JP2746670B2

JP2746670B2 - 洗浄装置

Info

Publication number: JP2746670B2
Application number: JP1188538A
Authority: JP
Inventors: 満牛島; 通弘橋爪
Original assignee: ENYA SHISUTEMU KK; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: ENYA SHISUTEMU KK; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JPH0352228A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、洗浄装置に関する。

（従来の技術）例えば、半導体ウエハのフォトリソグラフィ工程では
半導体ウエハを洗浄することが不可欠な工程となってい
る。この半導体ウエハの洗浄方式としては、ウエハの表
面にブラシを接触させ、このブラシによって半導体ウエ
ハを洗浄するブラシスクライビング方式（特開昭62−25
9447号等）を採用するのが一般的である。

ここで、スクライビングブラシを半導体ウエハの表面
に接触させて洗浄する際には、スクライビングブラシの
コンタクト圧を所定に設定する必要がある。このコンタ
クト圧が過度に大きくなると、半導体ウエハを損傷さ
せ、ブラシの摩耗を早めることになってしまう。一方、
コンタクト圧が小さすぎると、所望する洗浄効果が得ら
れないことになってしまう。

従来、この種のスクライビングブラシのコンタクト圧
を所定に設定するために、レコード針の針圧調整等に用
いられる機構と同様の機構を採用していた。すなわち、
スクライビングブラシを支持するアームの一端にバラン
スウェイトを連結しておき、このバランスウェイトの重
量を支持アーム側の総重量よりも軽めに設定し、その重
量差により所定のコンタクト圧を得ていた。

（発明が解決しようとする課題）スクライビングブラシによる洗浄では、被洗浄体であ
る半導体ウエハの種類、あるいは洗浄の目的等により、
ブラシの材質を変える場合がある。従って、このような
場合にはブラシの硬さに応じてコンタクト圧を所定に調
整する必要がある。例えば、ナイロンブラシのように比
較的硬い材質のブラシの場合には、コンタクト圧を高め
に設定するが、モヘアブラシ等のように軟弱なブラシの
場合には、コンタクト圧を低くする必要がある。

この際、従来のようなバランスウェイトのみによるコ
ンタクト圧調整装置の場合には、その都度バランスウェ
イトからの支点距離を回転走査などによって変える必要
があり、その作業が煩わしいばかりか、コンタクト圧の
微調整作業が極めて困難であった。

そこで、本発明の目的とするところは、コンタクト圧
の微調整を容易とし、常に適正なコンタクト圧にて洗浄
を行うことができる洗浄装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、一端に水平面内で回転するブラシ面を有す
る洗浄ブラシを垂下支持し、他端に上記洗浄ブラシの駆
動用モータを垂下支持する水平状態のアームと、上記洗浄ブラシと上記駆動用モータとの間で、リニア
ガイドを介し、上記アームを水平状態を維持しつつ上下
動可能に支持する支持部材と上記支持部材に支持された滑車に巻回されたワイヤを
介して上記アームに連結され、上記アームの上下位置を
所定位置に維持して上記洗浄ブラシの上下位置を所定位
置に維持するバランスウェイトと、コンタクト圧調整指令に基づき上記アームの上下方向
位置を可変させて、上記洗浄ブラシの上下位置を微調整
する支持アーム駆動手段とを有するものである。

（作用）本発明によれば、アームに連結されるバランスウェイ
トは、単に洗浄ブラシの上下位置を所定位置に維持する
ためにのみ用いている。そして、この洗浄ブラシの上下
位置の微調整は、コンタクト圧調整指令に基づきアーム
の上下方向位置を可変できる支持アーム駆動手段によっ
て行っている。この結果、バランスウェイトによって所
定位置に維持されている洗浄ブラシの上下位置を微調整
でき、コンタクト圧を所望に設定することが可能とな
る。

