JP3352565B2 - 基板洗浄方法およびそれに使用する回転式基板洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ、フォト
マスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基板、
光ディスク用の基板等の基板に、純水などの洗浄液を供
給して洗浄処理するために、基板保持手段によって鉛直
方向の軸芯周りで回転可能に保持された基板の上方から
外れた待機位置から基板の回転中心箇所まで洗浄具を移
動させるとともに基板の回転中心箇所で洗浄具を下降す
る洗浄開始工程と、洗浄具を基板に作用させるとともに
基板の外周縁に移動させ、そこから洗浄具を基板に作用
させない位置まで上昇させ、基板の回転中心箇所まで洗
浄具を移動させてから洗浄具を基板に作用させる位置ま
で下降させる洗浄工程と、その洗浄工程を複数回繰り返
した後に、基板の外周縁箇所で洗浄具を上昇させてから
待機位置に戻す洗浄終了工程とから成る基板洗浄方法お
よびそれに使用する回転式基板洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板を回転させながら、その表面を洗浄
具で洗浄する場合、従来一般に、例えば、実開平１−１
０７１２９号公報に開示されているように、エアシリン
ダによって、洗浄具（洗浄ブラシ）を洗浄液の飛散を防
止するカップの外に位置する待機位置から上昇させ、そ
こから基板の回転中心箇所の上方まで移動させてから下
降し、基板の外周縁まで基板表面に沿わせて移動させ、
その移動時に、基板を鉛直方向の軸芯周りで回転させな
がら、その基板表面に洗浄液を供給し、基板表面に付着
したパーティクルやゴミを剥離させるとともに、その剥
離したパーティクルやゴミなどの洗浄除去物を洗浄液と
ともに基板回転による遠心力を利用しながら基板の外方
へ流出させるようにしている。また、洗浄終了後には、
洗浄具を上昇させてから待機位置の上方まで変位させ、
しかる後に、待機位置に下降させるように構成してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来では、
洗浄具を基板の外周縁に移動した後に、その洗浄具を基
板に作用しない位置まで上昇させ、しかる後に、基板の
回転中心箇所まで戻してから下降させ、基板の回転中心
箇所から基板の外周縁まで洗浄具を２〜４回繰り返して
移動させることにより洗浄するようにしている。

【０００４】しかしながら、従来では、洗浄具を基板上
で外周縁箇所から回転中心箇所に戻すために昇降させる
のに、基板を待機位置と洗浄位置とにわたって移動する
ときに昇降するエアシリンダを用いるようにしている。
このため、カップを越える必要が無いにもかかわらず、
洗浄具の昇降ストロークが大きく、洗浄具を基板上で外
周縁箇所から回転中心箇所に戻すために時間を要し、洗
浄処理効率が低下する欠点があった。

【０００５】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、請求項１に係る発明の基板洗浄方法
は、洗浄具を基板上で外周縁箇所から回転中心箇所に迅
速に戻すことにより洗浄処理効率を向上できるようにす
ることを目的とし、また、請求項２に係る発明の回転式
基板洗浄装置は、請求項１に係る発明の基板洗浄方法を
実施する上で有効な装置を提供できるようにすることを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上述のような目的を達成するために、基板保持手段によ
って鉛直方向の軸芯周りで回転可能に保持された基板の
上方から外れた待機位置から基板の回転中心箇所まで洗
浄具を移動させるとともに基板の回転中心箇所で洗浄具
を下降する洗浄開始工程と、洗浄具を基板に作用させる
とともに基板の外周縁に移動させ、そこから洗浄具を基
板に作用させない位置まで上昇させ、基板の回転中心箇
所まで洗浄具を移動させてから洗浄具を基板に作用させ
る位置まで下降させる洗浄工程と、その洗浄工程を複数
回繰り返した後に、基板の外周縁箇所で洗浄具を上昇さ
せてから待機位置に戻す洗浄終了工程とから成る基板洗
浄方法において、洗浄工程における洗浄具の昇降ストロ
ークを洗浄開始工程および洗浄終了工程それぞれにおけ
るよりも小にしたことを特徴としている。

