良い。また、基板を回転させる手段として、回転支持部材１８を直接駆動モータ２０によって回転させる構成としたが、それに限定されるものではなく、回転支持部材１８にプーリーを連結し、これを被駆動側タイミングプーリーとして回転させるなどの基板を回転させることができる他の構成でも良い。

ところで、本実施例のように装置外部に配置された回転機構は、一般的にベアリングのような流体軸受けを介して固定軸に回転支持部材が配置されており、パーティクルや外気混入を防ぐことは容易ではない。そこで、流体軸受け１７として真空装置などで用いられる磁気シールユニットと呼ばれる磁性流体と強力マグネットの組合せにより、高真空に対応した無発塵の回転軸シール方式の流体軸受けを採用することで、パーティクルや外気混入を防止した回転軸の流体軸受け封止も可能である。
この場合、洗浄装置１の容器３内の圧力が大気圧より小さいと大気成分が磁性流体中を拡散して洗浄装置１内に侵入するおそれがあり、これにより自然酸化膜形成が行われることがある。これを防止するためには、容器３内の圧力をＶ１、流体軸受け１７の圧力をＶ２、大気圧をＶ３としたとき、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３となるように圧力を調整すればよい。あるいは、流体軸受け１７の大気側の位置に予備室を設け、この予備室の圧力を洗浄装置１の室内圧力より小さい圧力とすればよい。
磁気シールユニットで使用される磁性材料は、一般的に耐食性に優れていないため、回転軸の流体軸受け封止に磁気シールユニットを採用する場合には、酸やアルカリなどの洗浄液蒸気（ミスト）の存在する洗浄装置雰囲気から磁気シールユニットを保護するために別途ガス供給手段とガス排気手段を具備させることが好ましい。

容器３の下方には、酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤などの薬品洗浄液を別々に排水する排水口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄおよび機能水、オゾン水、超純水などの洗浄水を排水する排水口２２Ｅが設けられている。そして、それぞれの排水口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅへ所望の洗浄廃液を誘導させるために、同心円状に配された複数のカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが配置されている。カップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄは、カップ形状を伏せた状態で配置されており、中心部に形成した開口内にテーブル１９が配置されている。各カップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの間に隙間を形成することにより排水通路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅを形成する。なお、これらの排水通路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅによってガス排気通路も形成される。図１においては、カップ状誘導壁１１Ａとカップ状誘導壁１１Ｂとの間の排水通路１２Ｂが解放され、その他の排水通路１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅは閉塞された状態を示している。カップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄは使用する洗浄液の種類に応じて少なくとも３段配置される。

カップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの下部には、カップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを動作させるための駆動軸１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄが設けられている。これらの駆動軸１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄによって駆動される。駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄによって駆動軸１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄを動作させてカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを動作すれば、いずれかの排水通路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅが解放され、所望の洗浄廃液を所望の排水系に誘導できるようになっている。駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、例えば独立制御が可能な別々のモータや、メカシリンダを駆動装置として用いることができる。駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとして別々のモータやメカシリンダを用いることで、例えば排水通路１２Ａの解放状態から排水通路１２Ｃの解放状態への切り換え動作時に、排水通路１２Ｂを解放することなく行うことができる。
排水口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅと排水通路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅは、本発明でいう排水機構に相当する。本実施例では、それぞれの排水系の区画に、廃液が排気系に混入しないように、排気口８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅを排水口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅよりも高い位置に設けて、排水系からの外気混入を防止している。排気口８Ａはガス排気手段７（通常排気）に連結され、排気口８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅはガス排気手段６（真空排気）に連結され、バルブ６Ａ、７Ａで真空排気／通常排気の切換えを可能にしている。なお、ガス排気手段６、７の代わりに排水系からの外気混入防止専用のガス排気手段を別に配置してもよい。

