JP3172358B2

JP3172358B2 - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP3172358B2
Application number: JP07652394A
Authority: JP
Inventors: 正美大谷
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 2001-06-04
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JPH07263389A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハ、液晶
表示装置用或いはフォトマスク用のガラス基板、光ディ
スク用基板等の各種基板を洗浄する装置、特に、基板を
水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転させながら、その
基板上に洗浄液を供給して洗浄ブラシで基板表面を洗浄
する基板洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板、例えば半導体ウエハを水平面内に
おいて鉛直軸回りに回転させながら基板の表面へ洗浄液
を供給してブラシで基板表面を洗浄する装置としては、
従来、例えば特開昭５７−９０９４１号公報や実開平１
−１０７１２９号公報等に開示されたスイング式洗浄装
置が知られている。この種の従来の基板洗浄装置の構成
を、図４に１例を示した装置によって簡単に説明する。

【０００３】この基板洗浄装置は、図示を省略したが、
基板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転させるスピ
ンチャックを備えた基板回転装置部、及び、基板の表面
へ純水等の洗浄液を供給する洗浄液供給ノズルと、洗浄
ブラシ12を備え、基板回転装置部において回転させられ
洗浄液供給ノズルから洗浄液が供給されている基板の表
面を洗浄するブラシ洗浄装置部10と、洗浄ブラシ12を回
転中の基板の表面に対し緩やかに当接させるための当接
緩衝装置部14とから構成されている。

【０００４】ブラシ洗浄装置部10は、洗浄ブラシ12を鉛
直姿勢に吊設し鉛直軸回りに回転可能に保持した回動ア
ーム16、この回動アーム16に配設され、洗浄ブラシ12を
回転駆動するブラシ回転駆動機構18、回動アーム16を上
端部に固着して支持し、回転及び昇降可能に配設された
アーム支軸20、基台22の上面側に固設され、アーム支軸
20を上下方向に摺動自在にかつ軸心線回りに回動自在に
支持する支持台24、アーム支軸20を位置制御可能に回転
駆動して回動アーム16を回動させるアーム回転駆動機構
26、アーム支軸20を昇降駆動して回動アーム16を昇降さ
せるアーム昇降駆動機構28、並びに、アーム支軸20に固
着され、回動アーム16の荷重を受け止めるためのアーム
荷重受止板30から構成されている。

【０００５】また、当接緩衝装置部14は、回動アーム16
の下降速度を減速させるための錘り34を載置し、昇降可
能に配設された錘り載置板32、支持台24に、それに取着
された支軸38を中心として鉛直面内で揺動自在に支持さ
れ、両端部にころ40、42がそれぞれ取着された両腕てこ
36、錘り載置板32の上昇速度を減速させるための減速シ
リンダ44、並びに、マイクロメータ48を具備し、錘り載
置板32の最上位置を微調整可能に規制して、洗浄ブラシ
12が基板の表面に当接する際の、基板表面に対する洗浄
ブラシ12の下端の押し込み量を微調整可能に規定するス
トッパ46を備えて構成されている。

【０００６】当接緩衝装置部14においては、両腕てこ36
の一方の腕に取着されたころ42が錘り載置板32の下面に
常時当接しており、基板回転装置部に配置された基板の
上方に洗浄ブラシ12が位置していない状態では、錘り載
置板32は、錘り34の重量によって最下位置まで下降して
いて、ストッパ46の下端当接面は、錘り載置板32の上面
から離間している。また、基板上方に洗浄ブラシ12が位
置していないときには、両腕てこ36のもう一方の腕に取
着されたころ40は、アーム支軸20に固着されたアーム荷
重受止板30と係合していない。その状態から、基板の洗
浄を行なうために、アーム昇降駆動機構28によりアーム
支軸20を上昇させて、アーム支軸20の上端部に固着され
た回動アーム16を持ち上げ、次いで、アーム回転駆動機
構26によりアーム支軸20を回動させて、洗浄ブラシ12が
基板の上方位置に移動するように回動アーム16を水平面
内において回動させると、両腕てこ36のもう一方の腕に
取着されたころ40がアーム荷重受止板30の下面に当接す
る。この状態で、洗浄ブラシ12をブラシ回転駆動機構18
によって回転させながら、洗浄ブラシ12の下端を基板の
表面へ当接させるためにアーム昇降駆動機構28によって
アーム支軸20を下降させると、回動アーム16の荷重は、
アーム荷重受止板30及び両腕てこ36を介して錘り載置板
32の下面に作用する。そして、回動アーム16は、錘り載
置板32の錘り34及び減速シリンダ44の作用によって下降
速度を減速させられながら、錘り34の重力による押し上
げ力に抗して下降し、それに保持された洗浄ブラシ12の
下端を基板表面に対し緩やかに当接させ、錘り載置板32
の上面がストッパ46の下端当接面に当接した時点で、洗
浄ブラシ32の下降動作が停止するようになっている。
尚、装置の、より具体的な機構及び動作については、図
１に基づいてさらに詳しく後述する。