【０００７】また、請求項２に係る発明の回転式基板洗
浄装置は、上述のような目的を達成するために、基板を
鉛直方向の軸芯周りで回転可能に保持する基板保持手段
と、基板表面を洗浄する洗浄具と、その洗浄具を基板上
の洗浄位置と基板上から外れた待機位置とにわたって変
位する洗浄具移動手段と、洗浄具を、基板に作用させて
洗浄する作用位置と、その作用位置よりも高い非作用位
置とにわたって昇降する洗浄具昇降手段と、基板表面の
洗浄具による洗浄箇所に洗浄液を供給する洗浄液供給手
段とを備えた回転式基板洗浄装置において、洗浄具昇降
手段を、洗浄具を洗浄位置と待機位置とにわたって移動
するときに洗浄具を昇降する第１の洗浄具昇降手段と、
洗浄具が洗浄位置にある状態で第１の洗浄具昇降手段よ
りも小さいストロークで洗浄具を昇降する第２の洗浄具
昇降手段とから構成する。

【０００８】

【作用】請求項１に係る発明の基板洗浄方法の構成によ
れば、基板の上方から外れた待機位置から基板の回転中
心箇所の洗浄位置まで洗浄具を移動させる場合、およ
び、基板の外周縁箇所の洗浄位置から待機位置に戻す場
合それぞれでは、カップを越えるように洗浄具を十分昇
降させながら、洗浄工程において、基板の外周縁箇所か
ら基板の回転中心箇所まで洗浄具を戻す場合には、カッ
プを越える必要が無いことに着目し、洗浄具を基板に作
用させない位置まで上昇させ、その位置と基板に作用さ
せる位置との小さいストロークで昇降させることができ
る。

【０００９】また、請求項２に係る発明の回転式基板洗
浄装置の構成によれば、基板の上方から外れた待機位置
から基板の回転中心箇所の洗浄位置まで洗浄具を移動さ
せる場合、および、基板の外周縁箇所の洗浄位置から待
機位置に戻す場合それぞれでは、第１の洗浄具昇降手段
により洗浄具を昇降させてカップを越えさせながら、洗
浄工程において、基板の外周縁箇所から基板の回転中心
箇所まで洗浄具を戻す場合には、第２の洗浄具昇降手段
により、第１の洗浄具昇降手段によるときよりも小さな
ストロークで洗浄具を昇降させることができる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明の回転式基板洗浄装置の第１実
施例を示す要部の概略縦断面図、図２は平面図であり、
電動モータ１の駆動によって鉛直方向の軸芯周りで回転
する回転軸２の上端に、基板Ｗを真空吸着保持する回転
台３が一体回転可能に取り付けられ、基板Ｗを鉛直方向
の軸芯周りで回転可能に保持する基板保持手段４が構成
されている。

【００１１】なお、本実施例においては、回転台３を真
空吸着式のものとして基板保持手段４を構成している
が、これに限られるものではなく、例えば、回転台３上
に基板Ｗの外縁を支持する基板支持部材を複数設けると
ともに、この基板支持部材の上端に基板Ｗの水平方向の
位置を規制する位置決めピンを設けて基板保持手段を構
成し、基板Ｗを回転台３の上面から離間した状態で回転
可能に保持させるようにしてもよい。

【００１２】基板保持手段４およびそれによって保持さ
れた基板Ｗの周囲は、昇降駆動機構（図示せず）によっ
て昇降可能なカップ５で覆われている。カップ５の横外
側方に、基板Ｗの回転中心側に向けて純水あるいは純水
に薬液を混ぜたものなどの洗浄液を噴出供給する洗浄液
供給手段としてのノズル６…が設けられている。

【００１３】また、カップ５の横外側方に、図３の一部
切欠全体概略側面図に示すように、アングル形状の支持
アーム７の回転支軸８が、基台９に設けられた支持体１
０に昇降および鉛直方向の第１の軸芯Ｐ１周りで（図
１、図２参照）回転可能に設けられるとともに、基台９
に回転のみ可能に設けられた回転筒１１に昇降のみ可能
に設けられ、その支持アーム７の先端側アーム部分７ａ
の下部に、鉛直方向の第２の軸芯Ｐ２周りで（図１、図
２参照）回転可能に、基板表面を洗浄する洗浄具１２が
設けられている。

