JP2023019211A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

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智之 篠原
Tomoyuki Shinohara
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一樹 中村
Kazuki Nakamura
敬 篠原
Takashi Shinohara
展彬 沖田
Nobuaki Okita
吉文 岡田
Yoshifumi Okada
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Abstract

Figure 2023019211000001
【課題】基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減可能な基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供する。
【解決手段】基板洗浄装置は、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂを備える。上側保持装置１０Ａ，１０Ｂは、基板Ｗの外周端部に接触しつつ、当該基板Ｗを回転させることなく水平姿勢で保持する。上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにより保持された基板Ｗの下面中央領域に、洗浄液により湿潤した下面ブラシ５１が押し当てられる。この状態で、下面ブラシ５１が基板Ｗの下面中央領域に対して回転または移動する。それにより、基板Ｗの下面中央領域が洗浄される。
【選択図】図１７

Description

本発明は、基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。
液晶表示装置または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等に用いられるＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、半導体基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等の各種基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられている。基板を洗浄するためには、基板洗浄装置が用いられる。
例えば、特許文献１に記載された洗浄装置（基板洗浄装置）は、表面スクラバー、裏面スクラバーおよび表裏面反転ユニットを備える。表裏面反転ユニットは、表面および裏面を有する基板を、表面（デバイス面）が上方を向く状態と表面が下方を向く状態とに切り替える。
表面スクラバーには、表裏面反転ユニットにより表面が上方に向けられた基板が搬入される。表面スクラバーにおいては、基板が水平姿勢で回転されるとともに、上方を向く基板の表面にリンス液（洗浄液）が供給され、洗浄ブラシが押し当てられる。それにより、基板の表面が洗浄される。
一方、裏面スクラバーには、表裏面反転ユニットにより裏面が上方に向けられた基板が搬入される。裏面スクラバーにおいては、基板が水平姿勢で回転されるとともに、上方を向く基板の裏面にリンス液（洗浄液）が供給され、洗浄ブラシが押し当てられる。それにより、基板の裏面が洗浄される。
特開２００３－２２９３９８号公報
上記のように、回転する基板の表面および裏面のうちの一面に洗浄液を供給しつつ洗浄を行う場合には、当該一面を流れる洗浄液が基板の外周端部から基板の他面に回り込む可能性がある。この場合、基板の他面の周縁部が汚染される可能性がある。そこで、通常、回転する基板の一面に洗浄液を供給しつつ洗浄を行う場合には、基板の一面から他面に洗浄液が回り込むことを防止するために、基板の他面に洗浄液を供給すること（いわゆる、バックリンス）が行われる。
しかしながら、基板の一面および他面の各々の洗浄時にバックリンスを行うと、一の基板を洗浄するために多量の洗浄液が必要となる。この場合、使用される洗浄液の種類によっては、洗浄処理に要するコストが増大する。また、多量の廃液を処理する必要が生じる。
本発明の目的は、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減可能な基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することである。
（１）第１の発明に係る基板洗浄装置は、洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄装置であって、基板の外周端部の複数の部分に当接することにより、基板を回転させることなく水平姿勢で保持する第１の基板保持部と、基板の下面に接触可能に構成された洗浄ブラシと、第１の基板保持部により保持された基板の下面に洗浄ブラシを押し当てるとともに、第１の基板保持部により保持された基板に対して洗浄ブラシを相対的に移動させることが可能に構成されたブラシ駆動部と、制御部とを備え、制御部は、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられつつ洗浄ブラシが基板の下面中央領域上を移動するように、第１の基板保持部およびブラシ駆動部を制御する。
その基板洗浄装置においては、基板に洗浄液が供給されない状態で、第１の基板保持部により保持された基板の下面中央領域が、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシにより洗浄される。このとき、基板は回転していない。そのため、基板の下面中央領域を洗浄している間は、洗浄液が基板の外周端部にほとんど到達しない。すなわち、基板の下面から基板の上面に洗浄液が回り込まない。したがって、基板の上面周縁部を保護するために基板の上面に洗浄液を供給する必要がなくなる。その結果、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
（２）基板洗浄装置は、第１の基板保持部により保持される基板の下面中央領域に洗浄液を供給する第１の下面液供給部をさらに備え、制御部は、基板の下面中央領域に洗浄ブラシが押し当てられる前に、第１の基板保持部により保持される基板の下面中央領域の下方に洗浄ブラシが位置する状態で下面中央領域に洗浄液が供給されるように、ブラシ駆動部および第１の下面液供給部を制御してもよい。
この場合、洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられる前に、洗浄液が基板の下面中央領域に供給される。また、このとき洗浄ブラシは基板の下面中央領域の下方に位置する。そのため、基板の下面中央領域に供給された洗浄液は、基板の下面から洗浄ブラシ上に落下する。それにより、洗浄ブラシおよび基板の下面中央領域が湿潤する。その結果、基板の下面中央領域が洗浄ブラシにより円滑に洗浄される。
（３）基板洗浄装置は、基板の下面中央領域を吸着することにより基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させる第２の基板保持部と、第２の基板保持部により保持された基板の上面に洗浄液を供給する上面液供給部と、第２の基板保持部により保持された基板の下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給する第２の下面液供給部とをさらに備え、ブラシ駆動部は、第２の基板保持部により保持された基板の下面外側領域に洗浄ブラシをさらに押し当てることが可能に構成され、制御部は、第２の基板保持部により回転する基板の上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の下面外側領域に洗浄液が供給されつつ、洗浄ブラシが基板の下面外側領域に押し当てられるように、第２の基板保持部、上面液供給部、第２の下面液供給部およびブラシ駆動部を制御してもよい。
この場合、回転する基板の上面が洗浄されつつ基板の下面外側領域が洗浄される。このとき、基板の下面外側領域に供給される洗浄液は、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液とともに、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するバックリンスとして機能する。したがって、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液の供給と、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するためのバックリンスとを個別に行う必要がない。その結果、洗浄液の消費量を低減することができる。
