JP3205752B2

JP3205752B2 - キャリア洗浄装置

Info

Publication number: JP3205752B2
Application number: JP34639298A
Authority: JP
Inventors: 健夫山中
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2018-12-07
Also published as: JP2000173971A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエーハ等
の基板類を整列させて収容するキャリアを洗浄するキャ
リア洗浄装置に関し、更に詳しくは、キャリアの少なく
とも両側の側壁部内面をブラッシングするブラシ洗浄部
を具備するキャリア洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエーハの収納に使用されている
典型的なキャリアの構造を図５に示す。同図に示される
ように、キャリア１０は両側の側壁部１１，１１と、側
壁部１１，１１をつなぐ前後の端板部１２，１２とから
なる。側壁部１１，１１には多数の縦スリット１１ａ，
１１ａ・・がキャリア１０の長さ方向に所定の間隔で設
けられている。半導体ウエーハは、両側部を両側の側壁
部１１，１１の縦スリット１１ａ，１１ａ・・に挿入す
ることで、側壁部１１，１１間に整列されて収納され
る。ウエーハ保持のために、両側の側壁部１１，１１
は、下部間隔が上部間隔より小となるように下部が内側
へ折れ曲がった形状になっている。

【０００３】このようなキャリア１０は使用を繰り返す
ことにより汚れる。特に、両側の側壁部１１，１１の内
面汚れはウエーハを直接汚染する原因になる。このた
め、キャリア１０は定期的に洗浄される。この洗浄装置
としてはブラッシングを併用するものが洗浄性、効率等
の点で優れる（特開平６−１２０１８６号公報等）。

【０００４】キャリア洗浄用のブラッシング機構は例え
ば特開平３−１５６９２４号公報に記載されている。同
公報に記載されたブラッシング機構は、昇降式のフレー
ムと、フレームの下端部に回転軸を水平にして取付けら
れた回転ブラシと、回転ブラシの上方に位置してフレー
ムに取付けられたモータとを備えている。モータの回転
は、下方の歯車を介して更に下方の回転ブラシの回転軸
に伝達され、回転ブラシを回転駆動する。そして、回転
ブラシの回転軸をキャリアの長さ方向（ウエーハ整列方
向）に一致させ、回転ブラシを回転させながらフレーム
を下降させて、その回転ブラシを下方のキャリア内に挿
入することにより、キャリアの両側の側壁部内面が同時
にブラッシングされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなブラッシング機構には以下のような問題がある。

【０００６】実際のブラシ洗浄では、キャリアは洗浄槽
内でブラッシングされる場合が多い。この場合、特開平
３−１５６９２４号公報に記載されたブラッシング機構
では、回転ブラシの回転駆動部は洗浄槽内のキャリアの
真上に露出して設けられることになる。回転ブラシの回
転駆動部では、ブラッシング中にモータ及び歯車が作動
し、その作動に伴ってパーティクルが発生する。発生し
たパーティクルは下方の洗浄槽内に落下し、槽内のキャ
リアの洗浄度を低下させる原因になる。

【０００７】最近は半導体ウエーハに非常に高い清浄度
が要求されており、これに伴ってキャリア洗浄での洗浄
性にも高度なものが求められているが、回転ブラシの回
転駆動に伴って発生するパーティクルによる洗浄度低下
の危険性があるブラッシング機構では、この高度の要求
に答えるのが困難である。

【０００８】本発明の目的は、回転ブラシの回転駆動に
伴って発生するパーティクルによる洗浄度低下を可及的
に回避することができるキャリア洗浄装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のキャリア洗浄装
置は、複数枚の基板を整列させて収納するキャリアの洗
浄装置であって、前記キャリアの少なくとも両側の側壁
部内面をブラッシングするブラシ洗浄部を具備し、該ブ
ラシ洗浄部は、キャリアを収容する洗浄槽と、洗浄槽内
に回転ブラシを保持して、その回転及び移動を行うブラ
ッシング機構とを有し、該ブラッシング機構は、水平ア
ームの先端部から下方に垂下して洗浄槽内に挿入され、
下部に回転ブラシを片持ち支持する垂直アームを有し、
前記水平アーム内に収容されたモータの回転を、前記垂
直アーム内に収容された動力伝達手段により前記回転ブ
ラシに伝達し、前記回転ブラシの回転駆動に伴う回転駆
動部から前記洗浄槽へのパーティクルの侵入が抑制され
るように、前記水平アーム及び垂直アームをケースとし
てこれらに前記回転駆動部を収容し、且つ、前記回転ブ
ラシの回転軸とその軸受部の間をシールした構成であ
る。