洗浄液は、例えばカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ間の隙間の排水通路１２Ｂから排水口２２Ｂに排水される。このときカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ間の隙間を大きくすると排水しやすいが、この隙間が大きいと、大気や排気ガスがこの隙間を通って洗浄装置１の容器３内に逆流するおそれがある。そこで、本実施例においては、それぞれの排水通路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅを、テーブル１９から径方向に延びた流路断面が大きい上流側通路と、上流側通路から急激に下方に屈曲した流路断面が小さい下流側通路で構成している。なお、下流側通路は、例えばカップ状誘導壁１１Ａの垂直部と、カップ状誘導壁１１Ｂの垂直部との間に形成される隙間に、リング状に形成されている。したがって、排水通路１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅによって形成される不活性ガス通路は下流側通路において絞られてその流路断面は上流側通路の流路断面より小さくなる。
一般に、ガス流路においては、ガス流路の断面積が大きいとガス流速は小さく、断面積が小さいとガス流速は大きい。したがって、絞られた下流側通路におけるガス流速は、上流側通路におけるガス流速より大きい。このときの下流側通路に流れるガス流速を最大になるように流路断面の設計を行うことにより、排気を効率的に、かつ逆流することを防止することができる。
一般に、ガス流は流路断面積が一定のとき、速度が小さいと層流になり、速度が大きくなるにつれて中間流から乱流に変化する。乱流、層流の指標としてはレイノルズ数が知られている。そこで、上流側通路及び下流側通路のガス流速を中間流から層流になるように、かつ下流側通路のガス流速が最大になるように流路断面を設計することが好ましい。

前述したように、回転駆動における駆動部の封止手段は磁気シールユニット方式の流体軸受け１７が有効であるが、駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄおよび駆動軸１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄによる駆動機構では、ベローズ方式のように駆動部分をバネ状の薄板ジャバラ構造の管で周覆封止を行う封止手段が有効である。
なお、排水系においては、一般的に生活排水配管に用いられるＵ字配管のような排水トラップを配置することが好ましく、また万一外気が混入した際にも効率的に排気、排水が可能なように滞留部を削減することが好ましい。
また、排水口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅと排気口８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅを兼用することもできるが、洗浄時に大量の洗浄液を使用した場合には、排水口２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅに洗浄液が滞留して洗浄装置１内の圧力が変動する恐れがあるため、洗浄装置１内の圧力を保持する機構を配置するなど対策を講じる必要がある。
なお、本実施例における排水系は、酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤などの薬品洗浄液の配水系と機能水、オゾン水、超純水などの洗浄水排水系の中から５系統の分別排水を示しているが、３系統、４系統、又は６系統以上とすることもできる。

つぎに、洗浄液噴射手段について説明する。
容器３内には、洗浄液供給管３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄが配置されている。洗浄液供給管３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄは、回転支持部３４に連結された洗浄液噴射アーム３５の上部に固定され、被洗浄基板２の上方に位置するように上部ノズル３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄに連結されている。回転支持部３４の下方には、駆動モータ３８が配置されており、駆動モータ３８を駆動させることにより、回転支持部３４を中心にして洗浄液噴射アーム３５が被洗浄基板２の上部を円弧動作するようになっている。そして、洗浄液供給管３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄから洗浄液を供給すれば、上部ノズル３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄから、被洗浄基板２の被洗浄面に向けてそれぞれ所望の洗浄液を噴射できるようになっている。これら洗浄液供給管３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、上部ノズル３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、回転支持部３４、洗浄液噴射アーム３５および駆動モータ３８は、本発明でいう洗浄液噴射手段に相当する。この洗浄液噴射手段にガス供給手段３１を連結させ、洗浄液噴射手段の回転支持部３４近傍のガス滞留を減少させるとともに、効率的なガス置換および清浄な洗浄液噴射機構の雰囲気を制御する。
ガス供給手段３１は、ガス供給手段５と同様に、減圧弁３１Ａ、バルブ３１Ｂ、マスフローコントローラ３１Ｃを有する一般的なガス流量制御を行うための組合せで構成されるが、圧力制御による流量制御でも十分に対応可能である。またガス供給配管についてはガス滞留部を削減することが好ましい。また、ガス供給口も回転支持部３４近傍の洗浄装置１側面に配置しているが、この部位についてもそれに限定されるものではない。
ガス供給手段３１から供給されたガスの排気手段は、排気口８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅに連結されたガス排気手段６、７により行うが、この場合もガス排気手段６、７の代わりにガス供給手段３１専用のガス排気手段を別に配置してもよい。