（４）洗浄ブラシは、基板の下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、下面ブラシは、上方を向く平坦面を有する土台部と、土台部の平坦面から上方に突出しかつ土台部の外縁に沿うように土台部の平坦面に設けられる第１の洗浄部と含んでもよい。
この場合、基板の下面中央領域の洗浄前に、下面ブラシの第１の洗浄部の内側の領域に洗浄液を貯留しておくことができる。それにより、基板の下面に洗浄液が供給されない状態であっても、下面ブラシの第１の洗浄部の内側に貯留された洗浄液により基板の下面中央領域が円滑に洗浄される。
（５）下面ブラシは、土台部の平坦面から上方に突出しかつ平面視における土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるように土台部の平坦面に設けられる第２の洗浄部をさらに含んでもよい。
この場合、土台部上に第１の洗浄部のみが形成された構成に比べて、基板に対する下面ブラシの接触面積が増加する。それにより、基板の下面について、より高い洗浄力を得ることができる。
（６）第２の発明に係る基板洗浄方法は、洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄方法であって、基板の外周端部の複数の部分に当接する第１の基板保持部を用いて基板を回転させることなく水平姿勢で保持するステップと、基板の下面に接触可能に構成された洗浄ブラシを、第１の基板保持部により保持された基板の下面に押し当てるとともに、第１の基板保持部により保持された基板に対して洗浄ブラシを相対的に移動させるステップとを含み、洗浄ブラシを基板の下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシを、基板の下面中央領域に押し当てつつ基板の下面中央領域上で移動させることを含む。
その基板洗浄方法においては、基板に洗浄液が供給されない状態で、第１の基板保持部により保持された基板の下面中央領域が、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシにより洗浄される。このとき、基板は回転していない。そのため、基板の下面中央領域を洗浄している間は、洗浄液が基板の外周端部にほとんど到達しない。すなわち、基板の下面から基板の上面に洗浄液が回り込まない。したがって、基板の上面周縁部を保護するために基板の上面に洗浄液を供給する必要がなくなる。その結果、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
（７）基板洗浄方法は、基板の下面中央領域に洗浄ブラシが押し当てられる前に、第１の基板保持部により保持される基板の下面中央領域の下方に洗浄ブラシが位置する状態で、下面中央領域に洗浄液を供給するステップをさらに含んでもよい。
この場合、洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられる前に、洗浄液が基板の下面中央領域に供給される。また、このとき洗浄ブラシは基板の下面中央領域の下方に位置する。そのため、基板の下面中央領域に供給された洗浄液は、基板の下面から洗浄ブラシ上に落下する。それにより、洗浄ブラシおよび基板の下面中央領域が湿潤する。その結果、基板の下面中央領域が洗浄ブラシにより円滑に洗浄される。
（８）基板洗浄方法は、基板の下面中央領域を吸着する第２の基板保持部を用いて基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させるステップと、第２の基板保持部により保持されて回転する基板の上面に洗浄液を供給するステップと、基板の上面に洗浄液が供給された状態で、第２の基板保持部により保持されて回転する基板の下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給するステップとをさらに備え、洗浄ブラシを基板の下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、第２の基板保持部により回転する基板の上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の下面外側領域に洗浄液が供給された状態で、洗浄ブラシを基板の下面外側領域に押し当てつつ基板の下面外側領域上で移動させることを含んでもよい。
この場合、回転する基板の上面が洗浄されつつ基板の下面外側領域が洗浄される。このとき、基板の下面外側領域に供給される洗浄液は、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液とともに、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するバックリンスとして機能する。したがって、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液の供給と、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するためのバックリンスとを個別に行う必要がない。その結果、洗浄液の消費量を低減することができる。
（９）洗浄ブラシは、基板の下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、下面ブラシは、上方を向く平坦面を有する土台部と、土台部の平坦面から上方に突出しかつ土台部の外縁に沿うように土台部の平坦面に設けられる第１の洗浄部とを含んでもよい。
この場合、基板の下面中央領域の洗浄前に、下面ブラシの第１の洗浄部の内側の領域に洗浄液を貯留しておくことができる。それにより、基板の下面に洗浄液が供給されない状態であって、下面ブラシの第１の洗浄部の内側に貯留された洗浄液により基板の下面中央領域が円滑に洗浄される。
（１０）下面ブラシは、土台部の平坦面から上方に突出しかつ平面視における土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるように土台部の平坦面に設けられる第２の洗浄部をさらに含んでもよい。
この場合、土台部上に第１の洗浄部のみが形成された構成に比べて、基板に対する下面ブラシの接触面積が増加する。それにより、基板の下面について、より高い洗浄力を得ることができる。
本発明によれば、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
本発明の一実施の形態に係る基板洗浄装置の模式的平面図である。 図１の基板洗浄装置の内部構成を示す外観斜視図である。 図１の基板洗浄装置の制御系統の構成を示すブロック図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図１の基板洗浄装置の概略動作を説明するための模式図である。 図４～図１６に示される基板洗浄装置の一連の動作により得られる本発明の主たる効果を説明するための図である。 ブラシユニットの好ましい構成例を示す外観斜視図である。 図１８の下面ブラシの外観斜視図である。 図１８の下面ブラシの平面図である。 図１８のブラシユニットの縦断面図である。
以下、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置および基板洗浄方法について図面を用いて説明する。以下の説明において、基板とは、半導体基板、液晶表示装置もしくは有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置等のＦＰＤ（Flat Panel Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等をいう。また、本実施の形態で用いられる基板は、少なくとも一部が円形の外周部を有する。例えば、位置決め用のノッチを除く外周部が円形を有する。
１．基板洗浄装置の構成
図１は、本発明の一実施の形態に係る基板洗浄装置の模式的平面図である。図２は、図１の基板洗浄装置１の内部構成を示す外観斜視図である。本実施の形態に係る基板洗浄装置１においては、位置関係を明確にするために互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。図１および図２以降の所定の図では、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向が適宜矢印で示される。Ｘ方向およびＹ方向は水平面内で互いに直交し、Ｚ方向は鉛直方向に相当する。
図１に示すように、基板洗浄装置１は、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂ、下側保持装置２０、台座装置３０、受渡装置４０、下面洗浄装置５０、カップ装置６０、上面洗浄装置７０、端部洗浄装置８０および開閉装置９０を備える。これらの構成要素は、ユニット筐体２内に設けられる。図２では、ユニット筐体２が点線で示される。