また、アームは、一端に洗浄ブラシを支持し、他端に
洗浄ブラシの駆動用モータを支持しており、しかも、支
持部材は洗浄ブラシと駆動用モータとの間でアームを支
持しているため、洗浄ブラシと駆動用モータとでアーム
のバランスを取ることができ、アームが片持ち状態とな
らず、支持部材とアームとの接続部分はさほど強度を高
くする必要がなく、それだけ小型、軽量化が可能とな
る。

さらに、アームが支持部材に対して水平状態を維持し
て上下動可能に支持されているので、バランスウェイト
は、アーム部分のみの荷重調整を行うだけですみ、バラ
ンスウェイトを重量をさほど重くしなくてすみ、しか
も、支持アーム駆動手段はアーム部分のみを駆動する比
較的小さな駆動力で足り、その結果、より一層小型、軽
量化が可能となる。

そしてさらに、駆動用モータをアームに垂下支持させ
ているため、安定性がよく、重量のある駆動用モータの
倒れ荷重がアームにかかることなく、アームと支持部材
との接続部分の強度をさほど高める必要がなく、更なる
小型、軽量化が可能となる。

（実施例）以下、本発明を半導体ウエハの洗浄装置に適用した一
実施例について、図面を参照して具体的に説明する。

この洗浄装置は、第４図に概略的に示すように、半導
体ウエハ10がスピンチャック12上に、例えば真空吸着あ
るいはベルヌイチャック方式等によって固定可能となっ
ていて、このスピンチャック12の回転により上記半導体
ウエハ10を比較的低速にて回転可能である。また、半導
体ウエハ10の洗浄時に、洗浄液が装置外部へ飛散するこ
とを防止するために、カップ14がウエハ10を覆うように
形成されている。

半導体ウエハ10を洗浄するための洗浄ブラシであるス
クライビングブラシ22は、アーム16の一端側に固着さ
れ、かつ、そのアーム16の他端側はスキャナ18に支持さ
れている。そして、このスキャナ18の駆動によりアーム
16を介して上記スクライビングブラシ22を、第４図に示
す揺動範囲にわたって揺動（公転駆動）可能としてい
る。すなわち、このスクライビングブラシ22を用いての
洗浄時には、前記半導体ウエハ10がスピンチャック12の
回転により回転駆動されるため、スクライビングブラシ
22を第４図に示す揺動範囲Ａにわたって公転駆動させる
ことで、半導体ウエハ10の全表面にスクライビングブラ
シ22を当接させて洗浄することが可能となる。また、上
記の洗浄効果をさらに高めるために、スクライビングブ
ラシ22を第４図の矢印Ｃ方向に自転駆動可能としてい
る。

さらに、上記スクライビングブラシ22を前記スキャナ
18の駆動により、第４図に示す揺動範囲Ｂにわたって揺
動させることができ、前記カップ14の外に位置する退避
位置まで退避可能としている。そして、この退避位置に
はブラシ洗浄用容器20が配設されている。

次に、本発明のブラシコンタクト圧調整装置を含む前
記スキャナ18及びアーム16の詳細について、第１図〜第
３図を参照して説明する。

前記アーム16の一端には、軸受ブロック24が固着さ
れ、この軸受ブロック24にはベアリングを介して自転軸
26が回転自在に支持されている。この自転軸26の下端に
はブラシ連結部28が固定されている。そして、このブラ
シ連結部28に対して、例えばねじ結合により前記スクラ
イビングブラシ22が着脱自在に支持されている。前記ブ
ラシ連結部28には、前記自転軸26の周囲に形成された溝
28aと、上端がこの溝28aに連通し、下端がスクライビン
グブラシ22の洗浄液供給口に連通する貫通孔28bが形成
されている。そして、前記アーム16及び軸受ブロック24
には、クランパ30a,30bを介して洗浄液供給管30が支持
され、この洗浄液供給管30より前記ブラシ連結部28の溝
28aに洗浄液を供給可能となっている。そして、半導体
ウエハ10の洗浄時には、上記の洗浄液供給経路を介し
て、スクライビングブラシ22の中央部より洗浄液を吐出
可能となっている。