本実施例における洗浄液供給については４系統の洗浄液供給系を示しているが、２系統や３系統でもよく、また５系統以上に洗浄液供給系統が増えた場合においては、必要数に応じて洗浄液供給管を配置し、洗浄液噴射アーム３５上部に供給配管を固定し、必要数に応じて上部ノズルを配置するだけで良く、また液噴射系統を分ける必要がある場合には液噴射アームを増設可能であるため、洗浄液供給管数、液噴射アーム数、上部ノズル数は任意である。
なお、ガス供給手段５、ガス供給手段２１およびガス供給手段３１は別々に設ける代わりに一体構成として兼用し、必要ガス総流量を削減するとともに、容器３の加工工程数削減によりランニングコストの削減および製作コストの削減を図ることができる。
また、効率的な洗浄装置雰囲気の制御を実現するため、洗浄装置１は、ガス供給口、ガス排気口、洗浄液供給口、排水口、雰囲気計測用窓、圧力計測用窓以外に外部と通じる口や窓は設けておらず、外部と遮断された密閉構造とすることが好ましい。したがって、洗浄装置上板、外壁、下板など洗浄装置外観を構築する部材はすべてＯリングや樹脂パッキンやメタルＣリングなど各種封止手段により封じられている。
洗浄装置の内部形状としては、効率的な洗浄装置雰囲気の制御を実現するため、ガス滞留部の削減された構造とすることが好ましく、また洗浄装置内圧力は極力外気混入を防ぐために外気より陽圧に維持することが好ましい。
また、洗浄液供給配管には滞留部を削減することが好ましく、また脱気やガス添加を行う部位については、洗浄装置内、もしくは洗浄装置直近に配置することが好ましい。

図２は図１における駆動手段１４の一例を説明する概念構成図、図３は同手段のカム部の平面図、図４は同カム部を直線状に展開した場合の概念図である。
図２に示すように、駆動手段１４は同心円状に配されたリング状の回転テーブル８１、９１を有している。回転テーブル８１上には、一対のカム８２、８３が設けられており、回転テーブル８１はモータ８４およびタイミングベルト８５により回転する。同様に、回転テーブル９１上には一対のカム９２、９３が設けられており、回転テーブル９１はモータ９４およびタイミングベルト９５により回転する。
カム８２、８３は、図３に示すようにリング状に形成され、回転テーブル８１上に同心円状に配置されている。同様に、カム９２、９３もリング状をしており、回転テーブル９１上に同心円状に配置されている。

カム８２は、図３、図４に示すように平坦部８２１と、傾斜部８２２および傾斜部８２３で挟まれた頂上部８２４からなる突起部８２５の繰り返し形状を有している。たとえば、平坦部８２１と突起部８２５は１２０度間隔で３対形成されており、回転テーブル８１の回転位置に応じて高さが異なる形状をしている。なお、平坦部８２１と突起部８２５の間隔および長さは図４の形状に限定されず、駆動軸１３Ａの動作に対応させて設定される。図２における駆動軸１３Ａの下端は、カム８２の平坦部８２１および突起部８２５の上面に接するように配置されており、回転テーブル８１の回転により駆動軸１３Ａの下端がカム８２の平坦部８２１から傾斜部８２２、頂上部８２４、傾斜部８２３の上面を順に摺動する。
カム８３はカム８２と同様に、図３、図４に示すように平坦部８３１と、傾斜部８３２および傾斜部８３３で挟まれた頂上部８３４からなる突起部８３５とが１２０度間隔で３対形成されている。ただし、平坦部８３１と突起部８３５の間隔および長さはカム８２と異ならせている。
カム９２はカム８２と同様のパターンで、カム９３はカム８３と同様のパターンで平坦部と突起部が形成されている。
駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄとして、別々のモータやメカシリンダを用いる場合には、同じタイミングでカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを動作させる必要性から各駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの工程差の調整が必要である。そのためには、駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄの数だけモータやメカシリンダが設置されるために、メンテナンススペースが十分に確保できないという問題があるが、本実施例のように、カム機構を用いることで、メンテナンススペースを十分に確保できるとともに、同じタイミングでカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを動作させることができる。