ユニット筐体２は、矩形の底面部２ａと、底面部２ａの４辺から上方に延びる４つの側壁部２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅとを有する。側壁部２ｂ，２ｃが互いに対向し、側壁部２ｄ，２ｅが互いに対向する。側壁部２ｂの中央部には、矩形の開口が形成されている。この開口は、基板Ｗの搬入搬出口２ｘであり、ユニット筐体２に対する基板Ｗの搬入時および搬出時に用いられる。図２では、搬入搬出口２ｘが太い点線で示される。以下の説明においては、Ｙ方向のうちユニット筐体２の内部から搬入搬出口２ｘを通してユニット筐体２の外方に向く方向（側壁部２ｃから側壁部２ｂを向く方向）を前方と呼び、その逆の方向（側壁部２ｂから側壁部２ｃを向く方向）を後方と呼ぶ。
側壁部２ｂにおける搬入搬出口２ｘの形成部分およびその近傍の領域には、開閉装置９０が設けられている。開閉装置９０は、搬入搬出口２ｘを開閉可能に構成されたシャッタ９１と、シャッタ９１を駆動するシャッタ駆動部９２とを含む。図２では、シャッタ９１が太い二点鎖線で示される。シャッタ駆動部９２は、基板洗浄装置１に対する基板Ｗの搬入時および搬出時に搬入搬出口２ｘを開放するようにシャッタ９１を駆動する。また、シャッタ駆動部９２は、基板洗浄装置１における基板Ｗの洗浄時に搬入搬出口２ｘを閉塞するようにシャッタ９１を駆動する。
底面部２ａの中央部には、台座装置３０が設けられている。台座装置３０は、リニアガイド３１、可動台座３２および台座駆動部３３を含む。リニアガイド３１は、２本のレールを含み、平面視で側壁部２ｂの近傍から側壁部２ｃの近傍までＹ方向に延びるように設けられている。可動台座３２は、リニアガイド３１の２本のレール上でＹ方向に移動可能に設けられている。台座駆動部３３は、例えばパルスモータを含み、リニアガイド３１上で可動台座３２をＹ方向に移動させる。
可動台座３２上には、下側保持装置２０および下面洗浄装置５０がＹ方向に並ぶように設けられている。下側保持装置２０は、吸着保持部２１、吸着保持駆動部２２および２つのバックリンスノズル２９を含む。吸着保持部２１は、いわゆるスピンチャックであり、基板Ｗの下面を吸着保持可能な円形の吸着面を有し、上下方向に延びる軸（Ｚ方向の軸）の周りで回転可能に構成される。以下の説明では、吸着保持部２１により基板Ｗが吸着保持される際に、基板Ｗの下面のうち吸着保持部２１の吸着面が吸着すべき領域を下面中央領域と呼ぶ。一方、基板Ｗの下面のうち下面中央領域を取り囲む領域を下面外側領域と呼ぶ。
吸着保持駆動部２２は、モータを含む。吸着保持駆動部２２のモータは、回転軸が上方に向かって突出するように可動台座３２上に設けられている。吸着保持部２１は、吸着保持駆動部２２の回転軸の上端部に取り付けられる。また、吸着保持駆動部２２の回転軸には、吸着保持部２１において基板Ｗを吸着保持するための吸引経路が形成されている。その吸引経路は、図示しない吸気装置に接続されている。吸着保持駆動部２２は、吸着保持部２１を上記の回転軸の周りで回転させる。
２つのバックリンスノズル２９は、図１に示すように、平面視でＸ方向において吸着保持部２１を挟み込むように、吸着保持駆動部２２の近傍に配置されている。各バックリンスノズル２９には、バックリンス液供給部２８（図３）が接続されている。バックリンス液供給部２８は、バックリンスノズル２９に洗浄液を供給する。バックリンスノズル２９は、後述するように、基板洗浄装置１において基板Ｗの上面、外周端部および下面外側領域が同時に洗浄される際に、バックリンス液供給部２８から供給される洗浄液を基板Ｗの下面外側領域に向けて吐出する。本実施の形態では、バックリンス液供給部２８に供給される洗浄液として純水（ＤＩＷ：De-Ionized Water）が用いられる。
可動台座３２上には、下側保持装置２０の近傍にさらに受渡装置４０が設けられている。受渡装置４０は、複数（本例では３本）の支持ピン４１、ピン連結部材４２およびピン昇降駆動部４３を含む。ピン連結部材４２は、平面視で吸着保持部２１を取り囲むように形成され、複数の支持ピン４１を連結する。複数の支持ピン４１は、ピン連結部材４２により互いに連結された状態で、ピン連結部材４２から一定長さ上方に延びる。ピン昇降駆動部４３は、可動台座３２上でピン連結部材４２を昇降させる。これにより、複数の支持ピン４１が吸着保持部２１に対して相対的に昇降する。
下面洗浄装置５０は、下面ブラシ５１、２つの液ノズル５２、気体噴出部５３、昇降支持部５４、移動支持部５５、下面ブラシ回転駆動部５５ａ、下面ブラシ昇降駆動部５５ｂおよび下面ブラシ移動駆動部５５ｃを含む。移動支持部５５は、可動台座３２上の一定領域内で下側保持装置２０に対してＹ方向に移動可能に設けられている。図２に示すように、移動支持部５５上に、昇降支持部５４が昇降可能に設けられている。昇降支持部５４は、吸着保持部２１から遠ざかる方向（本例では後方）において斜め下方に傾斜する上面５４ｕを有する。
図１に示すように、下面ブラシ５１は、平面視において円形の外形を有し、本実施の形態においては比較的大型に形成される。具体的には、下面ブラシ５１の直径は、吸着保持部２１の吸着面の直径よりも大きく、例えば吸着保持部２１の吸着面の直径の１．３倍である。また、下面ブラシ５１の直径は、基板Ｗの直径の１／３よりも大きくかつ１／２よりも小さい。なお、基板Ｗの直径は、例えば３００ｍｍである。
下面ブラシ５１は、例えばＰＶＡ（ポリビニールアルコール）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の比較的軟質な樹脂材料により形成される。下面ブラシ５１は、基板Ｗの下面に接触可能な洗浄面を有する。また、下面ブラシ５１は、洗浄面が上方を向くようにかつ洗浄面が当該洗浄面の中心を通って上下方向に延びる軸の周りで回転可能となるように、昇降支持部５４の上面５４ｕ上に設けられている。
２つの液ノズル５２の各々は、下面ブラシ５１の近傍に位置しかつ液体吐出口が下面ブラシ５１の上方を向くように、昇降支持部５４の上面５４ｕ上に取り付けられている。液ノズル５２には、下面洗浄液供給部５６（図３）が接続されている。下面洗浄液供給部５６は、液ノズル５２に洗浄液を供給する。液ノズル５２は、後述するように、基板洗浄装置１において基板Ｗの下面中央領域が洗浄される直前に、下面洗浄液供給部５６から供給される洗浄液を基板Ｗの下面中央領域に吐出する。一方、液ノズル５２は、基板洗浄装置１において基板Ｗの下面中央領域が洗浄される間は、洗浄液を基板Ｗの下面中央領域に吐出しない。本実施の形態では、液ノズル５２に供給される洗浄液として純水（ＤＩＷ）が用いられる。
気体噴出部５３は、一方向に延びる気体噴出口を有するスリット状の気体噴射ノズルである。気体噴出部５３は、平面視で下面ブラシ５１と吸着保持部２１との間に位置しかつ気体噴射口が上方を向くように、昇降支持部５４の上面５４ｕに取り付けられている。気体噴出部５３には、噴出気体供給部５７（図３）が接続されている。噴出気体供給部５７は、気体噴出部５３に気体を供給する。本実施の形態では、気体噴出部５３に供給される気体として窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。気体噴出部５３は、下面ブラシ５１による基板Ｗの洗浄時および後述する基板Ｗの下面の乾燥時に、噴出気体供給部５７から供給される気体を基板Ｗの下面に噴射する。この場合、下面ブラシ５１と吸着保持部２１との間に、Ｘ方向に延びる帯状の気体カーテンが形成される。
下面ブラシ回転駆動部５５ａは、モータを含み、下面ブラシ５１による基板Ｗの洗浄時に下面ブラシ５１を回転させる。下面ブラシ昇降駆動部５５ｂは、ステッピングモータまたはエアシリンダを含み、移動支持部５５に対して昇降支持部５４を昇降させる。下面ブラシ移動駆動部５５ｃは、モータを含み、可動台座３２上で移動支持部５５をＹ方向に移動させる。ここで、可動台座３２における下側保持装置２０の位置は固定されている。そのため、下面ブラシ移動駆動部５５ｃによる移動支持部５５のＹ方向の移動時には、移動支持部５５が下側保持装置２０に対して相対的に移動する。以下の説明では、可動台座３２上で下側保持装置２０に最も近づくときの下面洗浄装置５０の位置を接近位置と呼び、可動台座３２上で下側保持装置２０から最も離れたときの下面洗浄装置５０の位置を離間位置と呼ぶ。
底面部２ａの中央部には、さらにカップ装置６０が設けられている。カップ装置６０は、カップ６１およびカップ駆動部６２を含む。カップ６１は、平面視で下側保持装置２０および台座装置３０を取り囲むようにかつ昇降可能に設けられている。図２においては、カップ６１が点線で示される。カップ駆動部６２は、下面ブラシ５１が基板Ｗの下面におけるどの部分を洗浄するのかに応じてカップ６１を下カップ位置と上カップ位置との間で移動させる。下カップ位置はカップ６１の上端部が吸着保持部２１により吸着保持される基板Ｗよりも下方にある高さ位置である。また、上カップ位置はカップ６１の上端部が吸着保持部２１よりも上方にある高さ位置である。