【００１４】回転支軸８の下端に第１の洗浄具昇降手段
としての第１のエアシリンダ１３が設けられている。ま
た、回転筒１１にベルト１４を介して電動モータ１５が
連動連結されている。図中、１６は、洗浄具１２が基板
Ｗの回転中心箇所Ａ、基板Ｗの外周縁箇所Ｂ、および、
基板Ｗの上方から外れた非洗浄時の待機位置Ｃのいずれ
にあるかを検出する位置検出機構を示している。

【００１５】支持体１０に水平方向の軸芯周りで揺動可
能にバランスアーム１７が設けられ、バランスアーム１
７の両端に第１および第２の当たりローラ１８，１９が
設けられている。

【００１６】回転支軸８の途中箇所に受け止め板２０が
設けられ、一方、基台９に突設された支柱２１に昇降可
能にウェイト台２２が設けられるとともに、支柱２１に
外嵌する状態でウェイト台２２に錘２３…が載置されて
いる。受け止め板２０の下面に第１の当たりローラ１８
が当接され、一方、ウェイト台２２の下面に第２の当た
りローラ１９が当接されている。錘２３…の重量は、回
転支軸８、支持アーム７および洗浄具１２等の重量より
やや小に設定されている。

【００１７】基台９に立設された支持部材２４に第２の
洗浄具昇降手段としての第２のエアシリンダ２５が設け
られ、その第２のエアシリンダ２５のシリンダロッド２
５ａの先端がウェイト台２２の上面に当接されている。
また、支持部材２４にストッパー２６が設けられ、その
先端がウェイト台２２の上面に当接することにより、洗
浄具１２が基板Ｗの回転中心箇所Ａから基板Ｗの外周縁
箇所Ｂまでの洗浄位置にあるときの最下降位置を設定す
るように構成されている。ストッパー２６にはマイクロ
メータ２７が付設され、設定すべき最下降位置を調整で
きるように構成されている。

【００１８】図１および図２に示すように、カップ５の
水平方向の横外側方において、待機位置Ｃにある洗浄具
１２の周囲を覆うように待機ポット２８が設けられ、そ
の待機ポット２８内の対向する一対の隅部の箇所それぞ
れに、待機ポット２８内に挿入された洗浄具１２に純水
とかそれに薬液を混ぜたものとか更には超音波水などの
洗浄液を供給するノズル２９が設けられている。

【００１９】前記第１のエアシリンダ１３の昇降ストロ
ークは、待機ポット２８内に挿入された洗浄具１２を、
基板Ｗの水平横外側方を覆って洗浄液の飛散を防止する
位置まで上昇した状態のカップ５の上端面よりも上方ま
で上昇できるように設定されている。他方、第２のエア
シリンダ２５の昇降ストロークは、洗浄具１２を基板Ｗ
に作用させる位置から、基板Ｗから上方に離間して作用
しない位置でかつ洗浄具１２の下端がカップ５の上端面
よりも下方になる位置まで上昇するに足るように設定さ
れている。

【００２０】次に上記構成の回転式基板処理装置を用い
ての基板洗浄方法につき、図４の動作説明図を用いて説
明する。 （１）洗浄開始工程 図４の（ａ）に示すように、基板Ｗの上方から外れた待
機位置Ｃにおいて、第１のエアシリンダ１３を伸長して
待機ポット２８内からカップ５を越える位置まで洗浄具
１２を上昇させた後、電動モータ１５を駆動して洗浄具
１２を基板Ｗの回転中心箇所Ａまで移動し、その後に、
第１および第２のエアシリンダ１３，２５を短縮して基
板Ｗに作用させる位置まで下降する。

【００２１】（２）洗浄工程 図４の（ｂ）に示すように、基板Ｗを回転させながら、
電動モータ１５を駆動して洗浄具１２を基板Ｗの回転中
心箇所Ａから基板Ｗの外周縁箇所Ｂまで移動する。その
後に、図４の（ｃ）に示すように、第２のエアシリンダ
２５を伸長して、基板Ｗから上方に離間して作用しない
位置でかつ洗浄具１２の下端がカップ５の上端面よりも
下方になる位置まで洗浄具１２を上昇し、そこから、電
動モータ１５を駆動して洗浄具１２を基板Ｗの回転中心
箇所Ａまで移動し、その後に、第２のエアシリンダ２５
を短縮して基板Ｗに作用させる位置まで下降する。次い
で、前述同様に、図４の（ｂ）に示すように、洗浄具１
２を基板Ｗの回転中心箇所Ａから基板Ｗの外周縁箇所Ｂ
まで移動する。この洗浄具１２を基板Ｗに作用させなが
ら回転中心箇所Ａから基板Ｗの外周縁箇所Ｂまで移動す
る工程を２〜４回繰り返す。この洗浄工程における回転
中心箇所Ａから基板Ｗの外周縁箇所Ｂまでの位置を洗浄
位置と称する。