【０００７】上記したような基板洗浄装置においては、
基板の種類や洗浄の前工程の種類などによって基板の表
面に対する洗浄ブラシの押し込み量を最適に調整する必
要がある。例えば、基板をＣＶＤ処理やスパッタ処理し
た後における洗浄操作では、一般に洗浄ブラシの押し込
み量を多くし、エッチング処理後における洗浄操作で
は、一般に洗浄ブラシの押し込み量を少なくする。ま
た、基板の表面に微細な傷が発生するのを完全に防止す
るために、洗浄ブラシの下端を基板表面から浮かせて洗
浄ブラシを回転させ、洗浄ブラシ下端と基板表面との間
に常に僅かな隙間をあけた状態で洗浄を行なう場合もあ
る（この場合には、上記した装置のような当接緩衝装置
部は不要になる）。このため、従来の基板洗浄装置に
は、ストッパ46にマイクロメータ48が設けられており、
そのマイクロメータ48によりストッパ46の規制位置を微
調整して、基板の表面に対する洗浄ブラシ12の下端の押
し込み量（或いは基板表面と洗浄ブラシ下端との隙間
量）を適宜設定することができる構成となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板の
表面に対する洗浄ブラシ12の押し込み量を基板の種類や
洗浄処理の種類などが変わるごとに手動でマイクロメー
タ48を一々操作して変更設定するのは、面倒であり作業
性が悪い。

【０００９】この発明は、以上のような事情に基づいて
なされたものであり、基板の種類や洗浄処理の種類など
が変わるごとに従来は手動操作で行なっていた基板表面
に対する洗浄ブラシの押し込み量もしくは基板表面と洗
浄ブラシ下端との隙間量の設定を自動的に行なうことが
できる基板洗浄装置を提供し、もって作業性を改善する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、基板を水平
姿勢に保持して鉛直軸回りに回転させる基板保持・回転
手段と、この基板保持・回転手段によって回転させられ
る基板の表面へ洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前
記基板保持・回転手段によって保持された基板の表面に
下端が接触又は近接した状態で基板表面を洗浄する洗浄
ブラシと、この洗浄ブラシを鉛直姿勢に保持するブラシ
保持手段と、このブラシ保持手段を昇降させる昇降手段
と、この昇降手段によって昇降させられる前記ブラシ保
持手段の下降位置を規制する規制手段と、この規制手段
を変位させて、前記基板保持・回転手段によって保持さ
れた基板の表面に対する前記洗浄ブラシの下端の押し込
み量もしくは基板表面と洗浄ブラシ下端との隙間量を調
節可能に規定する変位手段とを備えた基板洗浄装置にお
いて、前記変位手段に駆動手段を具備させるとともに、
基板の種類や洗浄処理の種類に対応付けて、基板の表面
に対する前記洗浄ブラシの下端の押し込み量もしくは基
板表面と洗浄ブラシ下端との隙間量を規制手段の変位量
として記憶するメモリと、基板の種類や洗浄処理を選択
入力する操作部、及び、その操作部による選択入力に基
づいて前記変位手段の駆動手段を制御する制御手段を設
けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記したように構成された基板洗浄装置では、
基板の種類や洗浄処理の種類などが変更される際に、操
作部により、基板の種類や洗浄処理の種類などを選択入
力すると、その選択入力に基づいて制御手段によって駆
動手段が制御され、駆動手段によって変位手段が駆動さ
れ、変位手段によって規制手段が変位させられ、規制手
段によって規制されるブラシ保持手段の下降位置が調節
され、洗浄ブラシの押し込み量もしくは基板表面と洗浄
ブラシ下端との隙間量が、新たな種類の基板や洗浄処理
などに応じて自動的に設定される。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、この発明の第１実施例を示し、基
板洗浄装置の全体の構成を一部断面で表した側面図であ
る。図１において図４で使用した符号と同一符号を付し
たものについては、図４に関して説明した通りであり、
重複する説明は省略する。尚、図１中の符号50は、基板
Ｗを水平姿勢に保持して鉛直軸回りに回転させるスピン
チャック、52は、基板Ｗの表面へ純水等の洗浄液を供給
する洗浄液供給ノズルである。