カップ６１よりも上方の高さ位置には、平面視で台座装置３０を挟んで対向するように一対の上側保持装置１０Ａ，１０Ｂが設けられている。上側保持装置１０Ａは、下チャック１１Ａ、上チャック１２Ａ、下チャック駆動部１３Ａおよび上チャック駆動部１４Ａを含む。上側保持装置１０Ｂは、下チャック１１Ｂ、上チャック１２Ｂ、下チャック駆動部１３Ｂおよび上チャック駆動部１４Ｂを含む。
下チャック１１Ａ，１１Ｂは、平面視で吸着保持部２１の中心を通ってＹ方向（前後方向）に延びる鉛直面に関して対称に配置され、共通の水平面内でＸ方向に移動可能に設けられている。下チャック１１Ａ，１１Ｂの各々は、基板Ｗの下面周縁部を基板Ｗの下方から支持可能な２本の支持片を有する。下チャック駆動部１３Ａ，１３Ｂは、下チャック１１Ａ，１１Ｂが互いに近づくように、または下チャック１１Ａ，１１Ｂが互いに遠ざかるように、下チャック１１Ａ，１１Ｂを移動させる。
上チャック１２Ａ，１２Ｂは、下チャック１１Ａ，１１Ｂと同様に、平面視で吸着保持部２１の中心を通ってＹ方向（前後方向）に延びる鉛直面に関して対称に配置され、共通の水平面内でＸ方向に移動可能に設けられている。上チャック１２Ａ，１２Ｂの各々は、基板Ｗの外周端部の２つの部分に当接して基板Ｗの外周端部を保持可能に構成された２本の保持片を有する。上チャック駆動部１４Ａ，１４Ｂは、上チャック１２Ａ，１２Ｂが互いに近づくように、または上チャック１２Ａ，１２Ｂが互いに遠ざかるように、上チャック１２Ａ，１２Ｂを移動させる。
図１に示すように、カップ６１の一側方においては、平面視で上側保持装置１０Ｂの近傍に位置するように、上面洗浄装置７０が設けられている。上面洗浄装置７０は、回転支持軸７１、アーム７２、スプレーノズル７３および上面洗浄駆動部７４を含む。
回転支持軸７１は、底面部２ａ上で、上下方向に延びるようにかつ昇降可能かつ回転可能に上面洗浄駆動部７４により支持される。アーム７２は、図２に示すように、上側保持装置１０Ｂよりも上方の位置で、回転支持軸７１の上端部から水平方向に延びるように設けられている。アーム７２の先端部には、スプレーノズル７３が取り付けられている。
スプレーノズル７３には、上面洗浄流体供給部７５（図３）が接続される。上面洗浄流体供給部７５は、スプレーノズル７３に洗浄液および気体を供給する。本実施の形態では、スプレーノズル７３に供給される洗浄液として純水（ＤＩＷ）が用いられ、スプレーノズル７３に供給される気体として窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。スプレーノズル７３は、基板Ｗの上面の洗浄時に、上面洗浄流体供給部７５から供給される洗浄液と気体とを混合して混合流体を生成し、生成された混合流体を下方に噴射する。
上面洗浄駆動部７４は、１または複数のパルスモータおよびエアシリンダ等を含み、回転支持軸７１を昇降させるとともに、回転支持軸７１を回転させる。上記の構成によれば、吸着保持部２１により吸着保持されて回転される基板Ｗの上面上で、スプレーノズル７３を円弧状に移動させることにより、基板Ｗの上面全体を洗浄することができる。
図１に示すように、カップ６１の他側方においては、平面視で上側保持装置１０Ａの近傍に位置するように、端部洗浄装置８０が設けられている。端部洗浄装置８０は、回転支持軸８１、アーム８２、ベベルブラシ８３およびベベルブラシ駆動部８４を含む。
回転支持軸８１は、底面部２ａ上で、上下方向に延びるようにかつ昇降可能かつ回転可能にベベルブラシ駆動部８４により支持される。アーム８２は、図２に示すように、上側保持装置１０Ａよりも上方の位置で、回転支持軸８１の上端部から水平方向に延びるように設けられている。アーム８２の先端部には、下方に向かって突出するようにかつ上下方向の軸の周りで回転可能となるようにベベルブラシ８３が設けられている。
ベベルブラシ８３は、上半部が逆円錐台形状を有するとともに下半部が円錐台形状を有する。このベベルブラシ８３によれば、外周面の上下方向における中央部分で基板Ｗの外周端部を洗浄することができる。
ベベルブラシ駆動部８４は、１または複数のパルスモータおよびエアシリンダ等を含み、回転支持軸８１を昇降させるとともに、回転支持軸８１を回転させる。上記の構成によれば、吸着保持部２１により吸着保持されて回転される基板Ｗの外周端部にベベルブラシ８３の外周面の中央部分を接触させることにより、基板Ｗの外周端部全体を洗浄することができる。
ここで、ベベルブラシ駆動部８４は、さらにアーム８２に内蔵されるモータを含む。そのモータは、アーム８２の先端部に設けられるベベルブラシ８３を上下方向の軸の周りで回転させる。したがって、基板Ｗの外周端部の洗浄時に、ベベルブラシ８３が回転することにより、基板Ｗの外周端部におけるベベルブラシ８３の洗浄力が向上する。
図３は、図１の基板洗浄装置１の制御系統の構成を示すブロック図である。図３の制御部９は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）および記憶装置を含む。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として用いられる。ＲＯＭは、システムプログラムを記憶する。記憶装置は、制御プログラムを記憶する。ＣＰＵが記憶装置に記憶された基板洗浄プログラムをＲＡＭ上で実行することにより基板洗浄装置１の各部の動作が制御される。
図３に示すように、制御部９は、主として、基板洗浄装置１に搬入される基板Ｗを受け取り、吸着保持部２１の上方の位置で保持するために、下チャック駆動部１３Ａ，１３Ｂおよび上チャック駆動部１４Ａ，１４Ｂを制御する。また、制御部９は、主として、吸着保持部２１により基板Ｗを吸着保持するとともに吸着保持された基板Ｗを回転させるために、吸着保持駆動部２２を制御する。さらに、制御部９は、主として基板Ｗの上面の洗浄時に、上面から下面への洗浄液の周り込みを防止するためかつ基板Ｗの下面外側領域を洗浄するために、バックリンス液供給部２８を制御する。
また、制御部９は、主として、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにより保持される基板Ｗに対して可動台座３２を移動させるために、台座駆動部３３を制御する。また、制御部９は、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにより保持される基板Ｗの高さ位置と、吸着保持部２１により保持される基板Ｗの高さ位置との間で基板Ｗを移動させるために、ピン昇降駆動部４３を制御する。
また、制御部９は、基板Ｗの下面を洗浄するために、下面ブラシ回転駆動部５５ａ、下面ブラシ昇降駆動部５５ｂ、下面ブラシ移動駆動部５５ｃ、下面洗浄液供給部５６および噴出気体供給部５７を制御する。また、制御部９は、吸着保持部２１により吸着保持された基板Ｗの洗浄時に基板Ｗから飛散する洗浄液をカップ６１で受け止めるために、カップ駆動部６２を制御する。
また、制御部９は、吸着保持部２１により吸着保持された基板Ｗの上面を洗浄するために、上面洗浄駆動部７４および上面洗浄流体供給部７５を制御する。また、制御部９は、吸着保持部２１により吸着保持された基板Ｗの外周端部を洗浄するために、ベベルブラシ駆動部８４を制御する。さらに、制御部９は、基板洗浄装置１における基板Ｗの搬入時および搬出時にユニット筐体２の搬入搬出口２ｘを開閉するために、シャッタ駆動部９２を制御する。
２．基板洗浄装置１の概略動作
図４～図１６は、図１の基板洗浄装置１の概略動作を説明するための模式図である。図４～図１６の各々においては、上段に基板洗浄装置１の平面図が示される。また、中段にＹ方向に沿って見た下側保持装置２０およびその周辺部の側面図が示され、下段にＸ方向に沿って見た下側保持装置２０およびその周辺部の側面図が示される。中段の側面図は図１のＡ－Ａ線側面図に対応し、下段の側面図は図１のＢ－Ｂ線側面図に対応する。なお、基板洗浄装置１における各構成要素の形状および動作状態の理解を容易にするために、上段の平面図と中段および下段の側面図との間では、一部の構成要素の拡縮率が異なる。また、図４～図１６では、カップ６１が二点鎖線で示されるとともに、基板Ｗの外形が太い一点鎖線で示される。
基板洗浄装置１に基板Ｗが搬入される前の初期状態においては、開閉装置９０のシャッタ９１が搬入搬出口２ｘを閉塞している。また、図１に示されるように、下チャック１１Ａ，１１Ｂは、互いの距離が基板Ｗの直径よりも十分に大きくなる状態で維持されている。また、上チャック１２Ａ，１２Ｂも、互いの距離が基板Ｗの直径よりも十分に大きくなる状態で維持されている。また、台座装置３０の可動台座３２は、平面視で吸着保持部２１の中心がカップ６１の中心に位置するように配置されている。可動台座３２上で下面洗浄装置５０は、接近位置に配置されている。下面洗浄装置５０の昇降支持部５４は、下面ブラシ５１の洗浄面（上端部）が吸着保持部２１よりも下方の位置にある。
また、受渡装置４０においては、複数の支持ピン４１が吸着保持部２１よりも下方に位置する状態にある。さらに、カップ装置６０においては、カップ６１は下カップ位置にある。以下の説明では、平面視におけるカップ６１の中心位置を平面基準位置ｒｐと呼ぶ。また、平面視で吸着保持部２１の中心が平面基準位置ｒｐにあるときの底面部２ａ上の可動台座３２の位置を第１の水平位置と呼ぶ。