つぎに、上記実施例における洗浄装置の動作を説明する。
図５は、駆動手段１４によりカップ状誘導壁を動作させる状態説明図である。
図５（ａ）は４段のすべてのカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを下降させてすべての排水口が閉じられた状態を示す。このときは、駆動軸１３Ａがカム８２の平坦部８２１に、駆動軸１２Ｂがカム８３の平坦部８３１に接している。同様に、駆動軸１３Ｃがカム９２の平坦部に、駆動軸１３Ｄがカム９３の平坦部に接している。
つぎに、１段目のカップ状誘導壁１１Ｄと２段目のカップ状誘導壁１１Ｃとの間に隙間を形成して酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤などの薬品洗浄液を排水するための排水通路１２Ｄを開ける場合には、図５（ｂ）に示すように、モータ８４を反時計方向の矢印Ａ方向に１ステップ回転させ、モータ９４を時計方向の矢印Ｂ方向に１ステップ回転させる。この結果、駆動軸１３Ｄはカム８２の平坦部８２１にあるが、駆動軸１３Ｃはカム８３の突起部８３２に上昇する。また、駆動軸１３Ｂおよび駆動軸１３Ａはそれぞれカム９２、９３の突起部に上昇する。したがって、１段目のカップ状誘導壁１１Ｄはそのままの位置にあるが、２段目のカップ状誘導壁１１Ｃ、３段目のカップ状誘導壁１１Ｂおよび４段目のカップ状誘導壁１１Ａが上昇するので、１段目のカップ状誘導壁１１Ｄと２段目のカップ状誘導壁１１Ｃとの間に隙間が形成されて、この隙間によって排水通路１２Ｄが解放される。この状態で被洗浄基板２の薬品洗浄液による洗浄がスタンバイされる。

つぎに、３段目のカップ状誘導壁１１Ｂと４段目のカップ状誘導壁１１Ａとの間に隙間を形成して２番目の薬品洗浄液を排水するための排水通路１２Ｂを開ける場合には、図５（ｃ）に示すように、モータ８４を反時計方向の矢印Ｃ方向に１ステップ回転させ、モータ９４を反時計方向の矢印Ｄ方向にさらに１ステップ回転させる。この結果、駆動軸１３Ｄはカム８２の平坦部８２１にあるが、駆動軸１３Ｃはカム８３の平坦部８３１に下降する。また、駆動軸１３Ｂはカム９２の平坦部に下降し、駆動軸１３Ａはカム９３の突起部にそのまま位置する。したがって、１段目のカップ状誘導壁１１Ｄおよび４段目のカップ状誘導壁１１Ａはそのままの位置にあるが、２段目のカップ状誘導壁１１Ｃおよび３段目のカップ状誘導壁１１Ｂが下降するので、３段目のカップ状誘導壁１１Ｂと４段目のカップ状誘導壁１１Ａとの間に隙間が形成されて、この隙間によって排水通路１２Ｂが解放される。この状態で被洗浄基板２の２番目の薬品洗浄液による洗浄がスタンバイされる。

つぎに、２段目のカップ状誘導壁１１Ｃと３段目のカップ状誘導壁１１Ｂとの間に隙間を形成して３番目の薬品洗浄液を排水するための排水通路１２Ｃを開ける場合には、図５（ｄ）に示すように、モータ８４は回転させずにそのままにし、モータ９４を時計方向の矢印Ｅ方向に１ステップ回転させる。この結果、駆動軸１３Ｄはカム８２の平坦部８２１に、駆動軸１３Ｃはカム８３の平坦部８３１に維持され、駆動軸１３Ｂはカム９２の突起部に上昇し、駆動軸１３Ａはカム９３の突起部に位置する。したがって、１段目のカップ状誘導壁１１Ｄ、２段目のカップ状誘導壁１１Ｃおよび４段目のカップ状誘導壁１１Ａはそのままの位置にあるが、３段目のカップ状誘導壁１１Ｂが上昇するので、２段目のカップ状誘導壁１１Ｃと３段目のカップ状誘導壁１１Ｂとの間に隙間が形成されて、この隙間によって排水通路１２Ｃが解放される。この状態で被洗浄基板２の３番目の薬品洗浄液による洗浄がスタンバイされる。