【００１４】まず、ブラシ洗浄装置部10の構成について
詳しく説明する。ブラシ回転駆動機構18は、回動アーム
16の基端側に配設された駆動モータ54と、この駆動モー
タ54の回転駆動軸と洗浄ブラシ12の回転軸とを連接する
伝動ベルト56から構成されている。洗浄ブラシ12は、ス
ポンジ状、羽毛状等、基板の種類や洗浄処理の種類など
に応じて適当な材質のものが選択されて使用される。ま
た、洗浄処理の種類などによっては、回転式でない洗浄
ブラシを使用するようにしてもよい。

【００１５】アーム支軸20の、基台22を貫通した下端部
は、スプライン軸58となっており、このスプライン軸58
にスプラインスリーブ60が外嵌されている。そして、ス
プラインリーブ60は、軸受64を介して回転可能に基台22
に支持されており、スプラインスリーブ60のプーリ取付
け軸部62に従動プーリ66が固着されている。また、基台
22の下面側には、ブラケット68を介し、正逆回転駆動す
る駆動モータ70が固定されており、その駆動モータ70の
回転駆動軸に駆動プーリ72が固着され、駆動プーリ72と
従動プーリ66とが伝動ベルト74によって連接されてい
る。さらに、基台22の上面側には、位置制御用の３つの
センサ76ａ、76ｂ、76ｃが配設され、また、駆動モータ
70の回転駆動軸の、基台22を貫通した延長軸部78に、そ
れぞれ異なる所定位置にスリットが形設された３枚の円
板80ａ、80ｂ、80ｃが固着されている。そして、各セン
サ76ａ、76ｂ、76ｃによって各円板80ａ、80ｂ、80ｃの
スリット位置をそれぞれ検知することにより、回動アー
ム16の先端側に取り付けられた洗浄ブラシ12が待機位置
（二点鎖線で示した位置）、基板Ｗの中央位置又は基板
Ｗの周縁位置の何れにあるかを検出して、洗浄ブラシ12
の位置制御が行なわれるようになっている。以上のよう
にして、アーム回転駆動機構26が構成されている。

【００１６】アーム昇降駆動機構28は、基台22の下面側
にブラケット82を介してエアーシリンダ84を固定し、そ
のエアーシリンダ84の出力ロッド86の上端面をアーム支
軸20の下端部のスプライン軸58の下端面に押し当てて出
力ロッド86が上下方向に進退することにより、アーム支
軸20及び回動アーム16を昇降駆動するように構成されて
いる。図中の符号88ａ、88ｂは、出力ロッド86の進退位
置を検知するためのセンサであり、出力ロッド86の進退
ストロークに沿って付設されている。