基板洗浄装置１のユニット筐体２内に基板Ｗが搬入される。具体的には、基板Ｗの搬入の直前にシャッタ９１が搬入搬出口２ｘを開放する。その後、図４に太い実線の矢印ａ１で示すように、図示しない基板搬送ロボットのハンド（基板保持部）ＲＨが搬入搬出口２ｘを通してユニット筐体２内の略中央の位置に基板Ｗを搬入する。このとき、ハンドＲＨにより保持される基板Ｗは、図４に示すように、下チャック１１Ａおよび上チャック１２Ａと下チャック１１Ｂおよび上チャック１２Ｂとの間に位置する。
次に、図５に太い実線の矢印ａ２で示すように、下チャック１１Ａ，１１Ｂの複数の支持片が基板Ｗの下面周縁部の下方に位置するように、下チャック１１Ａ，１１Ｂが互いに近づく。この状態で、ハンドＲＨが下降し、搬入搬出口２ｘから退出する。それにより、ハンドＲＨに保持された基板Ｗの下面周縁部の複数の部分が、下チャック１１Ａ，１１Ｂの複数の支持片により支持される。ハンドＲＨの退出後、シャッタ９１は搬入搬出口２ｘを閉塞する。
次に、図６に太い実線の矢印ａ３で示すように、上チャック１２Ａ，１２Ｂの複数の保持片が基板Ｗの外周端部に当接するように、上チャック１２Ａ，１２Ｂが互いに近づく。上チャック１２Ａ，１２Ｂの複数の保持片が基板Ｗの外周端部の複数の部分に当接することにより、下チャック１１Ａ，１１Ｂにより支持された基板Ｗが上チャック１２Ａ，１２Ｂによりさらに保持される。また、図６に太い実線の矢印ａ４で示すように、吸着保持部２１が平面基準位置ｒｐから所定距離ずれるとともに下面ブラシ５１の中心が平面基準位置ｒｐに位置するように、可動台座３２が第１の水平位置から前方に移動する。それにより、下面ブラシ５１の洗浄面が、上チャック１２Ａ，１２Ｂにより保持された基板Ｗの下方の位置で、当該基板Ｗの下面中央領域に対向する。このとき、底面部２ａ上に位置する可動台座３２の位置を第２の水平位置と呼ぶ。
次に、図７の下段に白抜きの矢印ＡＡで示すように、液ノズル５２が、下面ブラシ５１の上方に向かって洗浄液を吐出する。液ノズル５２から吐出された洗浄液は、基板Ｗの下面中央領域に衝突する。それにより、基板Ｗの下面中央領域が洗浄液により湿潤する。液ノズル５２から吐出される洗浄液の流量（単位時間当たりに吐出される洗浄液の流量）は、基板Ｗの下面中央領域に供給された洗浄液が基板Ｗの外周端部に到達しない程度に定められる。
基板Ｗの下面中央領域に衝突した洗浄液の大部分は、基板Ｗの下方に落下する。基板Ｗの下面中央領域から落下する洗浄液は、下面ブラシ５１の洗浄面により受け止められる。それにより、下面ブラシ５１の洗浄面が湿潤する。下面ブラシ５１の洗浄面が十分に湿潤する程度の洗浄液が液ノズル５２から吐出されると、液ノズル５２による洗浄液の吐出動作が停止する。
次に、図８に太い実線の矢印ａ５で示すように、下面ブラシ５１の洗浄面が基板Ｗの下面中央領域に接触するように、昇降支持部５４が上昇する。また、図８に太い実線の矢印ａ６で示すように、洗浄液により湿潤した下面ブラシ５１が上下方向の軸の周りで回転（自転）する。それにより、基板Ｗの下面中央領域に付着する汚染物質が下面ブラシ５１により物理的に剥離される。このとき、下面ブラシ５１の回転速度は、例えば１００ｒｐｍ以上２５０ｒｐｍ以下の範囲内に設定される。下面ブラシ５１の回転速度が１００ｒｐｍ以上に設定されることにより、基板Ｗの下面中央領域を洗浄するために必要とされる汚染の除去能力を確保することができる。また、下面ブラシ５１の回転速度が２５０ｒｐｍ以下に設定されることにより、基板Ｗの下面中央領域の洗浄時に、下面ブラシ５１から飛散する洗浄液が平面視で基板Ｗの外縁の範囲内に収まる。
図８の下段には、下面ブラシ５１が基板Ｗの下面に接触する部分の拡大側面図が吹き出し内に示される。その吹き出し内に示されるように、下面ブラシ５１が基板Ｗに接触する状態で、液ノズル５２および気体噴出部５３は、基板Ｗの下面に近接する位置に保持される。このとき、液ノズル５２から基板Ｗに、洗浄液は吐出されない。
しかしながら、下面ブラシ５１が基板Ｗに接触する直前、基板Ｗの下面中央領域および下面ブラシ５１の洗浄面は湿潤している。それにより、基板Ｗの下面中央領域と下面ブラシ５１との間に存在する洗浄液の一部は、基板Ｗの裏面から除去された汚染物質とともに下面ブラシ５１の下方に流れるかまたは下面ブラシ５１の下方に飛散する。
ここで、昇降支持部５４の上面５４ｕは、吸着保持部２１から遠ざかる方向において斜め下方に傾斜している。この場合、基板Ｗの下面から汚染物質を含む洗浄液が昇降支持部５４上に落下する場合に、上面５４ｕによって受け止められた洗浄液が吸着保持部２１から遠ざかる方向に導かれる。
また、下面ブラシ５１による基板Ｗの下面中央領域の洗浄時には、気体噴出部５３が、図８の吹き出し内に白抜きの矢印ａ５２で示すように、下面ブラシ５１と吸着保持部２１との間の位置で基板Ｗの下面に向かって気体を噴射する。本実施の形態においては、気体噴出部５３は、気体噴射口がＸ方向に延びるように昇降支持部５４上に取り付けられている。この場合、気体噴出部５３から基板Ｗの下面に気体が噴射される際には、下面ブラシ５１と吸着保持部２１との間でＸ方向に延びる帯状の気体カーテンが形成される。それにより、下面ブラシ５１による基板Ｗの下面中央領域の洗浄時に、汚染物質を含む洗浄液が吸着保持部２１に向かって飛散することが防止される。したがって、下面ブラシ５１による基板Ｗの下面中央領域の洗浄時に、汚染物質を含む洗浄液が吸着保持部２１に付着することが防止され、吸着保持部２１の吸着面が清浄に保たれる。
なお、図８の例においては、気体噴出部５３は、白抜きの矢印ａ５２で示すように、気体噴出部５３から下面ブラシ５１に向かって斜め上方に気体を噴射するが、本発明はこれに限定されない。気体噴出部５３は、気体噴出部５３から基板Ｗの下面に向かってＺ方向に沿うように気体を噴射してもよい。
次に、図８の状態で、基板Ｗの下面中央領域の洗浄が完了すると、下面ブラシ５１の回転が停止され、下面ブラシ５１の洗浄面が基板Ｗから所定距離離間するように、昇降支持部５４が下降する。このとき、気体噴出部５３から基板Ｗへの気体の噴射は継続される。
その後、図９に太い実線の矢印ａ７で示すように、吸着保持部２１が平面基準位置ｒｐに位置するように、可動台座３２が後方に移動する。すなわち、可動台座３２は、第２の水平位置から第１の水平位置に移動する。このとき、気体噴出部５３から基板Ｗへの気体の噴射が継続されることにより、基板Ｗの下面中央領域が気体カーテンにより順次乾燥される。
次に、図１０に太い実線の矢印ａ８で示すように、下面ブラシ５１の洗浄面が吸着保持部２１の吸着面（上端部）よりも下方に位置するように、昇降支持部５４が下降する。また、図１０に太い実線の矢印ａ９で示すように、上チャック１２Ａ，１２Ｂの複数の保持片が基板Ｗの外周端部から離間するように、上チャック１２Ａ，１２Ｂが互いに遠ざかる。このとき、基板Ｗは、下チャック１１Ａ，１１Ｂにより支持された状態となる。
その後、図１０に太い実線の矢印ａ１０で示すように、複数の支持ピン４１の上端部が下チャック１１Ａ，１１Ｂよりもわずかに上方に位置するように、ピン連結部材４２が上昇する。それにより、下チャック１１Ａ，１１Ｂにより支持された基板Ｗが、複数の支持ピン４１により受け取られる。
次に、図１１に太い実線の矢印ａ１１で示すように、下チャック１１Ａ，１１Ｂが互いに遠ざかる。このとき、下チャック１１Ａ，１１Ｂは、平面視で複数の支持ピン４１により支持される基板Ｗに重ならない位置まで移動する。それにより、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂは、ともに初期状態に戻る。
次に、図１２に太い実線の矢印ａ１２で示すように、複数の支持ピン４１の上端部が吸着保持部２１よりも下方に位置するように、ピン連結部材４２が下降する。それにより、複数の支持ピン４１上に支持された基板Ｗが、吸着保持部２１により受け取られる。この状態で、吸着保持部２１は、基板Ｗの下面中央領域を吸着保持する。ピン連結部材４２の下降と同時かまたはピン連結部材４２の下降完了後、図１２に太い実線の矢印ａ１３で示すように、カップ６１が下カップ位置から上カップ位置まで上昇する。
次に、図１３に太い実線の矢印ａ１４で示すように、吸着保持部２１が上下方向の軸（吸着保持駆動部２２の回転軸の軸心）の周りで回転する。それにより、吸着保持部２１に吸着保持された基板Ｗが水平姿勢で回転する。また、図１３の中段に白抜きの矢印ＡＢで示すように、バックリンスノズル２９が、基板Ｗの下面外側領域に向かって洗浄液を吐出する。このとき、基板Ｗが回転しているので、バックリンスノズル２９から吐出された洗浄液は基板Ｗの下面外側領域全体に広がり、基板Ｗの外方に飛散する。
