JP2008124515A - 基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表裏両面の好適な洗浄を可能とする。
【解決手段】ベース部材２に設けられた保持部材６によってベース部材２と基板Ｗとが離間された状態で基板Ｗの周縁部が保持され、保持部材６に保持された基板Ｗの面のうち、ベース部材２に向く側の第１洗浄面ＷＦ１を洗浄するための第１洗浄ブラシ２１は、第１洗浄具支持アーム２２によって、基板Ｗとベース部材２との間に第１洗浄面ＷＦ１に沿って移動可能に配置支持される。回転モーター１１によってベース部材２に連結された中空状の回転軸９を介して基板保持機構１及びそれに保持された基板Ｗを回転させながら、回転モーター１６による移動動力によって、第１洗浄面ＷＦ１に沿って第１洗浄ブラシ２１を移動させ、第１洗浄ブラシ２１により基板Ｗの第１洗浄面ＷＦ１を洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示器用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板などの基板に洗浄処理を施す基板洗浄装置に関する。

この種の基板洗浄装置は、スピンチャックで基板を水平姿勢に保持して鉛直方向の軸芯周りで回転させながら、その基板の洗浄面を洗浄ブラシなどの洗浄具で洗浄するように構成されている。

ここで、例えば、真空吸着式のスピンチャックの場合、基板の一方側の面（通常は下面）の中央部に密着される吸着面を有するベース部材を備えており、また、メカニカル式のスピンチャックの場合は、基板の周縁部を保持する保持部材を有し、支持するための基板の一方側の面（通常は下面）に近接配置されるベース部材を備えている。

このスピンチャックのベース部材は、基板の洗浄面を洗浄ブラシなどの洗浄具で洗浄する上で邪魔になるので、スピンチャックに保持された基板の面のうち、ベース部材に向く側の面（通常は下面）の洗浄を行うことができなかった。そのため、従来の基板洗浄装置は、スピンチャックに保持された基板の面のうち、ベース部材に向く側の面と反対側の面（通常は上面）のみを洗浄面とした洗浄を行うように構成されている。

しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
例えば、基板の表面と裏面の両面を洗浄する場合、従来は、基板の表面を上にしてスピンチャックに保持して基板の表面を洗浄する基板洗浄装置（表面洗浄装置）と、基板の裏面を上にしてスピンチャックに保持して基板の裏面を洗浄する基板洗浄装置（裏面洗浄装置）と、上を向く基板の面を表面と裏面とで反転させる基板反転装置とが必要になる。

そして、まず、一方の基板洗浄装置、例えば、裏面洗浄装置で基板の裏面を洗浄し、裏面の洗浄を終えると、裏面洗浄装置から基板反転装置に基板を搬送し、基板反転装置で上を向く基板の面を裏面から表面に反転させた後、基板反転装置から表面洗浄装置に基板を搬送し、基板の表面を洗浄する工程が必要になる。

すなわち、従来は、基板の表裏両面を洗浄する際に必要な装置数が多くなり、それに応じて装置の設置面積（フットプリント）が大きくなるとともに、基板の表裏両面の洗浄に要する時間が長くなり、スループットが低下するという問題がある。

また、例えば、表面を上に向けた状態で多数の基板が水平姿勢で収容されたカセットから基板を取り出し、基板の表裏両面を洗浄した後、表面を上に向けた状態で再びカセットに戻す場合には、さらに、裏面洗浄装置で行う基板の裏面洗浄の前にも基板の面を表面から裏面に反転させる必要があり、スループットの一層の低下を招くことになる。しかも、上を向く基板の面を表面から裏面に反転させる基板反転装置と、上を向く基板の面を裏面から表面に反転させる基板反転装置とを個別に備える場合には、フットプリントの一層の増大を招くことになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、装置のフットプリントを小さくし、スループットを向上させて基板の表裏両面の洗浄が可能な基板洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、基板に洗浄処理を施す基板洗浄装置であって、ベース部材に設けられた保持部材によって前記ベース部材と基板とが離間された状態で基板の周縁部を保持する基板保持手段と、前記ベース部材に連結された中空状の回転軸を介して前記基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、前記保持部材に保持された基板の面のうち、前記ベース部材に向く側の面（以下、この面を「第１洗浄面」と言う）を洗浄するための第１洗浄具と、前記保持部材に保持された基板と前記ベース部材との間に前記第１洗浄具を配置させて、前記第１洗浄面に沿って前記第１洗浄具を移動可能に支持する第１洗浄具支持手段と、前記ベース部材を挟んで、前記保持部材に保持された基板が配置される空間と反対側の空間に配設され、前記第１洗浄面に沿って前記第１洗浄具の往復移動を駆動する移動駆動手段と、前記回転軸内に同芯状で配設され、前記回転軸内の中空部を介して前記移動駆動手段による移動動力を伝達する第１の伝達軸を備えた移動動力伝達手段とを備え、かつ、前記基板保持手段は、前記ベース部材の周縁に沿って立設された複数の支軸を備え、前記支軸の上端部に設けられた前記保持部材によって前記ベース部材と基板とが離間された状態で基板の周縁部を保持することを特徴とするものである。

［作用・効果］請求項1に記載の発明によれば、基板保持手段を構成するベース部材の周縁に沿って立設された複数の支軸の上端部に設けられた保持部材によってベース部材と基板とが離間された状態で基板の周縁部が保持される。保持部材に保持された基板の面のうち、ベース部材に向く側の第１洗浄面を洗浄するための第１洗浄具は、第１洗浄具支持手段によって、保持部材に保持された基板とベース部材との間に第１洗浄面に沿って移動可能に配置支持される。