【００１７】次に、当接緩衝装置部14の構成について補
足説明する。錘り載置板32は、基台22上に固定具90を介
して立設された昇降案内棒92に摺動自在に係合してお
り、その昇降案内棒92に案内されて上下方向へ往復移動
するようになっている。錘り載置部32に載置される錘り
34は、その重量を適宜調整可能にされており、少なくと
も、回動アーム16とアーム支軸20との合計荷重による偶
力モーメメントが錘り34による偶力モーメントよりも若
干大きくなるように設定される。また、基台22の上面側
に固設された水平保持板94に固定された減速シリンダ44
は、オリフィス（図示せず）を適宜調整することによ
り、錘り載置板32及び両腕てこ36を介して、洗浄ブラシ
12の下降速度を所望の速度まで減速させることができる
ような構成を有している。錘り載置板32の上昇位置、従
って洗浄ブラシ12の下降位置を規制するための機構につ
いては後述する。

【００１８】尚、アーム支軸20を摺動自在に支持する支
持台24には、支持板96を介してブラシ回転始動センサ98
が配設されており、一方、当接緩衝装置部14の錘り載置
板32には被検板100が立設されている。そして、錘り載
置板32が所定の高さまで上方へ移動して、センサ98が被
検板100を検知することにより、洗浄ブラシ12の下端が
基板Ｗの表面に当接する前に、洗浄ブラシ12を回転始動
させる構成となっている。

【００１９】上記したように構成されたブラシ洗浄装置
部10の動作について説明する。基板の洗浄動作を開始す
る前においては、回動アーム16は、二点鎖線で示す待機
位置にあり、このときには、アーム荷重受止板30は、支
持台24の上面に載った状態で停止している。

【００２０】基板の洗浄に際しては、上記した状態か
ら、まずエアーシリンダ84の出力ロッド86を上向きに進
出させて、出力ロッド86でアーム支軸20を押し上げ、回
動アーム16を最上位置まで持ち上げる。このとき、洗浄
ブラシ12の下端は、スピンチャック50に保持された基板
Ｗの上面よりも高い位置にある。次に、駆動モータ70を
正転駆動させて、アーム支軸20をその軸心線回りに回動
させることにより、回動アーム16を回動させ、その先端
に取り付けられた洗浄ブラシ12を基板Ｗの中央位置上方
へ移動させる。洗浄ブラシ12が基板Ｗの中央位置上方に
停止すると、エアーシリンダ84の出力ロッド86を下向き
に退行させて、回動アーム16及びアーム支軸20を下降さ
せる。このアーム支軸20の下降過程で、アーム荷重受止
板30が、両腕てこ36の一方の腕に取着されたころ40上に
載り掛かり、回動アーム16の荷重がエアーシリンダ84の
出力ロッドから両腕てこ36へ移行する。このとき、ブラ
シ回転始動センサ98が作動して、駆動モータ54を回転駆
動させ、伝動ベルト56を介して洗浄ブラシ12を回転始動
させる。そして、両腕てこ36、錘り載置板32上の錘り34
及び減速シリンダ44が前述したようにそれぞれ機能し
て、回動アーム16の下降速度が減じられ、洗浄ブラシ12
の下端が基板Ｗの表面に緩やかに当接する。

【００２１】以上の構成及び動作は、従来の基板洗浄装
置と特に変わらないが、この装置には、回動アーム16及
びアーム支軸20の下降動作に伴って上昇する錘り載置板
32の上面に当接し錘り載置板32の上昇位置を規制するス
トッパ102の自動調整機構が設けられている。すなわ
ち、ストッパ102は、駆動モータを内蔵したアクチュエ
ータ104の出力軸に連接しており、アクチュエータ104は
コントローラ106に接続され、コントローラ106はＣＰＵ
108に接続されている。また、ＣＰＵ108には、基板Ｗの
表面に対する洗浄ブラシ12の押し込み量を設定入力する
ための操作部110が接続されている。そして、基板の種
類や洗浄処理の種類などが変わるときに、オペレータが
操作部110を操作して新たな設定値をＣＰＵ108に入力す
ると、ＣＰＵ108からコントローラ106へ信号が送られ、
コントローラ106によってアクチュエータ104が駆動制御
され、ストッパ102が所望位置へ変位して停止する。こ
のようにしてストッパ102の位置が自動調整されること
により、錘り載置板32の最上位置が規定され、洗浄ブラ
シ12の押し込み量が新たな基板や洗浄処理に応じた値に
速やかに調節される。この第１実施例においては、「ス
トッパ102」が、特許請求の範囲に記載するところの
「規制手段」に相当し、「アクチュエータ104」が、特
許請求の範囲に記載するところの「変位手段」に相当
し、アクチュエータ104に内蔵された「モータ」が、特
許請求の範囲に記載するところの「駆動手段」に相当す
る。