【００１０】本発明のキャリア洗浄装置では、回転ブラ
シの回転駆動に伴う回転駆動部から洗浄槽内へのパーテ
ィクルの侵入が効果的に抑制される。また、洗浄槽内か
ら回転駆動部への洗浄液の侵入が防止される。

【００１１】この場合のブラッシング機構としては、洗
浄槽の外に立設された支柱と、支柱の上部から洗浄槽の
側へ突出した水平アームと、水平アームの先端部から下
方に垂下して洗浄槽内に挿入され、下部に回転ブラシを
片持ち支持する垂直アームとを有し、水平アーム内に収
容されたモータの回転を、垂直アーム内に収容された動
力伝達手段により回転ブラシの回転軸に伝達する構成の
ものが好ましい。

【００１２】この構成によれば、回転ブラシを支持する
アームがケースとして利用され、ブラッシング機構の構
造が簡略化される。また、支柱を鉛直方向及び回転ブラ
シの回転軸に直角な水平方向に移動される構成とするこ
とにより、ブラシ移動のための駆動部が洗浄槽から離れ
た位置に配置され、その駆動部から洗浄槽へのパーティ
クルの侵入も抑制される。

【００１３】

【００１４】本発明のキャリア洗浄装置では又、洗浄槽
の開口部を含む装置内の上部を加圧する一方、装置内の
下部を吸引し、その下部内に、回転ブラシの移動のため
の駆動部を配置することが好ましい。これによると、回
転ブラシの移動に伴う駆動部から洗浄槽内へのパーティ
クルの侵入が特に効果的に抑制される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係るキャ
リア洗浄装置の模式正面図、図２は同キャリア洗浄装置
に使用されているブラシ洗浄部の模式平面図、図３は同
ブラシ洗浄部の模式側面図、図４は同ブラシ洗浄部に使
用されているブラッシング機構の縦断側面図、図５はキ
ャリアの斜視図である。

【００１６】本発明の実施形態に係るキャリア洗浄装置
は、半導体ウエーハを収納するウエーハキャリアの洗浄
に使用される。図５に示すように、このキャリア１０は
両側の側壁部１１，１１と、側壁部１１，１１をつなぐ
前後の端板部１２，１２とからなる。側壁部１１，１１
間に複数枚のウエーハを整列させて保持するために、各
側壁部１１には複数の縦スリット１１ａ，１１ａ・・が
所定の間隔で設けられ、各側壁部１１の下部は内側へ折
れ曲がっている。この折れ曲がりにより、側壁部１１，
１１の間隔は下部で小となっている。

【００１７】キャリア１０の洗浄に使用されるキャリア
洗浄装置は、図１に示すように、装置ケースＡ内にロー
ダＢ、ブラシ洗浄部Ｃ、二次洗浄部Ｄ、乾燥部Ｅ及びア
ンローダＦを収容した構造になっている。ローダＢ、ブ
ラシ洗浄部Ｃ、二次洗浄部Ｄ、乾燥部Ｅ及びアンローダ
Ｆは横方向に並べて配置され、その配置列の後方を横方
向に移動する２つの搬送ロボットＧ１，Ｇ２と組み合わ
されている。

【００１８】ローダＢ内に搬入されたキャリア１０は第
１の搬送ロボットＧ１によりブラシ洗浄部Ｃ、二次洗浄
部Ｄ及び乾燥部Ｅに順番に運ばれる。乾燥部Ｅ内で乾燥
を終えたキャリア１０は、第２の搬送ロボットＧ２によ
り乾燥部ＥからアンローダＦに運ばれる。