そして、回転駆動手段によってベース部材に連結された中空状の回転軸を介して基板保持手段及びそれに保持された基板を回転させながら、移動駆動手段による移動動力によって、第１洗浄面に沿って第１洗浄具を往復移動させ、第１洗浄具により基板の第１洗浄面を洗浄する。

また、移動駆動手段は、ベース部材を挟んで、保持部材に保持された基板が配置される空間と反対側の空間に配設され、移動駆動手段による往復移動動力は、回転軸内に同芯状で配設され、第１の伝達軸を備えた移動動力伝達手段によって回転軸内の中空部を介して伝達される。

また、本発明において、前記回転軸内に洗浄液を供給する供給路が形成されており、この供給路の上端部に設けられたノズルから洗浄液を基板の前記第１洗浄面に向けて噴出供給するように構成されるのが好ましい（請求項２）。保持部材に保持された基板の第１洗浄面に洗浄液を供給して洗浄することができる。

また、本発明において、前記第１の洗浄具が洗浄ブラシであることが好ましい（請求項３）。保持部材に保持された基板の第１洗浄面を洗浄ブラシで洗浄することができる。

また、本発明において、前記洗浄ブラシを洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルを更に備え、前記洗浄液供給ノズルは、前記ベース部材の周縁に沿って立設された複数の支軸及び前記支軸の上端部に設けられた前記保持部材を備える保持機構の外側の待機位置で待機している前記洗浄ブラシを洗浄液で洗浄することが好ましい（請求項４）。この構成によれば、待機中に洗浄ブラシを洗浄することができる。

本発明に係る基板洗浄装置によれば、基板保持手段を構成するベース部材の周縁に沿って立設された複数の支軸の上端部に設けられた保持部材によってベース部材と基板とが離間された状態で基板の周縁部を保持し、保持部材に保持された基板の面のうち、ベース部材に向く側の第１洗浄面を洗浄するための第１洗浄具を、第１洗浄具支持手段によって保持部材に保持された基板とベース部材との間に第１洗浄面に沿って移動可能に配置支持し、回転駆動手段によってベース部材に連結された中空状の回転軸を介して基板保持手段及びそれに保持された基板を回転させながら、移動駆動手段による移動動力によって、第１洗浄面に沿って第１洗浄具を往復移動させるように構成したので、従来、ベース部材が邪魔になって洗浄具で洗浄することができなかったベース部材に向く側の基板の面（第１洗浄面）を第１洗浄具により洗浄することが可能となった。

従って、本発明に係る基板洗浄装置を備えれば、基板の面を反転することなく、基板の表裏両面の洗浄を行うことができる。よって、基板の表裏両面を洗浄する場合に基板反転装置を省略することができ、基板の表裏両面の洗浄に必要な装置数を削減でき、それに応じてフットプリントを小さくすることができる。また、基板の面を反転する工程を省略することができるとともに、基板反転装置に対する基板の搬送が不要になるので、基板の表裏両面の洗浄に要する時間を短縮することができ、スループットを向上させることもできる。

また、本発明によれば、第１洗浄面に沿った第１洗浄具の往復移動を駆動する移動駆動手段を、ベース部材を挟んで、保持部材に保持された基板が配置される空間と反対側の空間に配設し、移動駆動手段による往復移動動力を、回転軸内に同芯状で配設され、第１の伝達軸を備えた移動動力伝達手段によって回転軸内の中空部を介して伝達するように構成したので、保持部材に保持された基板とベース部材との間の空間に配置する部材を削減でき、その空間が煩雑になることを避けることができるとともに、パーティクルの発生源となる移動駆動手段を被洗浄基板から遠ざけることができ、基板の汚染を防止することもできる。

さらに、本発明によれば、回転駆動手段による基板保持手段の回転を、基板保持手段を構成するベース部材に連結された回転軸を介して行うように構成したので、パーティクルの発生源となる回転駆動手段を被洗浄基板から遠ざけることができ、基板の一層の汚染防止を図ることもできる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る基板洗浄装置の全体的な構成を示す縦断面図であり、図２はその平面図、図３は第１洗浄具支持アーム内の拡大縦断面図、図４は保持部材による基板の保持とその解除との切り替えの原理を説明するための図である。

基板Ｗを保持する基板保持手段に相当する基板保持機構１は、円板状のベース部材２と、このベース部材２の周縁に沿って等間隔に立設された複数（例えば、図２に示すように６つ）の保持機構３とが備えられている。なお、図１では、図面が煩雑になるのを避けるために、保持機構３を２つだけ描いている。

各保持機構３は、鉛直方向の軸芯Ｈ周りに回転可能にベース部材２に立設された支軸４の上端部に保持用磁石５と保持部材６とを設けて構成されている。各保持部材６は、基板Ｗの周縁部を載置支持する支持部７と支持部７に支持された基板Ｗの外周端縁を押圧付勢して保持する保持部８とを備えている。このような構成により、保持部材６によってベース部材２と基板Ｗとの間に洗浄ブラシなどを配設するのに十分な空間が形成されるようにベース部材２と基板Ｗとが離間された状態で基板Ｗの周縁部が保持される。なお、保持部材６（保持部８）による基板Ｗの保持とその解除の切替えは後で詳述するように保持用磁石５の変動によって実現される。

ベース部材２には、回転可能に立設された中空状の回転軸９が連結されている。この回転軸９は、ベルト伝動機構１０によって回転駆動手段に相当する回転モーター１１に連動連結されている。回転モーター１１を回転駆動させることにより、回転軸９を介して基板保持機構１及びそれによって水平姿勢に保持された基板Ｗが鉛直方向の軸芯Ｊ周りで回転されるように構成されている。

回転軸９の中空部には、回転可能に立設された中空状の第１の伝達軸１２、回転可能に立設された中空状の第２の伝達軸１３、供給管１４がその順に、互いに干渉せずに各軸９、１２、１３が軸芯Ｊ周りで独立して回転できるように、同芯状に設けられている。