次に、上面洗浄装置７０の回転支持軸７１が回転し、下降する。それにより、図１３に太い実線の矢印ａ１５で示すように、スプレーノズル７３が基板Ｗの中心の上方の位置まで移動し、スプレーノズル７３と基板Ｗとの間の距離が予め定められた距離となるように下降する。この状態で、スプレーノズル７３は、基板Ｗの上面に洗浄液と気体との混合流体を噴射する。また、回転支持軸７１が回転する。さらに、図１３に太い実線の矢印ａ１６で示すように、スプレーノズル７３が回転する基板Ｗの中心から外方に向かって移動する。基板Ｗの上面全体に混合流体が噴射されることにより、基板Ｗの上面全体が洗浄される。基板Ｗの上面の洗浄時に、バックリンスノズル２９から基板Ｗの下面外側領域に供給される洗浄液は、基板Ｗの上面から基板Ｗの下面に洗浄液が回り込むことを防止する。
また、スプレーノズル７３による基板Ｗの上面の洗浄時には、端部洗浄装置８０の回転支持軸８１も回転し、下降する。それにより、図１３に太い実線の矢印ａ１７で示すように、ベベルブラシ８３が基板Ｗの外周端部の上方の位置まで移動する。また、ベベルブラシ８３の外周面の中央部分が基板Ｗの外周端部に接触するように下降する。この状態で、ベベルブラシ８３が上下方向の軸の周りで回転（自転）する。それにより、基板Ｗの外周端部に付着する汚染物質がベベルブラシ８３により物理的に剥離される。基板Ｗの外周端部から剥離された汚染物質は、バックリンスノズル２９から基板Ｗに吐出される洗浄液およびスプレーノズル７３から基板Ｗに噴射される混合流体の洗浄液により洗い流される。
さらに、スプレーノズル７３による基板Ｗの上面の洗浄時には、下面ブラシ５１の洗浄面が基板Ｗの下面外側領域に接触するように、昇降支持部５４が上昇する。また、図１３に太い実線の矢印ａ１８で示すように、下面ブラシ５１が上下方向の軸の周りで回転（自転）する。このとき、気体噴出部５３は基板Ｗの下面に向かって気体を噴射する。これにより、吸着保持部２１により吸着保持されて回転される基板Ｗの下面外側領域を全体に渡って下面ブラシ５１により洗浄することができる。基板Ｗの下面外側領域の洗浄時における下面ブラシ５１の回転速度は、例えば５ｒｐｍ以上６０ｒｐｍ以下の範囲内に設定される。
下面ブラシ５１の回転方向は、吸着保持部２１の回転方向とは逆であってもよい。この場合、基板Ｗの下面外側領域を効率よく洗浄することができる。本実施の形態では、平面視において、吸着保持部２１の回転方向は時計回りであり、下面ブラシ５１の回転方向は反時計回りである。また、下面ブラシ５１が比較的大型でない場合、図１３に太い実線の矢印ａ１９で示すように、移動支持部５５が可動台座３２上で接近位置と離間位置との間を進退動作されてもよい。この場合でも、吸着保持部２１により吸着保持されて回転される基板Ｗの下面外側領域を全体に渡って下面ブラシ５１により洗浄することができる。
次に、基板Ｗの上面、外周端部および下面外側領域の洗浄が完了すると、スプレーノズル７３から基板Ｗへの混合流体の噴射が停止される。また、図１４に太い実線の矢印ａ２０で示すように、スプレーノズル７３がカップ６１の一側方の位置（初期状態の位置）まで移動する。また、図１４に太い実線の矢印ａ２１で示すように、ベベルブラシ８３がカップ６１の他側方の位置（初期状態の位置）まで移動する。さらに、下面ブラシ５１の回転が停止され、下面ブラシ５１の洗浄面が基板Ｗから所定距離離間するように、昇降支持部５４が下降する。また、バックリンスノズル２９から基板Ｗへの洗浄液の吐出、および気体噴出部５３から基板Ｗへの気体の噴射が停止される。この状態で、吸着保持部２１が高速で回転することにより、基板Ｗに付着する洗浄液が振り切られ、基板Ｗの全体が乾燥する。
次に、図１５に太い実線の矢印ａ２２で示すように、カップ６１が上カップ位置から下カップ位置まで下降する。また、新たな基板Ｗがユニット筐体２内に搬入されることに備えて、図１５に太い実線の矢印ａ２３で示すように、新たな基板Ｗを支持可能な位置まで下チャック１１Ａ，１１Ｂが互いに近づく。
最後に、基板洗浄装置１のユニット筐体２内から基板Ｗが搬出される。具体的には、基板Ｗの搬出の直前にシャッタ９１が搬入搬出口２ｘを開放する。その後、図１６に太い実線の矢印ａ２４で示すように、図示しない基板搬送ロボットのハンド（基板保持部）ＲＨが搬入搬出口２ｘを通してユニット筐体２内に進入する。続いて、ハンドＲＨは、吸着保持部２１上の基板Ｗを受け取り、搬入搬出口２ｘから退出する。ハンドＲＨの退出後、シャッタ９１は搬入搬出口２ｘを閉塞する。
３．効果
図１７は、図４～図１６に示される基板洗浄装置１の一連の動作により得られる本発明の主たる効果を説明するための図である。基板洗浄装置１においては、最初に、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにより回転不可能な状態で基板Ｗが保持される。さらに、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにより保持された基板Ｗの下面中央領域が洗浄される。この洗浄時には、図１７の上段に示すように、下面ブラシ５１の洗浄面が基板Ｗの下面中央領域に押し当てられる前に、液ノズル５２から基板Ｗの下面中央領域に所定量の洗浄液が供給される。このとき、下面ブラシ５１は、基板Ｗの下面中央領域の下方に位置する。そのため、基板Ｗの下面中央領域に供給された洗浄液は、基板Ｗの下面から下面ブラシ５１上に落下する。それにより、下面ブラシ５１および基板Ｗの下面中央領域が湿潤する。
その後、図１７の中段に示すように、基板Ｗの下面中央領域に、洗浄液により湿潤した下面ブラシ５１が押し当てられる。また、下面ブラシ５１が上下方向に延びる軸の周りで回転する。それにより、基板Ｗの下面中央領域が下面ブラシ５１により円滑に洗浄される。
この基板Ｗの下面中央領域の洗浄時に、基板Ｗは回転していない。そのため、基板Ｗの下面中央領域を洗浄している間は、洗浄液が基板Ｗの外周端部にほとんど到達しない。すなわち、基板Ｗの下面から基板Ｗの上面に洗浄液が回り込まない。それにより、基板Ｗの上面周縁部を保護するために基板Ｗの上面に洗浄液を供給する必要がない。したがって、基板Ｗの下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
基板Ｗの下面中央領域の洗浄が終了すると、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにより保持された基板Ｗが下側保持装置２０に渡される。下側保持装置２０は、渡された基板Ｗを保持し、回転させる。この状態で、基板Ｗの表面のうち下面中央領域を除く領域、すなわち基板Ｗの上面、外周端部および下面外側領域が洗浄される。この洗浄時には、図１７の下段に示すように、基板Ｗの上面にスプレーノズル７３から洗浄液と気体との混合流体が供給され、スプレーノズル７３が基板Ｗの上面上で走査される。また、基板Ｗの下面外側領域に２つのバックリンスノズル２９から洗浄液が供給される。さらに、基板Ｗの外周端部にベベルブラシ８３が押し当てられ、基板Ｗの下面外側領域に下面ブラシ５１が押し当てられる。
ここで、バックリンスノズル２９から基板Ｗの下面外側領域に供給される洗浄液は、基板Ｗの上面に供給される洗浄液が基板Ｗの下面に回り込むことを防止する。それにより、基板Ｗの下面外側領域を洗浄するための洗浄液の供給と、基板Ｗの上面に供給される洗浄液が基板Ｗの下面に回り込むことを防止するためのバックリンスとを個別に行う必要がない。これらの結果、基板Ｗの上面および裏面を洗浄するために必要な洗浄液の量を低減することができる。
４．下面ブラシ５１の好ましい構成例
下面ブラシ５１は、ブラシベースに取り付けられた上で、ブラシベースを介して図１の下面ブラシ回転駆動部５５ａが含むモータの回転軸に取り付けられる。以下の説明では、下面ブラシ５１とブラシベースとの接合体をブラシユニットと呼ぶ。
図１８は、ブラシユニットの好ましい構成例を示す外観斜視図である。図１８に示すように、ブラシユニット３００は、ブラシベース２００上に下面ブラシ５１が取り付けられることにより構成される。下面ブラシ５１は、上記のようにＰＶＡまたはＰＴＦＥ等の比較的軟質な樹脂材料により形成されてもよい。ブラシベース２００は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）またはＰＰ（ポリプロピレン）等の比較的硬質の樹脂により形成されてもよい。
図１９は、図１８の下面ブラシ５１の外観斜視図である。図２０は、図１８の下面ブラシ５１の平面図である。図１９および図２０に示すように、下面ブラシ５１は、土台部１１０および洗浄部１２０，１３０を含む。土台部１１０は、円板形状を有する。平面視において、土台部１１０の幾何学的中心１０１（図２０）が定義される。
洗浄部１２０，１３０は、土台部１１０の上面から上方に突出するように土台部１１０の上面に形成される。洗浄部１２０は、土台部１１０の幾何学的中心１０１を通って土台部１１０の径方向に延びるように配置される。洗浄部１３０は、土台部１１０の外縁に沿うように配置される。洗浄部１３０は、洗浄部１２０の両端と接触してもよい。土台部１１０の上面に対する洗浄部１２０，１３０の突出量は、例えば５ｍｍ～６ｍｍである。洗浄部１２０の幅と洗浄部１３０の幅とは、等しくてもよいし、異なってもよい。