【００１９】キャリア洗浄装置で重要なブラシ洗浄部Ｃ
は、図２の平面図及び図３の側面図に示すように、キャ
リア１０を収容する洗浄槽２０と、そのキャリア１０を
ブラッシングするブラッシング機構としてのブラシロボ
ット３０，４０とを備えている。洗浄槽２０は、純水や
純水に洗剤を混ぜた混合液からなる洗浄液２１をオーバ
ーフローさせる構造になっている。

【００２０】洗浄槽２０の下部内には回転式の架台２２
が設けられている。架台２０はキャリア１０を洗浄槽１
０の底面から離れた位置に保持するために、キャリア１
０の４隅部を下方から支承する構造になっており、洗浄
槽１０の下方に設けられた駆動部２３により鉛直軸回り
に回転駆動されることにより、キャリア１０を回転させ
る。架台２０の回転軸と洗浄槽１０の間は液密にシール
されている。

【００２１】第１のブラシロボット３０はキャリア１０
の内面をブラッシングするためのものである。また、第
２のブラシロボット４０はキャリア１０の外面をブラッ
シングするためのものである。これらのブラシロボット
３０，４０は洗浄槽２０の手前側に横方向に並んで設置
されている。

【００２２】内面用のブラシロボット３０は、洗浄槽２
０の手前側に設けられた鉛直な支柱３１と、支柱３１の
上端部から洗浄槽２０の側へ延出した水平アーム３２
と、水平アーム３２の先端部から下方に垂下して下部を
洗浄槽２０内に挿入した垂直アーム３３と、垂直アーム
３３の下端部に取付けられた軸受３４と、軸受３４によ
り片持ち支持された回転軸３５と、回転軸３５に取付け
られたロールブラシ３６とを備えている。

【００２３】回転軸３５は洗浄槽２０内にセットされた
キャリア１０の内部に、そのキャリア１０の両側の側壁
部１１，１１に平行に挿入される水平軸であり、ロール
ブラシ３６と共に回転ブラシを構成する。ロールブラシ
３６のブラシ幅（軸方向長さ）は、側壁部１１の内面の
長さ方向の半分の領域（奥側の領域）をブラッシングで
きるように設定されている。また、ロールブラシ３６の
ブラシ径は、キャリア１０の側壁部１１，１１の上部間
隔より小さく、下部間を通過できる大きさとさている。

【００２４】ブラシロボット３０の支柱３１は、洗浄槽
２０の手前側に設置された移動用の直進駆動部３７によ
り鉛直方向及び回転軸３５に直角な水平方向の２方向に
直進駆動される。これにより、回転軸３５に取付けられ
たロールブラシ３６もこの２方向に移動する。

【００２５】ブラシロボット３０の水平アーム３２内及
び垂直アーム３３内には、図４に示すように、回転ブラ
シの回転駆動部３８が収容されている。即ち、水平アー
ム３２は、円筒形状のアーム本体３２ａと、アーム本体
３２ａの先端部に取付けられたヘッド３２ｂとからな
る。ヘッド３２ｂの下面には角筒状の垂直アーム３３の
上端部が結合されており、垂直アーム３３の下端部には
軸受３４のハウジング３４ａが結合されている。水平ア
ーム３２のヘッド３２ｂ内は、ヘッド３２ｂの下部に設
けられた開口部３２ｃを通して垂直アーム３３内に連通
しており、垂直アーム３３内は、軸受３４のハウジング
３４ａの上部に設けられた開口部３４ｂを通してハウジ
ング３４ａ内に連通している。

【００２６】回転軸３５は、水平アーム３２に平行な水
平軸で、軸受３４のハウジング３４ａ内から水平アーム
３２の先端側へ突出している。回転軸３５の基端部は、
軸受３４のハウジング３４ａ内にベアリング３４ｃ，３
４ｃにより回転自在に支持されている。この基端部には
プーリ３５ａが設けられている。そしてハウジング３４
ａと回転軸３５の間がシールリング３４ｅ，３４ｅによ
り液密にシールされることで、回転軸３５の基端部はベ
アリング３４ｃ，３４ｃ等と共にハウジング３４ａ内に
封入されている。