回転軸９の内側に遊挿された第１の伝達軸１２は、ベルト伝動機構１５によって移動駆動手段に相当する回転モーター１６に連動連結され、回転モーター１６を回転駆動させることにより、軸芯Ｊ周りで回転されるように構成されている。

第１の伝達軸１２の内側に遊挿された第２の伝達軸１３は、ベルト伝動機構１７によってブラシ回転駆動手段に相当する回転モーター１８に連動連結され、回転モーター１８を回転駆動させることにより、軸芯Ｊ周りで回転されるように構成されている。

なお、各回転モーター１１、１６、１８は、例えば、電動モーターやエアモーターなどで構成されている。

第２の伝達軸１３の内側に遊挿された供給管１４及びその上端部に設けられたノズル支持部１９には、不活性ガス（窒素ガスなど）などの気体と、薬液や純水などの洗浄液を供給する図示しない供給路が形成されていて、図示しない気体供給源や薬液供給源、純水供給源から、ノズル支持部１９に配設された気体供給ノズル２０ａ、薬液供給ノズル２０ｂ、純水供給ノズル２０ｃへ気体、薬液、純水を個別に供給できるようになっている。各ノズル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、保持部材６に保持された基板Ｗの面のうち、ベース部材２に向く側の面である第１洗浄面ＷＦ１（本実施例では下面）の回転中心付近に向けて気体、薬液、純水を噴出供給するように構成されている。

保持部材６に保持された基板Ｗとベース部材２との間には、保持部材６に保持された基板Ｗの第１洗浄面ＷＦ１を洗浄するための第１洗浄具に相当する、基板Ｗの裏面洗浄用の、例えばナイロンブラシなどの第１洗浄ブラシ２１が、保持部材６に保持された基板Ｗの第１洗浄面ＷＦ１に接触する程度の高さ位置に配置されている。この第１洗浄ブラシ２１は、第１洗浄具支持手段に相当する第１洗浄具支持アーム２２によって、第１洗浄面ＷＦ１に沿って移動可能に支持されている。

第１洗浄具支持アーム２２は、先端部に第１洗浄ブラシ２１を支持する第１アームセグメント２２ａと、基端部側が第１の伝達軸１２の上端部に一体回転可能に連結支持された第２アームセグメント２２ｂとを備えている。第１アームセグメント２２ａは、その基端部が、第２アームセグメント２２ｂの先端部に回動可能に連結されている。

図３に示すように、第１洗浄具支持アーム２２内には、第１の動力伝達機構２３と第２の動力伝達機構２４とが設けられている。

第１の動力伝達機構２３は、第２アームセグメント２２ｂ内の基端部側に第２の伝達軸１３を遊挿させた状態で第２アームセグメント２２ｂに固定されたプーリ３０と、第１アームセグメント２２ａの基端部に垂設固定された回動支軸３１と、回動支軸３１の下端に固定されたプーリ３２と、プーリ３０、３２との間に架け渡されたタイミングベルト３３とを備えている。

そして、第１の伝達軸１２の回転によって、平面視で、第２のアームセグメント２２ｂが軸芯Ｊを支点に所定方向（例えば、反時計周り）に所定角度（θとする）揺動されると、第１のアームセグメント２２ａが回動支軸３１の回動軸芯Ｋを支点にその反対方向（時計周り）に２倍の角度（θ×２）揺動されるように、プーリ３０、３２の径やタイミングベルト３３の架け渡しなどが設計されている。

また、第１洗浄ブラシ２１の中心軸Ｑ１と軸芯Ｋとの間の長さ（第１アームセグメント２２ａの有効長）と、軸芯Ｋと軸芯Ｊとの間の長さ（第２アームセグメント２２ｂの有効長）とを同じ長さＬに設定している。

これにより、第１、第２アームセグメント２２ａ、２２ｂを屈伸させながら、図２の軌跡Ｃに示すように、第１洗浄ブラシ２１を第１洗浄面ＷＦ１に沿って水平１軸方向（図１、図２のＸ方向）に直線状に移動させることができる。なお、第１アームセグメント２２ａと第２アームセグメント２２ｂとが一直線状に延びた状態で、第１洗浄ブラシ２１が保持機構３の外側の待機位置（図１、図２の二点鎖線で示す位置）に配置できるように、第１、第２アームセグメント２２ａ、２２ｂの有効長Ｌが決められている。

上記第１の動力伝達機構２３と第１の伝達軸１２とベルト伝動機構１５は、本発明における移動動力伝達手段に相当し、ベース部材２を挟んで、保持部材６に保持された基板Ｗが配置される空間と反対側の空間に配設された回転モーター１６による第１洗浄ブラシ２１の移動動力を回転軸９の中空部を介して伝達するように構成されている。

第２の動力伝達機構２４は、第２アームセグメント２２ｂ内の基端部側に供給管１４を遊挿させた状態で第２の伝達軸１３の上端部に一体回転可能に連結支持されたプーリ４０と、第２アームセグメント２２ｂ内の先端部側に回動支軸３１を遊挿させた状態で回動可能に支持されたプーリ４１と、プーリ４０、４１の間に架け渡されたタイミングベルト４２と、第１アームセグメント２２ａ内の基端部側に回動支軸３１を遊挿させた状態で回動可能に支持されたプーリ４３と、回動支軸３１を遊挿させた状態でプーリ４１、４３を一体回転可能に連結する中空状の連結軸４４と、第１アームセグメント２２ａ内の先端部側に回動軸芯を第１洗浄ブラシ２１の中心軸Ｑ１と一致させた状態で回動可能に支持されたプーリ４５と、プーリ４３、４５の間に架け渡されたタイミングベルト４６と、プーリ４５と第１洗浄ブラシ２１とを連結する連結部４７とを備えている。