最後に、機能水、オゾン水、超純水などの洗浄水を排水する排水通路１２Ｅを開ける場合には、図５（ｅ）に示すように、すべてのカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを上昇させて１段目のカップ状誘導壁１１Ｄの下に隙間を形成する。この場合は、モータ８４を反時計方向の矢印Ｆ方向に１ステップ回転させ、モータ９４は回転させずにそのままにする。この結果、駆動軸１３Ｄはカム８２の突起部８２１に、駆動軸１３Ｃはカム８３の突起部８３２に上昇し、駆動軸１３Ｂはカム９２の突起部に、駆動軸１３Ａはカム９３の突起部にそのまま維持される。したがって、すべてのカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが上昇位置にあるので、１段目のカップ状誘導壁１１Ｄの下に隙間が形成されて、この隙間によって排水通路１２Ｅが解放される。この状態で被洗浄基板２の洗浄水による洗浄がスタンバイされる。
なお、薬品洗浄が２回でよい場合は、図５（ｂ）〜５（ｄ）のいずれか１つを省略すればよい。

以上の説明においては、図５（ａ）におけるすべてのカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが下降した状態から図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）、図５（ｅ）に順次移行させる例を説明したが、本実施例によれば、モータ８４、８５の回転を制御するだけで任意のあるステップから他の任意のステップに直ちに変換することができる。たとえば、図５（ａ）の状態から図５（ｄ）の状態に移行するには、モータ８４は回転させずにモータ８５を反時計方向に１ステップ回転させればよい。また、図５（ｅ）の状態から図５（ｃ）の状態に移行させるには、モータ８４を時計方向に１ステップ、モータ８５を時計方向に１ステップ回転させればよい。
また、以上の説明においては、リング状の回転テーブル８１に一対のカム８２、８３を、リング状の回転テーブル９１に一対のカム９２、９３を設け、回転テーブル８１をモータ８４で正逆回転させ、回転テーブル９１をモータ９４で正逆回転させることにより１つのモータで一対のカムを共通に回転させる例について説明したが、１つのリング状回転テーブルに１つのカムを設け、この回転テーブルを１つのモータで回転させる構成を複数組設け、各回転テーブルをそれぞれ独立のモータで回転させるようにしてもよい。

洗浄装置１による洗浄は以下のようにして行う。
まず、駆動手段１４によりカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを動作させてカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを図５（ｂ）、５（ｃ）、5（ｄ）のいずれかの状態に設定して、酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤などの薬品洗浄時の排水系を設定する。
つぎに、洗浄装置１のテーブル１９上に被洗浄基板２を搬入し、効率的なガス置換を行うために、ガス排気手段６のバルブ６Aを開放してバルブ６Aの下流に設けられた真空ポンプ６Ｂで洗浄装置１の容器３内の真空引きを開始する。圧力計測器１０にて洗浄装置１の容器３内の圧力が所望のレベルまで減少したことを確認すると、バルブ６Aを閉じて真空引きを停止する。
つぎに、ガス供給手段５により洗浄装置１の容器３内に不活性ガスを導入し、圧力計測器１０により洗浄装置１内の圧力を計測し、洗浄装置１の容器３内圧力が所望の圧力レベルまで増加したことを確認すると、ガス排気手段７に配置されているバルブ７Aを動作させ、洗浄装置１内のガスを排気する。
つぎに、雰囲気成分計測器４により洗浄装置１の容器３内の雰囲気を測定し、容器３内の雰囲気中に存在する水分、有機物、他ガス成分の濃度が高く、所望の雰囲気が得られない場合には、所望の雰囲気が得られるまで真空引きおよび不活性ガス導入の工程を複数回繰り返す。また、雰囲気成分計測器４にて引火性成分、可燃性成分、支燃性成分の濃度に異常が確認され、万一、火災や爆発の恐れがある場合には、直ちにガス供給手段５、ガス排気手段６および７を連動させ、引火性成分、可燃性成分、支燃性成分を洗浄装置１外へ排出し、安全な濃度まで低下させることが可能であり、未然の災害防止が可能となる。雰囲気成分計測器４による洗浄装置１内の雰囲気の測定は、任意のタイミングで行われる。
こうして洗浄装置１内の雰囲気を所定の雰囲気に制御した後、洗浄を開始する。洗浄は、酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤などの溶剤、薬品による洗浄と、機能水、オゾン水、超純水などの一般水による洗浄が別々に行われる。