【００２２】尚、基板の種類や洗浄処理の種類に対応付
けて洗浄ブラシ12の押し込み量、従ってストッパ102の
変位量をメモリに記憶させておき、オペレータが基板の
種類や洗浄処理の種類を操作部110において選択し入力
すると、ストッパ102が所望の位置へ自動的に変位する
ような構成としておくこともできる。

【００２３】図１に示した基板洗浄装置は、当接緩衝装
置部14を備えているが、洗浄ブラシが基板の表面へ当接
する際の衝撃がそれ程問題とならない場合や、洗浄ブラ
シの下端を基板表面から浮かせた状態で基板の洗浄を行
なうような装置では、当接緩衝装置部を特に設ける必要
が無い。このような基板洗浄装置では、洗浄ブラシの押
し込み量もしくは洗浄ブラシ下端と基板表面との隙間量
を自動的に調節する機構を、例えば第２実施例として図
２、及び第３実施例として図３に示したように構成すれ
ばよい。図２及び図３において図１で使用した符号と同
一符号を付したものは、図１に関して説明したものと同
一部材である。

【００２４】図２に部分側面図を示した第２実施例とし
ての基板洗浄装置は、支持台24にパルスモータ112を固
設し、その回転軸に、外周にラジアルベアリングが取着
された偏心カム114を固着することにより、洗浄ブラシ
の押し込み量もしくは洗浄ブラシ下端と基板表面との隙
間量の自動調節機構が構成されている。この構成を備え
た装置では、何れも図示を省略したが図１に示した装置
と同様に、基板の種類や洗浄処理の種類などが変わると
きに、オペレータが操作部を操作して新たな設定値をＣ
ＰＵに入力すると、ＣＰＵからの信号に基づいてコント
ローラによりパルスモータ112が駆動制御され、偏心カ
ム114が回動して所望角度位置に停止する。このように
して偏心カム114の最上点の高さ位置が変わり、回動ア
ーム16及びアーム支軸20が下降する過程で、アーム支軸
20に固定されたアーム荷重受止板30の下面が偏心カム11
4の最上点に当接することにより、回動アーム16の下降
位置が規制され、洗浄ブラシ12の押し込み量もしくは洗
浄ブラシ下端と基板表面との隙間量が規定される。この
第２実施例においては、「偏心カム114」が、特許請求
の範囲に記載するところの「規制手段」に相当するとと
もに「変位手段」にも相当し、「パルスモータ112」
が、特許請求の範囲に記載するところの「駆動手段」に
相当する。