そして、第２の伝達軸１３を回転させることにより、タイミングベルト４２、連結軸４４、タイミングベルト４６を介してプーリ４０、４１、４３、４５が回転され、連結部４７を介して、第１洗浄ブラシ２１が中心軸Ｑ１周りで回転されるようになっている。

この第２の動力伝達機構２４と第２の伝達軸１３とベルト伝動機構１７は、本発明におけるブラシ回転動力伝達手段に相当し、ベース部材２を挟んで、保持部材６に保持された基板Ｗが配置される空間と反対側の空間に配設された回転モーター１８による第１洗浄ブラシ２１の回転動力を回転軸９の中空部を介して伝達するように構成されている。

基板保持機構１及びそれに保持された基板Ｗの周囲には、カップ５０が配置されている。このカップ５０は、固定された下カップ５１と、エアシリンダなどのアクチュエーター５２によって昇降可能に構成された上カップ５３とに分離されている。

上カップ５３には、円環状の操作磁石５４と円環状の補助操作磁石５５とが高さ位置を違えて設けられている。上カップ５３を昇降させて、保持用磁石５に対する各操作磁石５４、５５の配置関係を変更し、その配置関係に応じた各操作磁石５４、５５からの磁力の保持用磁石５への作用によって、保持部材６（保持部８）による基板Ｗの保持とその解除とが切替えられるようになっている。この原理を図４を参照して説明する。

保持部８は、軸芯Ｈに対して偏芯して支持部７上に設けられている。そして、軸芯Ｈ周りで保持部材６が回転されて、軸芯Ｈからの距離が長い側の側面（保持側側面）８ａが内側（軸芯Ｊ側）を向いたとき、保持部８が基板Ｗの外周端縁を押圧付勢して基板Ｗを保持し（図４（ｂ））、一方、軸芯Ｈからの距離が短い側の側面（解除側側面）８ｂが内側（軸芯Ｊ側）を向いたとき、保持部８による基板Ｗの保持が解除されるようになっている（図４（ｃ））。

保持用磁石５は、例えば、棒状の永久磁石で構成され、保持側側面８ａがＮ極になるように配置されている。保持用磁石５と保持部材６とは、支軸４によって軸芯Ｈ周りに一体的に回動されるようになっている。

一方、操作磁石５４及び補助操作磁石５５は、円環状の永久磁石や、環状に配設された電磁石などで構成され、操作磁石５４は内側（軸芯Ｊ側）がＮ極になるように配置され、補助操作磁石５５は内側（軸芯Ｊ側）がＳ極になるように配置されている。

以上の構成により、図１に示すように、上カップ５３が上昇され、図１、図４（ｂ）に示すように、操作磁石５４が保持用磁石５の側方に位置したとき、保持用磁石５が操作磁石５４から大きな磁力の作用を受けることになる。従って、図４（ｂ）に示す状態では、操作磁石５４のＮ極に保持用磁石のＳ極は引き寄せられるように支軸４、保持用磁石５、保持部材６が軸芯Ｈ周りで回転し、保持用磁石５のＮ極側の保持側側面８ａが操作磁石５４と反対側の軸芯Ｊ側に向けられ、基板Ｗが保持される。

また、上カップ５３が下降されると、図４（ｃ）に示すように、操作磁石５４が保持用磁石５より下方の高さ位置に位置されるとともに、補助操作磁石５５が保持用磁石５の側方に位置される。このとき、操作磁石５４の磁力線は矢印Ｍに示すようにＮ極から軸芯Ｊ方向に向かって進んだ後、向きを変えて保持用磁石５の位置で略軸芯から上カップ５４に向かって進むことになる。従って、図４（ｃ）に示す状態では、図４（ｂ）に示す状態とは逆に、保持用磁石５のＳ極が軸芯Ｊ側を向くようになる。さらに、この実施例では、補助操作磁石５５が保持用磁石５に対してＳ極を向けて配置されているので、保持用磁石５のＳ極が軸芯Ｊ側を向くように一層強い力を受けることになる。これにより、支軸４、保持用磁石５、保持部材６は、保持用磁石５のＳ極が軸芯Ｊ側に向くように、軸芯Ｈ周りで確実に回転し、保持用磁石５のＳ極側の解除側側面８ｂが軸芯Ｊ側に向けられ、基板Ｗの保持が解除される。

以上のように、上カップ５３を昇降させることで、基板Ｗの保持とその解除とが切り替えられる。

なお、以上の説明から明らかなように、補助操作磁石５５は、基板Ｗの保持の解除をより確実に行うために設けているので、操作磁石５４だけで基板Ｗの保持とその解除が確実に行えるときには、補助操作磁石５５を省略してもよい。

図２に示すように、カップ５０の側方には、第１洗浄ブラシ２１を洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル６０を支持する支持アーム６１が配設されている。支持アーム６１は、駆動機構６２により昇降可能で、かつ、鉛直方向の軸芯Ｓを支点として揺動可能に構成されている。これにより、洗浄液供給ノズル６０を、上カップ５０を乗り越え、図２の矢印Ｒに示すように移動させて、カップ５０の内側であって、保持機構３の外側の待機位置で待機している第１洗浄ブラシ２１の上方に移動させ、待機中の第１洗浄ブラシ２１を洗浄液で洗浄することができるようになっている。

以上の構成で、保持部材６に保持された基板Ｗの面のうち、ベース部材２に向く側の第１洗浄面ＷＦ１を第１洗浄ブラシ２１で洗浄することができるが、本実施例では、さらに、保持部材６に保持された基板Ｗの面のうち、ベース部材２に向く側の第１洗浄面ＷＦ１と反対側の面（本実施例では上面であり、以下、この面を第２洗浄面と言う）ＷＦ２を洗浄するための第２洗浄面洗浄機構１００も備えている。