前記自転軸26の上端には従動プーリ32が固着さ、アー
ム16の他端側に配置された駆動プーリ34との間にベルト
36が掛け渡されている。尚、この駆動プーリ34は、アー
ム16の他端側に固定されている自転軸駆動用モータ38の
出力軸に固着されている。従って、この自転軸駆動用モ
ータ38の回転により、第４図の矢印Ｃ方向にスクライビ
ングブラシ22を自転可能となっている。

ベースプレート40上にはアーム支持ブロック42が設け
られている。このアーム支持ブロック42の下端側は、公
転駆動軸44と連結され、この公転駆動軸44の回転によ
り、第４図に示す揺動範囲A,Bにわたって、前記アーム1
6を揺動可能としている。このアーム支持ブロック42の
上端には、水平な軸46が固定され、この軸46の中間部に
滑車48が回転自在に支持されている。そして、この滑車
48にはワイヤー50が巻回されている。

第１図に示す滑車48の右側には、前記アーム16より垂
直下方に延在形成された垂直固定ブロック52が設けられ
ている。この垂直固定ブロック52は、前記アーム支持ブ
ロック42との間にリニアベアリング54を有し、このリニ
アベアリング54により前記アーム16をアーム支持ブロッ
ク42に対して上下動可能としている。

一方、第１図に示す滑車48を左側には、バランスウェ
イト56が配置され、バランスウェイト56は前記アーム支
持ブロック42との間にリニアベアリング58を有し、同様
にアーム支持ブロック42に対して上下動可能となってい
る。そして、前記滑車48に巻回されたワイヤー50の一端
は前記垂直固定ブロック52と連結され、他端が前記バラ
ンスウェイト56に連結されている。

本実施例では、前記バランスウェイト56の重量は、ア
ーム16及びこれらに連結されている一連の部材の総重量
よりも重い重量となっている。従って、この重量に基づ
きバランスウェイト56が下方に移動することにより、前
記滑車48に巻回されたワイヤー50を介してアーム16及び
これに連結された一連の部材が、前記バランスウェイト
56の下降ストローク分だけ上昇した位置に設定されるこ
とになる。このため、上記バランスウェイト56の作用に
より、スクライビングブラシ22は所定の上下位置に維持
されることになる。

さらに、本実施例では前記バランスウェイト56の重量
作用に付加して、前記アーム16及びスクライビングブラ
シ22等の上下方向の位置を可変できるシリンダ60を設け
ている。このシリンダ60は、その下端側がシリンダ取付
金具62を介して前記アーム支持ブロック42に固定されて
いる。シリンダ60を駆動することにより上下動するロッ
ド64は、ロッド取付金具66を介して、前記アーム16の側
面に固定されている。

さらに、本実施例では前記アーム16の下降位置を既定
するためのメカニカルストッパ70を設けている。このメ
カニカルストッパ70は、前記垂直固定ブロック52に対し
て上下動可能な軸72を有し、この軸72の下端には、前記
アーム支持ブロック42に形成された基準面76に転接する
ローラ74を備えている。また、軸72の上下方向の位置を
調整するために、軸72の上端側にはボルト部72aが形成
され、かつ、このボルト部72aに螺合するストローク調
整ナット78が設けられている。

次に、前記シリンダ60の駆動制御系について、第５図
を参照して説明する。

CPU80は、洗浄装置の全ての駆動制御を司どるもので
あり、前記シリンダ60を駆動制御するために、予め洗浄
のためのシーケンスプログラムが登録されたプログラム
メモリ82より情報を読み出し、この情報にしたがってシ
リンダ駆動部84は駆動制御している。また、CPU80は、
シリンダ60の駆動によって得られるスクライビングブラ
シ22にコンタクト圧を計算し、このコンタクト圧を表示
駆動部86を介してディジタル表示部88に数値表示するよ
うにしている。また、オペレータにより所望のコンタク
ト圧を設定するために操作入力部90が設けられ、CPUは
操作入力部90を介して情報の入力があった場合には、そ
の情報に基づきシリンダ60のストローク制御を行うよう
になっている。