【００２７】回転駆動部３８はモータ３８ａと、モータ
３８ａの出力軸に連結された減速機３８ｃと、減速機３
８ｃの出力軸に取付けられたプーリ３８ｄと、プーリ３
８ｄに掛けられたベルト３８ｅとを備えている。モータ
３８ａ及び減速機３８ｃは水平アーム３２のアーム本体
３２ａ内に収容され、プーリ３８ｄは水平アーム３２の
ヘッド３２ｂ内に収容されている。動力伝達手段として
のベルト３８ｅは、ヘッド３２ｂ内のプーリ３８ｄと軸
受３４のハウジング３４ａ内に収容されたプーリ３４ｄ
との間に垂直アーム３３内を通って掛け渡されている。
これにより、回転駆動部３８は水平アーム３２内及び垂
直アーム３３内に収容されることになり、軸受３４内の
プーリ３５ａと共同して回転軸３５を回転駆動する。

【００２８】外面用のブラシロボット４０は、内面用の
ブラシロボット３０と同様に、鉛直な支柱４１、支柱４
１の上端部から洗浄槽２０の側へ延出した水平アーム４
２、水平アーム３２の先端部から下方に垂下して下部を
洗浄槽２０内に挿入した垂直アームなどを備えており、
垂直アームの下端部に軸受を介して片持ち支持された回
転ブラシの回転駆動と２方向の直進駆動とにより、洗浄
槽２０内にセットされたキャリア１０の側壁部１１外面
を回転ブラシのロールブラシ４６により外側からブラッ
シングする。

【００２９】回転ブラシの回転軸は、キャリア１０の側
壁部１１に平行な水平軸である。回転ブラシのブラシ幅
は、キャリア１０の側壁部１１の外面を全長にわたって
ブラッシングできる大きさとされている。回転ブラシの
回転駆動部は、内面用のブラシロボット３０と同様に、
水平アーム４２内及び垂直アーム内に収容されている。
また、軸受のハウジングと回転軸の間は、シールリング
により液密にシールされている。

【００３０】キャリア洗浄装置の装置ケースＡ内は、ブ
ラシ洗浄部Ｃのテーブル面を境にして上部と下部に分け
られている。装置ケースＡ内の上部は、クリーンファン
による上方からのダウンフローにより加圧され、下部は
吸引されている。そして、ブラシロボット３０，４０に
おいて回転ブラシの移動を行う直進駆動部３７は、搬送
ロボットＧ１，Ｇ２の直進駆動部等と共にこの下部に配
置され、洗浄槽２０の開口部よりも低いところに位置し
ている。

【００３１】次に、ブラシ洗浄部Ｃの機能について説明
する。

【００３２】搬送ロボットＧ１によってキャリア１０が
ローダＢからブラシ洗浄部Ｃの洗浄槽２０内に搬入され
る。洗浄槽２０内に搬入されたキャリア１０は、架台２
２上に載置され、図示されない固定手段により固定され
る。

【００３３】キャリア１０が固定されると、内面用のブ
ラシロボット３０の支柱３１を鉛直方向及び水平方向に
直進駆動することにより、ロールブラシ３６をキャリア
１０の一方の側壁部１１の上端部内面に押し付ける。ま
た、外面用のブラシロボット４０の支柱４１を鉛直方向
及び水平方向に直進駆動することにより、ロールブラシ
４６をキャリア１０の一方の側壁部１１の上端部外面に
押し付ける。また、洗浄槽２０内に洗浄液２１をオーバ
ーフローさせる。

【００３４】この状態で、ブラシロボット３０の回転駆
動部３８によりロールブラシ３６を回転させながら、こ
のロールブラシ３６を下降させる。このとき、キャリア
１０の側壁部１１の形状に沿ってロールブラシ３６を回
転軸３５に直角な水平方向に移動させる。これにより、
キャリア１０の一方の側壁部１１の内面が、長さ方向の
半分の領域で上から下へブラッシングされる。