この第２洗浄面洗浄機構１００は以下のように構成されている。
まず、保持部材６に保持された基板Ｗの第２洗浄面ＷＦ２を洗浄するための第２洗浄具に相当する、基板Ｗの表面洗浄用の、例えば、ＰＶＡブラシなどの第２洗浄ブラシ１０１を備えている。

この第２洗浄ブラシ１０１は、支持部１０２を介して第２洗浄具支持アーム１０３に支持されている。支持部１０２内には、回転モーター１０４が設けられ、第２洗浄ブラシ１０１をその中心Ｑ２周りで回転可能に構成されている。

また、第２洗浄具支持アーム１０３内には、コンベアなどの１軸方向移動機構１０５が設けられている。この１軸方向駆動機構１０５により、支持部１０２とともに第２洗浄ブラシ１０１を、保持部材６に保持された基板Ｗの第２洗浄面ＷＦ２に沿って、水平１軸方向（図１、図２のＸ方向）に直線状に移動させることができるように構成されている。

第２洗浄具支持アーム１０３は、駆動機構１０６により、昇降可能で、かつ、図２のＹ方向に移動可能に構成されている。これにより、第２洗浄ブラシ１０１を、上カップ５３を乗り越えて、カップ５０の外側の待機位置と保持部材６に保持された基板Ｗを洗浄する位置との間で移動させることができるようになっている。

第２洗浄ブラシ１０１の待機位置には、待機ポット１０７が設けられ、待機中の第２洗浄ブラシ１０１を洗浄できるように構成されている。

また、カップ５０の外側には、保持部材６に保持された基板Ｗの第２洗浄面ＷＦ２の回転中心付近に向けて、不活性ガス（窒素ガスなど）などの気体、薬液、純水を噴出供給する気体供給ノズル１０８ａ、薬液供給ノズル１０８ｂ、純水供給ノズル１０８ｃも配設されている。

次に、上記構成を有する実施例装置の動作を説明する。
基板Ｗに対する洗浄処理を行っていない非処理中は、第１洗浄ブラシ２１は、カップ５０の内側であって、保持機構３の外側の待機位置に位置されるとともに、洗浄液供給部ノズル６０が、その第１洗浄ブラシ２１の上方に位置され、洗浄液供給部ノズル６０から供給される洗浄液で第１洗浄ブラシ２１が洗浄されている。また、第２洗浄ブラシ１０１は、待機ポット１０７内に収容されて洗浄されている。なお、本実施例では、基板保持機構１を所定の位置で回転を停止させるための、周知の回転制御機構（図示せず）を備えていて、常に、保持機構３が図２に示す位置関係で基板保持機構１の回転が停止されるようになっており、保持機構３と干渉せずに第１洗浄ブラシ２１を保持機構３の外側と内側との間で移動させられるようになっている。

基板Ｗに対する洗浄処理を行うときには、洗浄液供給ノズル６０をカップ５０の外側に退避させ、第１洗浄ブラシ２１を保持機構３の内側の所定位置に移動させる。この所定位置は、例えば、第１洗浄ブラシ２１の中心軸Ｑ１が軸芯Ｊに一致する位置とする。そして、上カップ５３を下降させて、各保持部材６を上カップ５３の上方に突出させる。この状態で、図示しない基板搬送装置によって洗浄処理前の基板Ｗが搬入されて、基板Ｗの周縁部が各保持部材６の支持部７に載置され、表面を上に向けた状態で各保持部材６に基板Ｗが受け渡される。

基板Ｗの受渡しを終えて、基板搬送装置が退避すると、上カップ５３を上昇させる。これにより、上述したように基板Ｗは、各保持部材６によって保持される（図１、図４（ｂ）参照）。

次に、第２洗浄ブラシ１０１を待機ポット１０７から引き上げて、保持部材６に保持された基板Ｗの第２洗浄面ＷＦ２上の所定位置に移動させる。この所定位置は、例えば、第２洗浄ブラシ１０１の中心軸Ｑ２が軸芯Ｊに一致する位置とする。

そして、回転モーター１１を回転駆動して、回転軸９を介して基板保持機構１及びそれに保持された基板Ｗを軸芯Ｊ周りで回転させ、各ノズル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃから予め決められた手順に従って、洗浄液（薬液、純水）や気体を基板Ｗの表裏両面に供給しながら、第１洗浄ブラシ２１を第１洗浄面ＷＦ１に接触させた状態で第１洗浄面ＷＦ１に沿って第１洗浄面ＷＦ１の中心と周縁部との間を往復移動させるとともに、第２洗浄ブラシ１０１を第２洗浄面ＷＦ２に接触させた状態で第２洗浄面ＷＦ２に沿って第２洗浄面ＷＦ２の中心と周縁部との間を往復移動させて、基板Ｗの表裏両面を同時に洗浄する。この際、第１洗浄ブラシ２１または／および第２洗浄ブラシ１０１を、Ｑ１、Ｑ２周りに回転させるようにしてもよい。

なお、第１、第２洗浄面ＷＦ１、ＷＦ２の回転中心付近に供給された洗浄液は、遠心力によって第１、第２洗浄面ＷＦ１、ＷＦ２の全面にひろげられる。このとき、第１、第２洗浄面ＷＦ１、ＷＦ２の回転中心は周速が「０」であるので、そこに洗浄液が残留し易くなるが、気体供給ノズル２０ａ、１０８ａから噴出された気体により、第１、第２洗浄面ＷＦ１、ＷＦ２の回転中心に残留する洗浄液が周囲に吹き飛ばされ、第１、第２洗浄面ＷＦ１、ＷＦ２の回転中心に洗浄液が残留するのを防止することができる。