【００２５】また、図３に部分側面図を示した第３実施
例の基板洗浄装置は、アーム支軸20にアーム荷重受止板
を設けないで、アーム支軸20の下端部のスプライン軸58
の下端面とエアーシリンダ84の出力ロッド86の上端面と
を常に当接させた状態とすることにより、回動アーム16
及びアーム支軸20の荷重をエアーシリンダ84の出力ロッ
ド86によって受け止めるように構成されている。そし
て、洗浄ブラシの押し込み量もしくは洗浄ブラシ下端と
基板表面との隙間量の自動調節機構は、エアーシリンダ
84に一体的に固着された逆Ｔ字形の支持部材116の鉛直
板部118にスライド係合具120を取着するとともに、基台
22の下面側に固着されたフレーム122にリニアガイドベ
アリング124を取着し、それらスライド係合具120とリニ
アガイドベアリング124とを係合させてエアーシリンダ8
4を上下方向へ移動可能に保持し、一方、フレーム122に
ブラケット126を介してパルスモータ128を固設し、その
パルスモータ128の回転軸に、外周にラジアルベアリン
グが取着された偏心カム130を固着し、偏心カム130が支
持部材116の水平板部の下面に常に当接するようにする
ように偏心カム130と支持部材116とを配置して構成され
ている。この構成を備えた装置では、図２に示した装置
と同様に、オペレータが操作部を操作すると、ＣＰＵか
らの信号に基づいてコントローラによりパルスモータ12
8が駆動制御され、偏心カム130が回動して所望角度位置
に停止し、偏心カム130の最上点の高さ位置が変わるこ
とにより、支持部材116を介してエアーシリンダ84の高
さ位置が変化する。そして、エアーシリンダ84の高さ位
置が変化することにより、その出力ロッド86と常に当接
しているアーム支軸20の上下方向の位置が変化し、アー
ム支軸20の上端部に固着された回動アーム16の下降位置
が規制され、洗浄ブラシ12の押し込み量もしくは洗浄ブ
ラシ下端と基板表面との隙間量が規定されることにな
る。この第３実施例においては、「出力ロッド86」が、
特許請求の範囲に記載するところの「規制手段」に相当
し、「偏心カム130」が、特許請求の範囲に記載すると
ころの「変位手段」に相当し、「パルスモータ128」
が、特許請求の範囲に記載するところの「駆動手段」に
相当する。

【００２６】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、この発明に係る基板洗浄装置を使用
すれば、基板の種類や洗浄処理の種類などが変わる際
に、基板表面に対する洗浄ブラシの押し込み量もしくは
基板表面と洗浄ブラシ下端との隙間量の設定を自動的に
行なうことができ、作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を示し、基板洗浄装置の全
体の構成を一部断面で表した側面図である。

【図２】この発明の別の構成例を示す基板洗浄装置の部
分側面図である。

【図３】この発明のさらに別の構成例を示す基板洗浄装
置の部分側面図である。

【図４】従来の基板洗浄装置の構成の１例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

10 ブラシ洗浄装置部 12 洗浄ブラシ 14 当接緩衝装置部 16 回動アーム 18 ブラシ回転駆動機構 20 アーム支軸 22 基台 24 支持台 26 アーム回転駆動機構 28 アーム昇降駆動機構 30 アーム荷重受止板 32 錘り載置板 36 両腕てこ 50 スピンチャック 52 洗浄液供給ノズル 102 ストッパ 104 駆動モータを内蔵したアクチュエータ 106 コントローラ 108 ＣＰＵ 110 操作部 112、128 パルスモータ 114、130 外周にラジアルベアリングが取着された偏心
カム 120 スライド係合具 124 リニアガイドベアリングＷ基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/304 644 B08B 1/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を水平姿勢に保持して鉛直軸回りに
回転させる基板保持・回転手段と、この基板保持・回転手段によって回転させられる基板の
表面へ洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、前記基板保持・回転手段によって保持された基板の表面
に下端が接触又は近接した状態で基板表面を洗浄する洗
浄ブラシと、この洗浄ブラシを鉛直姿勢に保持するブラシ保持手段
と、このブラシ保持手段を昇降させる昇降手段と、この昇降手段によって昇降させられる前記ブラシ保持手
段の下降位置を規制する規制手段と、この規制手段を変位させて、前記基板保持・回転手段に
よって保持された基板の表面に対する前記洗浄ブラシの
下端の押し込み量もしくは基板表面と洗浄ブラシ下端と
の隙間量を調節可能に規定する変位手段とを備えた基板
洗浄装置において、前記変位手段に駆動手段を具備させるとともに、基板の種類や洗浄処理の種類に対応付けて、基板の表面
に対する前記洗浄ブラシの下端の押し込み量もしくは基
板表面と洗浄ブラシ下端との隙間量を規制手段の変位量
として記憶するメモリと、基板の種類や洗浄処理を選択入力する操作部、及び、その操作部による選択入力に基づいて前記変位手
段の駆動手段を制御する制御手段を設けたことを特徴と
する基板洗浄装置。