土台部１１０には、複数の貫通孔１１１、複数の貫通孔１１２および複数の貫通孔１１３が形成される。各貫通孔１１１～１１３は、上下方向に延びる。貫通孔１１１は、土台部１１０と図１８のブラシベース２００とを接続するために用いられ、本例では１０個設けられる。具体的には、８個の貫通孔１１１は、略等角度間隔で土台部１１０の周縁領域に配置される。２個の貫通孔１１１は、洗浄部１２０を挟んで対向するように土台部１１０の中央領域に配置される。
貫通孔１１２は、ブラシベース２００と、ブラシユニット３００を回転させるモータ等とを接続するために用いられ、本例では４個設けられる。４個の貫通孔１１２は、土台部１１０の幾何学的中心１０１を取り囲むように、略等角度間隔で土台部１１０の中央領域に配置される。貫通孔１１３は、基板洗浄時の洗浄液を排出するために用いられ、本例では１０個設けられる。１０個の貫通孔１１３は、洗浄部１３０に沿うように、土台部１１０の周縁領域に規則的に配置される。
ブラシベース２００は、下面ブラシ１００の土台部１１０と同様の外形を有する板状部材である。図２１は、図１８のブラシユニット３００の縦断面図である。図２１に示すように、ブラシベース２００の下面の中央領域には、凹部２１０が形成される。また、ブラシベース２００の下面の周縁領域には、外方に向かって斜め下方に傾斜する傾斜部２２０が形成される。さらに、ブラシベース２００には、複数のねじ孔２０１、複数の貫通孔２０２および複数の貫通孔２０３が形成される。
複数のねじ孔２０１は、下面ブラシ１００の複数の貫通孔１１１にそれぞれ対応するようにブラシベース２００の上面に設けられる。複数の貫通孔２０２は、上下に延びかつ下面ブラシ１００の複数の貫通孔１１２にそれぞれ対応するように配置される。複数の貫通孔２０３は、上下に延びかつ下面ブラシ１００の複数の貫通孔１１３にそれぞれ対応するように配置される。
複数のねじ部材３１０（図１８）が、上方から下面ブラシ１００の複数の貫通孔１１１にそれぞれ挿通される。各ねじ部材３１０の下端部は、ブラシベース２００の対応するねじ孔２０１に取り付けられる。これにより、下面ブラシ１００とブラシベース２００とが接続され、ブラシユニット３００が完成する。ブラシユニット３００においては、下面ブラシ１００の複数の貫通孔１１３は、ブラシベース２００の複数の貫通孔２０３にそれぞれ連通する。
上記のように、ブラシユニット３００は、下面ブラシ回転駆動部５５ａのモータの回転軸４００に取り付けられる。具体的には、回転軸４００の上端部がブラシベース２００の凹部２１０に下方から嵌め込まれる。回転軸４００には、ブラシベース２００の貫通孔２０２にそれぞれ対応する複数のねじ孔４０１が形成される。複数のねじ部材３２０（図１８）が、上方から下面ブラシ１００の複数の貫通孔１１２にそれぞれ挿通される。各ねじ部材３２０の下端部は、ブラシベース２００の対応する貫通孔２０２を通して、回転軸４００の対応するねじ孔４０１に取り付けられる。
図１８のブラシユニット３００においては、例えば下面ブラシ５１上に洗浄液が供給されると、その洗浄液の一部が洗浄部１３０の内側の領域に一時的に貯留される。貯留された洗浄液は、緩やかに複数の貫通孔を通じて下方に排出される。そのため、上記のブラシユニット３００によれば、基板Ｗの下面中央領域の洗浄開始直前に、下面ブラシ５１の洗浄部１３０の内側の領域に所定量の洗浄液を貯留しておくことができる。それにより、基板Ｗの下面に洗浄液が供給されない基板Ｗの下面中央領域の洗浄時にも、下面ブラシ５１の洗浄部１３０に貯留された洗浄液により基板Ｗの下面中央領域に付着する汚染物質が円滑に除去される。
また、図１８のブラシユニット３００においては、土台部１１０の幾何学的中心１０１を通って土台部１１０の径方向に延びるように洗浄部１２０が配置される。それにより、土台部１１０上に洗浄部１３０のみが形成された構成に比べて、基板Ｗに対する下面ブラシ５１の接触面積が増加する。それにより、基板Ｗの下面について、より高い洗浄力を得ることができる。
なお、下面ブラシ５１は、図１９の洗浄部１２０，１３０のうち洗浄部１２０を含まない構成を有してもよい。この場合においても、基板Ｗの下面中央領域の洗浄時には、洗浄液が供給されない状態であっても、下面ブラシ５１の洗浄部１３０に貯留された洗浄液により基板Ｗの下面中央領域が円滑に洗浄される。
５．他の実施の形態
（１）上記実施の形態に係る基板洗浄装置１においては、下面ブラシ５１による基板Ｗの下面中央領域および下面外側領域の洗浄時に、基板Ｗの下面に押圧された下面ブラシ５１が上下方向の軸の周りで回転するが、本発明はこれに限定されない。下面ブラシ５１は、上下方向の軸の周りで回転する代わりに、基板Ｗの下面上を直線状または円弧状に移動または往復移動することにより、基板Ｗの下面中央領域および下面外側領域を洗浄してもよい。
（２）上記実施の形態に係る基板洗浄装置１においては、下面洗浄装置５０の２つの液ノズル５２は、下面ブラシ５１の上方に向けて洗浄液を吐出するが、本発明はこれに限定されない。液ノズル５２は、下面ブラシ５１の洗浄面に向けて直接的に洗浄液を吐出可能に構成されてもよい。この場合、基板Ｗの下面中央領域の洗浄時には、下面ブラシ５１が基板Ｗの下方に移動する前に、予め液ノズル５２から下面ブラシ５１に洗浄液が供給される。それにより、湿潤した下面ブラシ５１により基板Ｗの下面中央領域が洗浄される。
なお、上記の構成によれば、基板Ｗの下面の洗浄が行われていない状態で下面ブラシ５１に洗浄液を吐出することにより、下面ブラシ５１を洗浄することができる。また、基板Ｗの下面の洗浄が行われていない状態で下面ブラシ５１に洗浄液を吐出することにより、下面ブラシ５１の乾燥を防止することができる。
（３）上記実施の形態に係る基板洗浄装置１においては、基板Ｗの洗浄に用いられる洗浄液として純水が用いられるが、本発明はこれに限定されない。基板Ｗの洗浄に用いられる洗浄液としては、純水（ＤＩＷ）等のリンス液の他、アンモニア過酸化水素（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素（ＳＣ２）、硫酸過酸化水素（ＳＰＭ）、硫酸加水またはフッ酸等の薬液を用いてもよい。
さらに、バックリンスノズル２９から吐出される洗浄液と、液ノズル５２から吐出される洗浄液と、スプレーノズル７３から吐出される混合流体に含まれる洗浄液とは、同じであってもよいし、互いに異なる種類の洗浄液であってもよい。基板洗浄装置１において複数種類の洗浄液が用いられる場合、それらの洗浄液は、リンス液を含んでもよいし、薬液を含んでもよいし、リンス液および薬液を含んでもよい。
（４）上記実施の形態において、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにおいて基板Ｗの下面中央領域の洗浄が実行された後に、下側保持装置２０において基板Ｗの下面外側領域の洗浄が実行されるが、実施の形態はこれに限定されない。下側保持装置２０において基板Ｗの下面外側領域の洗浄が実行された後に、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂにおいて基板Ｗの下面中央領域の洗浄が実行されてもよい。
（５）上記実施の形態において、スプレーノズル７３は、平面視において、基板Ｗの中心から外周端部に向かって走査されることにより基板Ｗの上面を洗浄するが、実施の形態はこれに限定されない。スプレーノズル７３は、平面視において、基板Ｗの外周端部から基板Ｗの中心に向かって走査されることにより基板Ｗの上面を洗浄してもよい。また、基板Ｗの上面は混合流体を噴射するスプレーノズル７３を用いて洗浄されるが、実施の形態はこれに限定されない。基板Ｗの上面は、ブラシを用いて洗浄されてもよいし、洗浄液を吐出する洗浄液ノズルを用いて洗浄されてもよい。
（６）上記実施の形態において、基板洗浄装置１は制御部９を含むが、実施の形態はこれに限定されない。基板洗浄装置１が外部の情報処理装置により制御可能に構成されている場合には、基板洗浄装置１は制御部９を含まなくてもよい。
６．請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
上記実施の形態においては、基板Ｗが基板の例であり、基板洗浄装置１が基板洗浄装置の例であり、上側保持装置１０Ａ，１０Ｂが第１の基板保持部の例であり、下面ブラシ５１が洗浄ブラシおよび下面ブラシの例であり、下面ブラシ回転駆動部５５ａ、下面ブラシ昇降駆動部５５ｂおよび下面ブラシ移動駆動部５５ｃがブラシ駆動部の例であり、制御部９が制御部の例である。
また、液ノズル５２および下面洗浄液供給部５６が第１の下面液供給部の例であり、下側保持装置２０の吸着保持部２１が第２の基板保持部の例であり、スプレーノズル７３および上面洗浄流体供給部７５が上面液供給部の例であり、バックリンス液供給部２８およびバックリンスノズル２９が第２の下面液供給部の例である。