また、上記洗浄において、第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１の中心Ｑ１、Ｑ２が同じ移動軌跡（図２に示す軌跡Ｃ）に沿って移動させるようにするとともに、第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１を同じ移動開始位置（第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１の中心Ｑ１、Ｑ２が軸芯Ｊと一致する位置）から同じ移動速度で移動させて、基板Ｗを挟んで第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１が対向した状態を常時維持しつつ、第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１を移動させるようにしてもよい。このように第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１を移動させることにより、基板Ｗのたわみを抑制でき、各洗浄ブラシ２１、１０１の基板Ｗに対する押込み量を基板全面にわたって均一化でき、基板表面、裏面ともその全面にわたって均一に洗浄することができる。

基板Ｗへの洗浄を終えるときには、第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１の中心Ｑ１、Ｑ２が基板Ｗの周縁に一致する位置で第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１の移動を停止させ、ノズル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃからの洗浄液や気体の供給を停止し、基板保持機構１（基板Ｗ）の回転を停止させる。そして、第２洗浄ブラシ１０１を待機ポット１０７に戻す。

その後、上カップ５３を下降させる。これによって、上述したように、保持部材６による基板Ｗの保持が解除される（図４（ｃ）参照）。そして、基板搬送装置によって、洗浄処理済の基板Ｗが、保持部材６から受け取られ、装置の外へ搬出される。

以上のように本実施例によれば、基板Ｗの表裏両面の洗浄を１つの装置で行うことができるので、基板Ｗの表裏両面を洗浄する際に従来必要であった基板反転装置を必要とせず、また、従来、表面洗浄装置と裏面洗浄装置の２つの装置で行っていた基板Ｗの表裏両面の洗浄を１つの装置だけで行うことができ、基板Ｗの表裏両面を洗浄するために必要な装置数を大幅に削減することができ、フットプリントを極めて小さくすることができる。また、本実施例によれば、基板Ｗの表裏両面の洗浄を同時に行うこともできるので、基板Ｗの表面と裏面とを反転する工程を省略できるとともに、２回に分けて片面ずつ洗浄していた工程をまとめて行うことができ、さらに、複数の装置への基板の搬送も省略することもできるので、基板Ｗの表裏両面を洗浄する処理時間を大幅に短縮することができ、スループットを大幅に向上させることができる。

さらに、本実施例によれば、基板Ｗの表裏両面に対して、各面に適した洗浄ブラシで同時に洗浄することもできる。

また、本実施例によれば、第１洗浄面ＷＦ１に沿った第１洗浄ブラシ２１の移動を駆動する回転モーター１６を、ベース部材２を挟んで、保持部材６に保持された基板Ｗが配置される空間と反対側の空間に配設し、回転モーター１６による移動動力をベルト伝動機構１５、第１の伝達軸１２、第１の動力伝達機構２３によって回転軸９内の中空部を介して伝達するように構成したので、保持部材６に保持された基板Ｗとベース部材２との間の空間に配置する部材を削減でき、その空間が煩雑になることを避けることができるとともに、パーティクルの発生源となる回転モーター１６を被洗浄基板Ｗから遠ざけることができ、基板Ｗの汚染を防止することもできる。

さらに、本実施例によれば、回転モーター１１による基板保持機構１の回転を、基板保持機構１を構成するベース部材２に連結された回転軸９を介して行うように構成したので、パーティクルの発生源となる回転モーター１１を被洗浄基板Ｗから遠ざけることができ、基板Ｗの一層の汚染防止を図ることもできる。

また、本実施例によれば、第１洗浄ブラシ２１を回転駆動する回転モーター１８を、ベース部材２を挟んで、保持部材６に保持された基板Ｗが配置される空間と反対側の空間に配設し、回転モーター１８による回転動力をベルト伝動機構１７、第２の伝達軸１３、第２の動力伝達機構２４によって回転軸９内の中空部を介して伝達するように構成したので、保持部材６に保持された基板Ｗとベース部材２との間の空間が煩雑になることを避けることができ、パーティクルの発生源となる回転モーター１８を被洗浄基板Ｗから遠ざけて、基板Ｗのさらなる汚染防止を図ることもできる。

さらに、本実施例によれば、第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１を回転可能に構成したので、第１、第２洗浄面ＷＦ１、ＷＦ２の洗浄を第１、第２洗浄ブラシ２１、１０１を回転させながら行うこともでき、第１、第２洗浄面ＷＦ１、ＷＦ２に対する多様で高精度な洗浄を行うことができる。

なお、上記実施例では、基板Ｗの表面を上に向けた状態で保持して洗浄するように構成したが、第１洗浄ブラシ２１を基板Ｗの表面洗浄用の洗浄ブラシで構成し、第２洗浄ブラシ１０１を基板Ｗの裏面洗浄用の洗浄ブラシで構成すれば、基板Ｗの裏面を上に向けた状態で保持して洗浄することも可能である。

また、ノズル２０ａ〜２０ｃ、１０８ａ〜１０８ｃの本数や供給流体の種類は適宜に変更してもよい。

さらに、上記実施例では、第１洗浄ブラシ２１を回転駆動する回転モーター１８を、ベース部材２を挟んで、保持部材６に保持された基板Ｗが配置される空間と反対側の空間に配設し、回転モーター１８による回転動力を回転軸９内の中空部を介して伝達するように構成したが、例えば、この回転モーター１８を第１洗浄具支持アーム２２内に設け、ベルト伝動機構などによって回転動力を伝達するように構成してもよい。

また、上記実施例では、第１洗浄具支持アーム２２を多関節型のアーム２２ａ、２ｂで構成して、この多関節型のアーム２２ａ、２２ｂを屈伸させることで、第１洗浄ブラシ２１を第１洗浄面ＷＦ１に沿って移動させるように構成したが、例えば、図５、図６に示すような機構で第１洗浄ブラシ２１を移動させることも可能である。