次に、上記実施例装置の作用、特に、スクライビング
ブラシ22のコンタクト圧調整について説明する。

まず、スクライビングブラシ22がブラシ洗浄容器20の
位置にて待機している状態より、スピンチャック12上の
半導体ウエハ10の位置まで搬送する場合には、スクライ
ビングブラシ22の上下位置を、ブラシ洗浄装置よりも高
いアーム移動位置に設定してる。このアーム移動位置に
対応するシリンダ60のストローク情報は、予めプログラ
ムメモリ80に組込まれており、CPU80はこの情報に基づ
きシリンダ駆動部84を介してシリンダ60の駆動制御を行
う。シリンダ60を駆動すると、アーム16及び垂直固定ブ
ロック52が、リニアベアリング54の作用により上方に移
動することになる。そして、所定のアーム移動位置に達
した後に、公転駆動軸44を駆動し、アーム支持ブロック
42,垂直固定ブロック52,アーム16,スクライビングブラ
シ22を一体的に回転させ、第４図の図示A,Bの方向の揺
動を実現できる。

スクライビングブラシ22が、スピンチャック12上の半
導体ウエハの上方に設定された後に、スクライビングブ
ラシ22を下降させてブラシ洗浄位置まで移動させる。こ
のブラシ洗浄位置への移動は、前記シリンダ60のロッド
64を下降させることにより実現できる。このブラシ洗浄
位置に対応するシリンダ60の移動ストロークも、予めプ
ログラムメモリ82に組込まれており、アーム16の移動時
の動作と同様にして実現できる。このようにして、スク
ライビングブラシ22がそのブラシ洗浄位置に設定された
後は、公転駆動軸44の駆動により、アーム16を第４図の
揺動範囲Ａにわたって揺動させ、かつ、自転軸駆動用モ
ータ38の回転出力を、駆動プーリ34,ベルト36,従動プー
リ32を介して自転軸26に伝達し、スクライビングブラシ
22を第４図の矢印Ｃ方向に自転駆動する。このような駆
動と共に、洗浄液供給管30を介してスクライビングブラ
シ22に洗浄液を供給し、かつ、スピンチャック12を回転
駆動することで半導体ウエハ10を一方向に回転し、この
結果半導体ウエハ10の全表面の効果的な洗浄を確保する
ことができる。

さらに、本実施例ではスクライビングブラシ22の材質
を変更した際の、コンタクト圧の初期設定の際には、操
作入力部90を介してコンタクト圧調整のための情報を入
力するだけでよい。すなわち、操作入力部90より情報を
入力した場合には、CPU80は、バランスウェイト56によ
って一定位置に設定されているスクライビングブラシ22
をさらに下降するための下降ストロークを設定し、シリ
ンダ60を駆動することになる。この際、第５図に示すよ
うにディジタル表示部88を備えておけば、スクライビン
グブラシ22の現在のコンタクト圧を目視にて数値確認す
ることができ、微調整作業を大幅に簡易できる。また、
本実施例では例えばモヘアブラシ等の軟弱な材質のブラ
シを使用する場合には、メカニカルストッパ70によりス
クライビングブラシ22の下限位置を規則することで、こ
のブラシに過度の圧力が作用することを防止している。
また、メカニカルストッパ70の下端には、基準面76と転
接するローラ74が設けられているため、アーム16の揺動
に支障を与えることもない。また、このメカニカルスト
ッパ70は、その下限規制位置をストローク調整ナット78
により調整可能であるので、スクライビングブラシ22の
毛先の長さに対応してストップ位置を所望に選択でき
る。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、アーム支持ブロック42には、アーム16の先端
に支持されているスクライビングブラシ22を上下動でき
るように支持するものであればよく、必ずしも上記実施
例のようにアーム16をリニアベアリング54を介して垂直
方向に摺動させるものに限らない。例えば、第６図に示
すように、アーム支持ブロック100に揺動支点102を設
け、アーム16を揺動させることでスクライビングブラシ
22を上下動するものであってよい。この際、揺動支点10
2を境にしてスクライビングブラシ22の連結端とは反対
側の領域にバランスウェイト56を連結し、揺動支点102
とスクライビングブラシ22の連結位置との間にて、シリ
ンダ60により上下動を実現できるようにすればよい。