【００２２】（３）洗浄終了工程 図４の（ｄ）に示すように、基板Ｗの外周縁箇所Ｂにお
いて、第１および第２のエアシリンダ１３，２５を伸長
してカップ５を越える位置まで洗浄具１２を上昇させた
後、電動モータ１５を駆動して洗浄具１２を待機位置Ｃ
の上方まで移動し、その後に、第１のエアシリンダ１３
を短縮して待機ポット２８内に挿入する位置まで洗浄具
１２を下降する。

【００２３】以上の構成により、洗浄工程における洗浄
具１２の昇降ストロークが小さくなり、前述洗浄工程で
の処理時間を短縮でき、全体としての洗浄処理時間を短
縮できるのである。

【００２４】図５は、第２実施例を示す一部切欠全体側
面図であり、第１実施例と異なるところは次の通りであ
る。

【００２５】すなわち、回転支軸８の下端が支持ブラケ
ット３０に受け止め支持され、支持ブラケット３０がネ
ジ軸３１に外嵌螺合されるとともにガイドロッド３２に
昇降のみ可能に案内され、そして、ネジ軸３１にタイミ
ングベルト３３を介して正逆転可能な電動パルスモータ
３４が連動連結されている。

【００２６】電動パルスモータ３４にはコントローラ３
５が接続されている。コントローラ３５において、大小
の回転数が予め設定されていて、前記洗浄工程では小さ
い方の回転数が電動パルスモータ３４に指令され、一
方、前記洗浄開始工程および洗浄終了工程それぞれで
は、大きいほうの回転数が電動パルスモータ３４に指令
され、前述第１実施例と同様に、洗浄工程時には小さな
ストロークで洗浄具１２を昇降し、一方、洗浄開始工程
時および洗浄終了工程時それぞれには、大きなストロー
クで洗浄具１２を昇降するように構成されている。他の
構成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すことに
より、その説明は省略する。

【００２７】上述した第２実施例における、洗浄開始工
程時および洗浄終了工程時それぞれにおいて大きなスト
ロークで洗浄具１２を昇降するように、コントローラ３
５により大きいほうの回転数を電動パルスモータ３４に
指令して駆動するための制御構成を第１の洗浄具昇降手
段と称する。また、洗浄工程時において小さなストロー
クで洗浄具１２を昇降するように、コントローラ３５に
より小さいほうの回転数を電動パルスモータ３４に指令
して駆動するための制御構成を第２の洗浄具昇降手段と
称する。

【００２８】上記第２実施例において、電動パルスモー
タ３４の回転速度を変更し、例えば、基板Ｗとの衝突に
よる傷付きの問題が無いように、洗浄具１２の上昇速度
および待機位置Ｃでの下降速度それぞれを洗浄工程での
下降速度よりも常に速くし、かつ、洗浄開始に先立って
の基板Ｗの回転中心箇所Ａでの基板Ｗに近接する所定位
置までの下降速度は速くし、その後に遅い速度にして基
板Ｗに作用させるように構成しても良い。

【００２９】上記実施例では、洗浄具１２を昇降するの
に、支持アーム７全体を昇降するように構成している
が、洗浄工程時のみ、あるいは、洗浄開始工程時および
洗浄終了工程時それぞれのいずれをも、支持アーム７の
先端で、洗浄具１２だけを昇降するように構成しても良
い。

【００３０】上述洗浄具１２として、ナイロンブラシや
モヘアブラシやスポンジ製やフェルト製などのように、
軟質材料のものを使用する場合に限らず、プラスチック
製のものを使用する場合にも適用できる。