図５（ａ）は、第１洗浄具支持アーム２２内に、第１の伝達軸１２と回転可能に連結された主動プーリ７０と、従動プーリ７１と、これらプーリ７０、７１との間に架け渡されたコンベア７２とを備え、連結部４７を介して、コンベア７２と第１洗浄ブラシ２１とを連結し、第１の伝達軸１２を軸芯Ｊ周りに回転させることで、第１洗浄ブラシ２１を水平１軸方向に移動させるように構成している。

図５（ｂ）は、第１の伝達軸１２の上端部にウォームギア８０を取り付けるとともに、第１洗浄具支持アーム２２内に、ウォームギア８０に歯合するネジ軸８１を水平方向に配設し、それと平行にガイド軸８２を配設している。また、第１洗浄ブラシ２１を支持する連結部４７に設けたナット８３をネジ軸８１に螺合させ、連結部４７に設けたガイド部８４をガイド軸８２に摺動可能に挿通させている。そして、第１の伝達軸１２を軸芯Ｊ周りに回転させることで、ウォームギア８０によって鉛直方向の軸芯Ｊ周りの回転が水平方向の軸芯周りの回転に変換されてネジ軸８１が回転され、第１洗浄ブラシ２１を水平１軸方向に移動させるように構成している。

図６は、第１洗浄具支持アーム２２を、ベースアーム２２ｃと、ベースアーム２２ｃの先端部に回動軸芯９０を介して揺動アーム２２ｄの基端部を連結し、軸芯Ｊから外れた鉛直方向の軸芯Ｐを支点として、先端部に第１洗浄ブラシ２１を支持した揺動アーム２２ｄを揺動させるように構成している。ベースアーム２２ｃ内には、第１の伝達軸１２の回転を回動支軸９０に伝達するベルト伝動機構９１が設けられている。これにより、第１の伝達軸１２を軸芯Ｊ周りに回転させると、軸芯Ｐ周りで揺動アーム２２ｄが揺動され、図６（ｂ）の矢印Ｆに示すように第１洗浄ブラシ２１を第１洗浄面ＷＦ１に沿って（第１洗浄面ＷＦ１の中心と周辺部との間を）円弧状に移動させることができる。

その他の機構で第１洗浄ブラシ２１を移動させることも可能である。

また、第２洗浄ブラシ１０１も上記実施例で示した構成以外で第２洗浄面ＷＦ２に沿って移動させることが可能である。

例えば、駆動機構１０６による第２洗浄具支持アーム１０３のＹ方向の水平移動を利用して、第２洗浄ブラシ１０１を第２洗浄面ＷＦ２に沿ってＹ方向に移動させることも可能である。この構成によれば、１軸方向駆動機構１０５を省略することができる。

また、第２洗浄具支持アーム１０３を、昇降可能で、かつ、カップ５０の外側の位置における鉛直方向の軸芯周りで基端部を回動させて、その軸芯周りで揺動可能に構成し、その第２洗浄具支持アーム１０３の先端部に第２洗浄ブラシ１０１を支持させれば、第２洗浄具支持アーム１０３の揺動により第２洗浄ブラシ１０１を第２洗浄面ＷＦ２に沿って（第２洗浄面ＷＦ２の中心と周辺部との間を）円弧状に移動させることもできる。

また、上記実施例では、回転モーター１１の回転動力をベルト伝動機構１０によって伝達するように構成したが、例えば、図７に示すような回転モーター１６０によって回転軸９を回転させるように構成してもよい。この回転モーター１６０は、円環状のステーター１６１の内側に、ステーター１６１に対して回転可能な円環状の回転子１６２を同芯状に配設している。そして、回転子１６２の中心の中空部内に回転軸９を挿入して、回転子１０２と回転軸９とを一体回転可能に連結している。これにより、ベルト伝動機構を用いずに、回転モーター１６０の回転動力を回転軸９に直接伝達することができる。

また、同様の構成により、第１の伝達軸１２や第２の伝達軸１３を回転させるように構成してもよい。

また、上記実施例では、カップ５０を下カップ５１と上カップ５３とに分けて、上カップ５３だけを昇降可能に構成したが、例えば、図８に示すように、カップ５０を一体もので構成し、このカップ５０全体を昇降させるように構成してもよい。

また、図１や図８などにおいて、カップ５０（上カップ５３）側を固定し、基板保持機構１側を昇降させるように構成してもよい。

また、例えば、カップ５０全体と基板保持機構１とを相対的に昇降可能に構成した場合、例えば、図８に示すように、保持機構３の支軸４をベース部材２に回転可能に貫通させ、ベース部材２の下方に保持用磁石５を設け、操作磁石５４を保持用磁石５よりも軸芯Ｊ側に配置させてもよい。

図８の構成では、保持用磁石５の極性を上記実施例と逆（保持部８の保持側側面８ａ側をＳ極する）にし、操作磁石５４に極性を軸芯Ｊ側をＳ極とすれば、カップ５０全体と基板保持機構１とを相対的に昇降させることで、保持部材６がカップ５０の上方に突出されたとき、基板Ｗの保持を解除し、基板保持機構１がカップ５０の中に収容されたとき、基板Ｗを保持させることができる。

また、上記構成において、カップ５０全体と基板保持機構１とを相対的に昇降させて、保持部材６がカップ５０の上方に突出されたときに、保持用磁石５の側方に位置されるように補助操作磁石５５を設けてもよい。この場合の補助操作磁石５５の極性は、軸芯Ｊ側をＮ極とすればよい。

また、上記実施例では、磁力を利用して保持部材６による基板Ｗの保持と解除を切り替えるように構成したが、その他の機構により保持部材６による基板Ｗの保持と解除を切り替えるように構成してもよい。