さらに、ブラシベース２００の上面が平坦面の例であり、ブラシベース２００が土台部の例であり、洗浄部１３０が第１の洗浄部の例であり、幾何学的中心１０１が幾何学的中心の例であり、洗浄部１２０が第２の洗浄部の例である。
１…基板洗浄装置，２…ユニット筐体，２ａ…底面部，２ｂ～２ｅ…側壁部，２ｘ…搬入搬出口，９…制御部，１０Ａ，１０Ｂ…上側保持装置，１１Ａ，１１Ｂ…下チャック，１２Ａ，１２Ｂ…上チャック，１３Ａ，１３Ｂ…下チャック駆動部，１４Ａ，１４Ｂ…上チャック駆動部，２０…下側保持装置，２１…吸着保持部，２２…吸着保持駆動部，２８…バックリンス液供給部，２９…バックリンスノズル，３０…台座装置，３１…リニアガイド，３２…可動台座，３３…台座駆動部，４０…受渡装置，４１…支持ピン，４２…ピン連結部材，４３…ピン昇降駆動部，５０…下面洗浄装置，５１…下面ブラシ，５２…液ノズル，５３…気体噴出部，５４…昇降支持部，５４ｕ…上面，５５…移動支持部，５５ａ…下面ブラシ回転駆動部，５５ｂ…下面ブラシ昇降駆動部，５５ｃ…下面ブラシ移動駆動部，５６…下面洗浄液供給部，５７…噴出気体供給部，６０…カップ装置，６１…カップ，６２…カップ駆動部，７０…上面洗浄装置，７１，８１…回転支持軸，７２，８２…アーム，７３…スプレーノズル，７４…上面洗浄駆動部，７５…上面洗浄流体供給部，８０…端部洗浄装置，８３…ベベルブラシ，８４…ベベルブラシ駆動部，９０…開閉装置，９１…シャッタ，９２…シャッタ駆動部，１０１…幾何学的中心，１１０…土台部，１１１，１１２，１１３，２０２，２０３…貫通孔，１２０，１３０…洗浄部，２００…ブラシベース，２０１，４０１…ねじ孔，２１０…凹部，３００…ブラシユニット，３１０，３２０…ねじ部材，４００…回転軸，ｒｐ…平面基準位置，Ｗ…基板

Claims (10)

  1. 洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄装置であって、
    基板の外周端部の複数の部分に当接することにより、基板を回転させることなく水平姿勢で保持する第１の基板保持部と、
    基板の前記下面に接触可能に構成された洗浄ブラシと、
    前記第１の基板保持部により保持された基板の前記下面に前記洗浄ブラシを押し当てるとともに、前記第１の基板保持部により保持された基板に対して前記洗浄ブラシを相対的に移動させることが可能に構成されたブラシ駆動部と、
    制御部とを備え、
    前記制御部は、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した前記洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられつつ前記洗浄ブラシが基板の前記下面中央領域上を移動するように、前記第１の基板保持部および前記ブラシ駆動部を制御する、基板洗浄装置。
  2. 前記第１の基板保持部により保持される基板の前記下面中央領域に洗浄液を供給する第１の下面液供給部をさらに備え、
    前記制御部は、基板の前記下面中央領域に前記洗浄ブラシが押し当てられる前に、前記第１の基板保持部により保持される基板の前記下面中央領域の下方に前記洗浄ブラシが位置する状態で前記下面中央領域に洗浄液が供給されるように、前記ブラシ駆動部および前記第１の下面液供給部を制御する、請求項１記載の基板洗浄装置。
  3. 基板の前記下面中央領域を吸着することにより基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させる第２の基板保持部と、
    前記第２の基板保持部により保持された基板の前記上面に洗浄液を供給する上面液供給部と、
    前記第２の基板保持部により保持された基板の前記下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給する第２の下面液供給部とをさらに備え、
    前記ブラシ駆動部は、前記第２の基板保持部により保持された基板の前記下面外側領域に前記洗浄ブラシをさらに押し当てることが可能に構成され、
    前記制御部は、前記第２の基板保持部により回転する基板の前記上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の前記下面外側領域に洗浄液が供給されつつ、前記洗浄ブラシが基板の前記下面外側領域に押し当てられるように、前記第２の基板保持部、前記上面液供給部、前記第２の下面液供給部および前記ブラシ駆動部を制御する、請求項１または２記載の基板洗浄装置。
  4. 前記洗浄ブラシは、基板の前記下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、
    前記下面ブラシは、
    上方を向く平坦面を有する土台部と、
    前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ前記土台部の外縁に沿うように前記土台部の前記平坦面に設けられる第１の洗浄部と含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
  5. 前記下面ブラシは、
    前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ平面視における前記土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるよう前記土台部の前記平坦面に設けられる第２の洗浄部をさらに含む、請求項４記載の基板洗浄装置。
  6. 洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄方法であって、
    基板の外周端部の複数の部分に当接する第１の基板保持部を用いて基板を回転させることなく水平姿勢で保持するステップと、
    基板の前記下面に接触可能に構成された洗浄ブラシを、前記第１の基板保持部により保持された基板の前記下面に押し当てるとともに、前記第１の基板保持部により保持された基板に対して前記洗浄ブラシを相対的に移動させるステップとを含み、
    前記洗浄ブラシを基板の前記下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した前記洗浄ブラシを、基板の下面中央領域に押し当てつつ基板の前記下面中央領域上で移動させることを含む、基板洗浄方法。
  7. 基板の前記下面中央領域に前記洗浄ブラシが押し当てられる前に、前記第１の基板保持部により保持される基板の前記下面中央領域の下方に前記洗浄ブラシが位置する状態で、前記下面中央領域に洗浄液を供給するステップをさらに含む、請求項６記載の基板洗浄方法。
  8. 基板の前記下面中央領域を吸着する第２の基板保持部を用いて基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させるステップと、
    前記第２の基板保持部により保持されて回転する基板の前記上面に洗浄液を供給するステップと、
    前記基板の前記上面に洗浄液が供給された状態で、前記第２の基板保持部により保持されて回転する基板の前記下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給するステップとをさらに備え、
    前記洗浄ブラシを基板の前記下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、前記第２の基板保持部により回転する基板の前記上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の前記下面外側領域に洗浄液が供給された状態で、前記洗浄ブラシを基板の前記下面外側領域に押し当てつつ基板の前記下面外側領域上で移動させることを含む、請求項６または７記載の基板洗浄方法。
  9. 前記洗浄ブラシは、基板の前記下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、
    前記下面ブラシは、
    上方を向く平坦面を有する土台部と、
    前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ前記土台部の外縁に沿うように前記土台部の前記平坦面に設けられる第１の洗浄部とを含む、請求項６～８のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。
  10. 前記下面ブラシは、
    前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ平面視における前記土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるよう前記土台部の前記平坦面に設けられる第２の洗浄部をさらに含む、請求項９記載の基板洗浄方法。
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