【００３１】また、上記実施例では、洗浄具１２を基板
Ｗの表面に沿って水平方向に変位するのに、電動モータ
１５により支持アーム７を鉛直方向の第１の軸芯Ｐ１周
りで回転させるように構成しているが、エアシリンダな
どにより支持アーム７を直線方向に移動させるように構
成しても良く、支持アーム７と電動モータとから成る構
成や支持アーム７とエアシリンダとから成る構成などを
して洗浄具移動手段と総称する。

【００３２】本発明としては、上述実施例のような円形
基板に限らず、角型基板に対する回転式基板洗浄装置に
も適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明の基板洗浄方法によれば、洗浄工程において、基板の
外周縁箇所から基板の回転中心箇所まで洗浄具を戻す場
合には、基板を待機位置と洗浄位置とにわたって移動さ
せる場合よりも小さいストロークで洗浄具を昇降するか
ら、洗浄具を基板上で外周縁箇所から回転中心箇所の洗
浄位置に迅速に戻すことができ、洗浄処理効率を向上で
きるようになった。

【００３４】また、請求項２に係る発明の回転式基板洗
浄装置によれば、基板を待機位置と洗浄位置とにわたっ
て移動させる場合の昇降は第１の洗浄具昇降手段によ
り、そして、洗浄工程において、基板の外周縁箇所から
基板の回転中心箇所まで洗浄具を戻す場合の昇降は、第
１の洗浄具昇降手段によるときよりも小さな昇降ストロ
ークに設定した第２の洗浄具昇降手段によりそれぞれ行
わせるから、上述した請求項１に係る発明の基板洗浄方
法を実施する上で便利な装置を提供できるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転式基板洗浄装置の第１実施例を示
す要部の概略縦断面図である。

【図２】平面図である。

【図３】一部切欠全体概略側面図である。

【図４】動作説明図である。

【図５】第２実施例の一部切欠全体概略側面図である。

【符号の説明】

４…基板保持手段 ６…洗浄液供給手段としてのノズル １２…洗浄具 １３…第１のエアシリンダ １５…洗浄具移動手段としての電動モータ ２５…第２のエアシリンダ ３４…電動パルスモータ ３５…コントローラ Ａ…回転中心箇所 Ｂ…外周縁箇所 Ｃ…待機位置 Ｗ…基板

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−74134（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−73631（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 1/00 - 7/04 H01L 21/304

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板保持手段によって鉛直方向の軸芯周
   りで回転可能に保持された基板の上方から外れた待機位
   置から前記基板の回転中心箇所まで洗浄具を移動させる
   とともに前記基板の回転中心箇所で前記洗浄具を下降す
   る洗浄開始工程と、前記洗浄具を前記基板に作用させる
   とともに前記基板の外周縁に移動させ、そこから前記洗
   浄具を前記基板に作用させない位置まで上昇させ、前記
   基板の回転中心箇所まで前記洗浄具を移動させてから前
   記洗浄具を前記基板に作用させる位置まで下降させる洗
   浄工程と、その洗浄工程を複数回繰り返した後に、前記
   基板の外周縁箇所で前記洗浄具を上昇させてから待機位
   置に戻す洗浄終了工程とから成る基板洗浄方法におい
   て、 前記洗浄工程における前記洗浄具の昇降ストロークを前
   記洗浄開始工程および洗浄終了工程それぞれにおけるよ
   りも小にしたことを特徴とする基板洗浄方法。
2. 【請求項２】 基板を鉛直方向の軸芯周りで回転可能に
   保持する基板保持手段と、 基板表面を洗浄する洗浄具と、 前記洗浄具を前記基板上の洗浄位置と前記基板上から外
   れた待機位置とにわたって変位する洗浄具移動手段と、 前記洗浄具を、前記基板に作用させて洗浄する作用位置
   と、その作用位置よりも高い非作用位置とにわたって昇
   降する洗浄具昇降手段と、 基板表面の前記洗浄具による洗浄箇所に洗浄液を供給す
   る洗浄液供給手段とを備えた回転式基板洗浄装置におい
   て、 前記洗浄具昇降手段を、前記洗浄具を洗浄位置と待機位
   置とにわたって移動するときに前記洗浄具を昇降する第
   １の洗浄具昇降手段と、 前記洗浄具が洗浄位置にある状態で前記第１の洗浄具昇
   降手段よりも小さいストロークで前記洗浄具を昇降する
   第２の洗浄具昇降手段と、 から構成してあることを特徴とする回転式基板洗浄装
   置。