また、上記実施例では、６つの保持機構３（保持部材６）を備えているが、保持部材の個数はそれに限定されず、３個以上の保持部材６を備えていれば基板Ｗを保持することができる。

また、上記実施例では、全ての保持部材６を可動式、すなわち、姿勢を変動（軸芯Ｈ周りに回動）させて、基板Ｗの保持と解除とを切り替える構成としたが、複数の保持部材６のうち、少なくとも１つの保持部材６が可動式であればよく、残りの保持部材６は固定式、すなわち、ベース部材２に固定されて変動しない構成であってもよい。この固定式の保持部材６は、例えば、図８に示すように、ベース部材２に固定された支軸４の上端部に、基板Ｗの周縁部を支持する支持部７と支持部７に支持された基板Ｗの外周端縁に当接する当接部６００とを備えた保持部材６を取り付けて構成される。そして、可動式の保持部材６の保持部８に基板Ｗが押圧付勢されることで、可動式の保持部材６の保持部８と固定式の保持部材６の当接部６００とで基板Ｗを挟持して保持する。

また、保持部材６の構成は上記実施例のものに限定させず、例えば、上下に接離可能に構成された上爪と下爪により基板Ｗの周縁部を挟持するようなものであってもよい。

また、ベース部材２は、円板状のものに限らず、例えば、星型のもので形成し、周囲に放射状に延びた部分の先端部に保持機構３を設けるように構成してもよい。

また、上記実施例では、第１洗浄具を洗浄ブラシで構成したが、洗浄ブラシに代えて、例えば、超音波洗浄ノズルや高圧噴射ノズルなどのその他の洗浄具を第１洗浄面ＷＦ１に沿わせて移動させてその洗浄具で第１洗浄面ＷＦ１を洗浄するように構成してもよい。第２洗浄具も同様に、洗浄ブラシ以外の洗浄具で構成してもよい。さらに、第１洗浄具と第２洗浄具とは同じ種類であってもよいし、異なる種類、例えば、第１洗浄具を洗浄ブラシで構成し、第２洗浄具を超音波洗浄ノズルで構成するようにしてもよい。

また、上記実施例や変形例では、ベース部材２の上方で基板Ｗを保持するように構成しているが、ベース部材２の下方で基板Ｗを保持するような構成であってもよい。

本発明の一実施例に係る基板洗浄装置の全体的な構成を示す縦断面図である。 実施例装置の平面図である。 第１洗浄具支持アーム内の拡大縦断面図である。 保持部材による基板の保持とその解除との切り替えの原理を説明するための図である。 第１洗浄面に沿って第１洗浄ブラシを移動させる機構の変形例の概略構成を示すを示す縦断面図である。 第１洗浄面に沿って第１洗浄ブラシを移動させる機構の別の変形例の概略構成を示す縦断面図と平面図である。 回転軸を回転させる回転モーターの変形例の概略構成を示す縦断面図である。 カップ、保持部材、基板の保持と解除の切替え機構などの変形例の概略構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１：基板保持機構
２：ベース部材
６：保持部材
９：回転軸
１０、１５、１７：ベルト伝動機構
１１、１６、１８：回転モーター
１２：第１の伝達軸
１３：第２の伝達軸
２１：第１洗浄ブラシ
２２：第１洗浄具支持アーム
２３：第１の動力伝達機構
２４：第２の動力伝達機構
１０１：第２洗浄ブラシ
Ｗ：基板
ＷＦ１：第１洗浄面
ＷＦ２：第２洗浄面

Claims (4)

1. 基板に洗浄処理を施す基板洗浄装置であって、
   ベース部材に設けられた保持部材によって前記ベース部材と基板とが離間された状態で基板の周縁部を保持する基板保持手段と、
   前記ベース部材に連結された中空状の回転軸を介して前記基板保持手段を回転させる回転駆動手段と、
   前記保持部材に保持された基板の面のうち、前記ベース部材に向く側の面（以下、この面を「第１洗浄面」と言う）を洗浄するための第１洗浄具と、
   前記保持部材に保持された基板と前記ベース部材との間に前記第１洗浄具を配置させて、前記第１洗浄面に沿って前記第１洗浄具を移動可能に支持する第１洗浄具支持手段と、
   前記ベース部材を挟んで、前記保持部材に保持された基板が配置される空間と反対側の空間に配設され、前記第１洗浄面に沿って前記第１洗浄具の往復移動を駆動する移動駆動手段と、
   前記回転軸内に同芯状で配設され、前記回転軸内の中空部を介して前記移動駆動手段による移動動力を伝達する第１の伝達軸を備えた移動動力伝達手段とを備え、
   かつ、前記基板保持手段は、前記ベース部材の周縁に沿って立設された複数の支軸を備え、前記支軸の上端部に設けられた前記保持部材によって前記ベース部材と基板とが離間された状態で基板の周縁部を保持する
   ことを特徴とする基板洗浄装置。
2. 請求項１に記載の基板洗浄装置において、
   前記回転軸内に洗浄液を供給する供給路が形成されており、この供給路の上端部に設けられたノズルから洗浄液を基板の前記第１洗浄面に向けて噴出供給するように構成されている基板洗浄装置。
3. 請求項１または２に記載の基板洗浄装置において、
   前記第１の洗浄具が洗浄ブラシである基板洗浄装置。
4. 請求項３に記載の基板洗浄装置において、
   前記洗浄ブラシを洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルを更に備え、
   前記洗浄液供給ノズルは、前記ベース部材の周縁に沿って立設された複数の支軸及び前記支軸の上端部に設けられた前記保持部材を備える保持機構の外側の待機位置で待機している前記洗浄ブラシを洗浄液で洗浄する基板洗浄装置。

Images