駆動モータ２０により回転支持部材１８を介してテーブル１９を回転させ、テーブル１９上の被洗浄基板２を回転させ、洗浄液供給管３２Ａから酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤などの溶剤、薬品などの洗浄液を上部ノズル３６Ａに供給し、被洗浄基板２に洗浄液を噴射して薬品洗浄を行い、一方、洗浄液供給管３２Ｂから洗浄水や純水などの洗浄液を上部ノズル３６Ｂに供給し、被洗浄基板２に洗浄水を噴射して被洗浄基板２を水洗浄する。同時に駆動モータ３８を駆動させることにより、回転支持部３４を中心にして洗浄液噴射アーム３５を被洗浄基板２の上部に円弧運動させる。これにより被洗浄基板２が洗浄される。このとき、ガス供給手段３１により洗浄中の洗浄液噴射機構の雰囲気を制御する。
テーブル１９の回転中はガス供給手段３１から流体軸受け１７および回転支持部材１８を介して洗浄装置１内に不活性ガスを供給し、洗浄装置１内の圧力を外気圧より高く設定することにより、流体軸受け１７および回転支持部材１８部分から洗浄装置１内に外気が混入することを防止する。
洗浄中にガス供給手段３１により供給されたガスは、排気口８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅからガス排気手段７に供給され、バルブ７Aを開放することにより外気中に排気される。一方洗浄後の洗浄液は、酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤などの溶剤、薬品などの配水系と、機能水、オゾン水、超純水などの一般排水系の２系統に分別排水される。分別排水の方法は図５（ａ）〜図５（ｅ）で説明した方法によりカップ状誘導壁１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを駆動手段１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄで駆動軸１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄを移動させればよい。
被洗浄基板２は洗浄水の洗浄後、表面に水分が付着することがあるが、被洗浄基板２がテーブル１９上で回転しているので、付着した水分は振り切られて被洗浄基板２表面に残ることは無い。

ところで、被洗浄基板２の表面から水分が振り切られても、水分が存在していた痕跡がいわゆるウォータマークとして残ることがある。このウォータマークは、前述したように汚染残渣として作用し、基板の酸化、清浄基板の再汚染や基板表面粗度の低下など様々な問題が発生する。このウォータマークの発生を防止するには、洗浄水による洗浄工程時における雰囲気を減圧環境にすればよい。具体的には、容器３内の圧力を真空にすればよい。真空雰囲気で洗浄水による洗浄を行うと、水分は完全に除去され、ウォータマークが残ることはない。なお、容器３内の圧力を真空にしたときは、前述したように、大気成分が磁性流体中を拡散して容器３内に侵入することがあるので、容器３内の圧力を流体軸受け１７の圧力より大きくし、さらに、流体軸受け１７の圧力を大気圧より大きくすることが好ましい。
ウォータマークの発生を防止するほかの方法は、洗浄水による洗浄工程時における雰囲気を乾燥したドライ環境にする方法である。具体的には、容器３内に水の露点温度が低い乾燥流体を供給し、容器３内の水の露点温度を大気雰囲気よりも低下させればよい。
以上の動作により被洗浄基板２の洗浄は終了する。