【００３５】このとき、キャリア１０は架台２２により
洗浄槽２０の底面から離れた位置に保持されている。ま
た、ロールブラシ３６はキャリア１０の下端開口部を通
過することができる。これらのため、ロールブラシ３６
は、側壁部１１の下端部内面をブラッシングできる位置
まで下降できる。従って、側壁部１１は下端部内面まで
十分にブラッシングされる。

【００３６】また、ブラシロボット３０の回転駆動部３
８では、モータ３８ａの作動により減速機３８ｃ、ベル
ト３８ｅ等が高速で運動し、パーティクルが発生する
が、回転駆動部３８はブラシロボット３０の水平アーム
３２内及び垂直アーム３３内に収容されている。また、
垂直アーム３３内と連通する軸受３４のハウジング３４
ａ内もシールリング３４ｅ，３４ｅによりシールされて
いる。従って、回転駆動部３８から発生したパーティク
ルが洗浄槽２０内に侵入する危険性はない。また、軸受
３４は洗浄槽２０内の洗浄液に浸漬されるが、その洗浄
液が軸受３４のハウジング３４ａ内に侵入する危険性も
ない。

【００３７】キャリア１０の一方の側壁部１１の内面の
半分がブラッシングされると、同じ要領で他方の側壁部
１１の内面の半分をブラッシングする。これにより、両
側の側壁部１１，１１の各半分が内面ブラッシングされ
る。

【００３８】このとき、外面用のブラシロボット４０
は、ロールブラシ４６により、同じ要領で、キャリア１
０の一方の側壁部１１の外面を、全長にわたって上から
下へブラッシングする。このブラシロボット４０におい
ても、回転ブラシの回転駆動部から洗浄槽２０内へのパ
ーティクル侵入の危険性はない。

【００３９】キャリア１０の両側の側壁部１１，１１の
各半分が内面ブラッシングされ、一方の側壁部１１の外
面全体がブラッシングされると、架台２２を回転させる
ことによりキャリア１０を鉛直軸回りに１８０°回転さ
せる。そして、同じ要領で、キャリア１０の両側の側壁
部１１，１１の残り半分を内面ブラッシングすると共
に、他方の側壁部１１の外面全体をブラッシングする。
この後半のブラッシングにおいても、回転ブラシの回転
駆動部から洗浄槽２０内へのパーティクル侵入の危険性
はない。

【００４０】また、装置ケースＡ内の上部は、クリーン
ファンによる上方からのダウンフローにより加圧され、
下部は吸引され、ブラシロボット３０，４０において回
転ブラシの移動を行う直進駆動部３７は、搬送ロボット
Ｇ１，Ｇ２の直進駆動部等と共にこの下部に配置されて
いる。このため、回転ブラシの移動や搬送ロボットＧ
１，Ｇ２の移動に伴って発生するパーティクルについて
も、洗浄槽２０内への侵入が防止される。