また、バランスウェイト56の重量としては、必ずしも
アーム16及びこれに連結する一連の部材の総重量よりも
重く設定するものに限らない。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、アームの先端に
連結された洗浄ブラシの上下方向の位置を、バランスウ
ェイトにより一定位置に維持し、かつ、コンタクト圧調
整指令に基づき駆動される支持アーム駆動手段により洗
浄ブラシの上下位置の微調整を実現しているので、ブラ
シの材質等に対応した適正なコンタクト圧調整を容易に
実現できる。

さらに、アームが支持部材に対して水平状態を維持し
て上下動可能に支持されているので、バランスウェイト
は、アーム部分のみの荷重調整を行うだけですみ、バラ
ンスウェイトの重量をさほど重くしなくてすみ、しか
も、支持アーム駆動手段はアーム部分のみを駆動する比
較的小さな駆動力で足り、その結果、より一層小型、軽
量化が可能となる。

そしてさらに、駆動モータをアームに垂下支持させて
いるため、安定性がよく、重量のある駆動用モータの倒
れ荷重がアームにかかることがなく、アームと支持部材
との接続部分の強度をさほど高める必要がなく、更なる
小型、軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用した実施例のブラシアーム部分
の縦断面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は、第１図のＢ−Ｂ断面図、第４図は、実施例装置の全体構成を説明するための平面
図、第５図は、コンタクト圧調整のための制御系ブロック
図、第６図は、本発明を揺動支点タイプの支持アームに適用
した実施例を説明するための概略説明図である。 16……アーム、22……スクライビングブラシ、 42……支持部材（アーム支持ブロック）、 48……滑車、50……ワイヤー、 54,58……リニアベアリング、 56……バランスウェイト、 60……支持アーム駆動手段（シリンダ）、 70……メカニカルストッパ、 74……ローラ、76……基準面、 80……CPU、90……操作入力部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一端に水平面内で回転するブラシ面を有す
る洗浄ブラシを垂下支持し、他端に上記洗浄ブラシの駆
動用モータを垂下支持する水平状態のアームと、上記洗浄ブラシと上記駆動用モータとの間で、リニアガ
イドを介し、上記アームを水平状態を維持しつつ上下動
可能に支持する支持部材と、上記支持部材に支持された滑車に巻回されたワイヤを介
して上記アームに連結され、上記アームの上下位置を所
定位置に維持して上記洗浄ブラシの上下位置を所定位置
に維持するバランスウェイトと、コンタクト圧調整指令に基づき上記アームの上下方向位
置を可変させて、上記洗浄ブラシの上下位置を微調整す
る支持アーム駆動手段とを有することを特徴とする洗浄
装置。
【請求項２】上記バランスウェイトは、バランスウェイ
ト用のリニアガイドを介して上記支持部材に上下動可能
に支持されている請求項（１）に記載の洗浄ブラシのコ
ンタクト圧調整装置。
【請求項３】アーム側の総重量よりも、バランスウェイ
トの重量を重く設定した請求項（１）又は（２）に記載
の洗浄ブラシのコンタクト圧調整装置。
【請求項４】上端が上記アームに固定され、下端が基準
面に転接して移動可能なメカニカルストッパを設けた請
求項（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の洗浄装
置。