以上説明したように、本発明によれば、精密基板の洗浄を行う洗浄装置において、被洗浄基板を保持するテーブルに対して複数のカップ状誘導壁を設け、この複数のカップ状誘導壁をモータとカムによる簡単な構成により選択的に動作させて、複数の洗浄液の各々に対応した排水経路を簡単な操作で直ちに形成することにより、洗浄装置の構成を簡単にし、かつ、簡単な操作で複数の洗浄液を所望の排水通路に分別排水することができる。

本発明は、半導体基板、液晶ガラス基板、磁気ディスクなどの精密基板を洗浄するための洗浄装置に適用して好適である。

本発明の実施例における洗浄装置の断面側面図 図１における駆動手段の一例を説明する概念構成図 同手段のカム部の平面図 同カム部を直線状に展開した場合の概念図 同駆動手段によりカップ状誘導壁を動作させる状態説明図

符号の説明

１ 洗浄装置
２ 被洗浄基板
３ 容器
４ 雰囲気成分計測器
５ ガス供給手段
６、７、２１、３１ ガス排気手段
６Ｂ 真空ポンプ
１０ 圧力計測器 ５Ａ、２１Ａ、３１Ａ 減圧弁
５Ｂ、２１Ｃ、３１Ｃ マスフローコントローラ
５Ｃ、６Ａ、７Ａ、２１Ｂ、３１Ｂ バルブ
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、８Ｅ 排気口
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ カップ状誘導壁
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ 排水通路
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ 駆動軸
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ 駆動手段
１５ シャワープレート
１６ 筒状固定軸
１７ 流体軸受け
１８ 回転支持部材
１９ テーブル
２０、３８ 駆動モータ
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ 排水口
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ 洗浄液供給管
３４ 回転支持部
３５ 洗浄液噴射アーム
３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ 上部ノズル
８１、９１ 回転テーブル
８２、８３、９２、９３ カム
８４、９４ モータ
８５、９５ タイミングベルト
８６ ベアリング
８２１、８３１ 平坦部
８２２、８２３、８３２、８３３ 傾斜部
８２４、８３４ 頂上部
８２５、８３５ 突起部

Claims (5)

1. 半導体基板、液晶ガラス基板、磁気ディスクなどの被洗浄基板を容器内にて洗浄する洗浄装置であって、前記被洗浄基板を保持するとともに回転させる回転保持機構と、前記被洗浄基板に所望の洗浄液を供給する複数の洗浄ノズルと、前記被洗浄基板の洗浄廃液を所望の排水系に分別排水する排水機構と、同心円状に配された複数のカップ状誘導壁と、複数の前記カップ状誘導壁を動作させる駆動手段とを備え、前記駆動手段によって同じタイミングで複数の前記カップ状誘導壁を動作可能とすることを特徴とする洗浄装置。
2. 隣接する前記カップ状誘導壁間の間隙により複数の排水通路を形成し、解放する前記排水通路以外の前記排水通路を閉塞したままで前記カップ状誘導壁の動作を前記駆動手段によって行うことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記駆動手段を、リング状の複数の回転テーブルと、複数の前記回転テーブルの各々に形成されて前記回転テーブルの回転位置に応じて高さが異なるカムと、前記回転テーブルを回転させるモータと、一端が前記カップ状誘導壁に連結されて他端が前記カム面に接する駆動軸とで構成し、前記モータの回転により前記回転テーブルを回転させて前記駆動軸を前記カム面で摺動させることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
4. 前記回転保持機構を、前記容器内に配置されて前記被洗浄基板を保持するテーブルと、前記テーブルを回転させる回転軸と、前記回転軸を保持する流体軸受けとによって構成することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
5. 前記洗浄液が、酸系洗浄液、アルカリ系洗浄液、有機溶剤、これらに界面活性剤を添加した洗浄液、機能水、オゾン水および超純水から選択されたいずれかであり、前記排水機構はこれらの洗浄液の種類に応じて分別することを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。