【００４１】ブラシ洗浄部Ｃでの洗浄を終えたキャリア
１０は、二次洗浄部Ｄで超音波洗浄された後、乾燥部Ｅ
でスピン乾燥され、アンローダＦに送られる。

【００４２】上記実施形態では、キャリア１０の両側の
側壁部１１，１１の内外面を別々のブラッシング機構で
ブラッシングしているが、外面用のブラッシング機構を
省略し、内面用のブラッシング機構で側壁部１１，１１
の外面をブラッシングすることもできる。上記実施形態
では、内面用のブラッシング機構（ブラシロボット３
０）は回転ブラシを２軸駆動し、キャリア１０は鉛直軸
回りに回転駆動されるので、側壁部１１，１１の外面も
内面と同様に確実にブラッシングされる。そして外面用
のブラッシング機構を省略することにより、能率は低下
するものの、ブラシ洗浄部Ｃの構造は簡単になり、装置
価格が低下するだけでなく、パーティクル発生源も減少
する。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のキャリア
洗浄装置は、ブラッシング機構の構成として、回転ブラ
シの回転駆動に伴う回転駆動部から洗浄槽へのパーティ
クルの侵入が抑制されるように、回転駆動部をケース内
に収容し、且つ、回転ブラシの回転軸とその軸受部の間
をシールしたので、キャリアの側壁部に対して回転ブラ
シによる機械的な洗浄を行うにもかからず、その回転に
伴って発生するパーティクルが洗浄槽内に侵入するのを
効果的に抑制することができる。これにより、パーティ
クルによる洗浄度低下が回避され、極めて高い洗浄度が
短時間で確保される。また、回転駆動部を収容するケー
スとして、水平アームと、水平アームの先端部から下方
に垂下して洗浄槽内に挿入され、下部に回転ブラシを片
持ち支持する垂直アームとが利用されるので、ブラッシ
ング機構の構造が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るキャリア洗浄装置の模
式正面図である。

【図２】同キャリア洗浄装置に使用されているブラシ洗
浄部の模式平面図である。

【図３】同ブラシ洗浄部の模式側面図である。

【図４】同ブラシ洗浄部に使用されているブラシロボッ
トの縦断側面図である。

【図５】キャリアの斜視図である。

【符号の説明】

Ａ装置ケースＣブラシ洗浄部１０キャリア１１側壁部２０洗浄槽３０内面用のブラシロボット（ブラッシング機構）３１支柱３２水平アーム３３垂直アーム３４軸受３５回転軸３６ロールブラシ３８回転駆動部３８ａモータ３８ｃ減速機３８ｅベルト（動力伝達手段）４０外面用のブラシロボット（ブラッシング機構）４１支柱４２水平アーム４６ロールブラシ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の基板を整列させて収納するキャ
リアの洗浄装置であって、前記キャリアの少なくとも両
側の側壁部内面をブラッシングするブラシ洗浄部を具備
し、該ブラシ洗浄部は、キャリアを収容する洗浄槽と、
洗浄槽内に回転ブラシを保持して、その回転及び移動を
行うブラッシング機構とを有し、該ブラッシング機構
は、水平アームの先端部から下方に垂下して洗浄槽内に
挿入され、下部に回転ブラシを片持ち支持する垂直アー
ムを有し、前記水平アーム内に収容されたモータの回転
を、前記垂直アーム内に収容された動力伝達手段により
前記回転ブラシに伝達し、前記回転ブラシの回転駆動に
伴う回転駆動部から前記洗浄槽へのパーティクルの侵入
が抑制されるように、前記水平アーム及び垂直アームを
ケースとしてこれらに前記回転駆動部を収容し、且つ、
前記回転ブラシの回転軸とその軸受部の間をシールした
構成であることを特徴とするキャリア洗浄装置。
【請求項２】前記ブラッシング機構は、洗浄槽の外に
立設された支柱と、支柱の上部から洗浄槽の側へ突出し
た水平アームと、水平アームの先端部から下方に垂下し
て洗浄槽内に挿入され、下部に回転ブラシを片持ち支持
する垂直アームとを有し、水平アーム内に収容されたモ
ータの回転を、垂直アーム内に収容された動力伝達手段
により回転ブラシに伝達する構成である請求項１に記載
のキャリア洗浄装置。
【請求項３】前記支柱は、回転ブラシの移動のため
に、鉛直方向及び回転ブラシの回転軸に直角な水平方向
に移動することを特徴とする請求項２に記載のキャリア
洗浄装置。
【請求項４】洗浄槽の開口部を含む装置内の上部を加
圧する一方、装置内の下部を吸引し、その下部内に、回
転ブラシの移動のための駆動部を配置したことを特徴と
する請求項１、２又は３に記載のキャリア洗浄装置。
【請求項５】複数枚の基板を整列させて収納するキャ
リアの洗浄に、請求項１、２、３又は４に記載のキャリ
ア洗浄装置を用いることを特徴とするキャリア洗浄方
法。