JP3539834B2

JP3539834B2 - 基板洗浄方法および基板洗浄装置

Info

Publication number: JP3539834B2
Application number: JP02633197A
Authority: JP
Inventors: 讓一西村; 彰彦森田; 貴浩影山
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Screen Holdings Co Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2017-02-10
Also published as: JPH10223597A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやフォトマスク用のガラス基板、液晶表示器用のガラス基板、光ディスク用の基板などの基板を洗浄するための技術に係り、特には、基板を保持して鉛直方向の軸芯周りに回転させながら、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて水平移動させる動作を含んで基板を洗浄する基板洗浄方法および基板洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の基板洗浄装置としては、例えば、実開平１−１０７１２９号公報に開示されているものが知られている。この従来装置は、基板を保持して鉛直方向の軸芯周りで一定の回転速度で回転させながら、基板の洗浄面に洗浄液を供給し、初期設定で設定された押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて一定速度で水平移動させ、基板の洗浄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の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構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置で基板の洗浄を行うと、基板の外周部で洗浄が不十分であったり、基板の中央部で基板に損傷が生じるなどの不都合が起きていた。
【０００４】
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、基板の洗浄面全面にわたって均一に洗浄できるとともに、基板への損傷を抑制して、良好に基板を洗浄することができる基板洗浄方法および基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの調査の結果、上記不都合は以下のような原因で起きていたことを突き止めた。
【０００６】
すなわち、ある一定の回転速度で基板を回転させながら、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、初期設定で設定した一定の押圧力にして、その押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて一定速度で水平移動させた場合、回転する基板の周方向の回転速度は基板の中央部から外周部に向かうに従って速くなるので、基板の中央部と基板の外周部とでは、洗浄具に対する基板の相対速度が相違する。
【０００７】
そのため、例えば、初期設定で設定する押圧力を基板の中央部が良好に洗浄できるように設定すると、基板の外周部では十分な押圧力が得られず、その結果、基板の中央部は良好に洗浄できるが、基板の外周部では洗浄が不十分になる。
【０００８】
一方、初期設定で設定する押圧力を基板の外周部が良好に洗浄できるように設定すると、基板の中央部では押圧力が強すぎ、その結果、基板の外周部は良好に洗浄できるが、基板の中央部では洗浄具が基板に損傷を与える。
【０００９】
上記調査結果を基に、本発明者らは以下のような発明をなした。
すなわち、請求項１に記載の発明は、基板を保持して鉛直方向の軸芯周りで回転させながら、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて水平移動させる工程を含んで基板を洗浄する基板洗浄方法において、基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように洗浄具の位置に応じて変化させて基板を洗浄することを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、基板を保持して鉛直方向の軸芯周りで回転させながら、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて水平移動させる工程を含んで基板を洗浄する基板洗浄方法において、基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように洗浄具の位置に応じて変化させるとともに、基板の回転速度を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも速くなるように洗浄具の位置に応じて変化させて基板を洗浄することを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、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、保持された基板の洗浄面を洗浄する洗浄具と、保持された基板の洗浄面に前記洗浄具を所定の押圧力で作用させる押圧手段と、保持された基板の洗浄面に沿わせて前記洗浄具を水平移動させる洗浄具移動手段と、を備えた基板洗浄装置において、保持された基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変更可能に構成し、基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視する洗浄具位置監視手段と、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて変化させるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、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、保持された基板の洗浄面を洗浄する洗浄具と、保持された基板の洗浄面に前記洗浄具を所定の押圧力で作用させる押圧手段と、保持された基板の洗浄面に沿わせて前記洗浄具を水平移動させる洗浄具移動手段と、を備えた基板洗浄装置において、保持された基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変更可能に構成するとともに、保持された基板の鉛直方向の軸芯周りの回転の回転速度を変更可能に構成し、基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視する洗浄具位置監視手段と、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて変化させるとともに、基板の回転速度を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも速くなるように基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて変化させるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】
請求項１に記載の発明に係る基板洗浄方法の作用は次のとおりである。
すなわち、基板を保持して鉛直方向の軸芯周りに回転させながら、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて水平移動させる工程を含んで基板を洗浄する際、洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、その洗浄具の位置に応じて、各位置で好適な押圧力となるように基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変化させて基板を洗浄する。
【００１６】
例えば、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて、回転中心から外周部に移動させるに従って、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を大きくしていくように変化させる。逆に洗浄具を外周部から回転中心に移動させる場合には、その移動に従って、押圧力を小さくしていくように変化させる。押圧力は、直線状や放物線状のように連続的に変化させてもよいし、段階的に（階段状に）変化させてもよい。
【００１７】
これにより、洗浄具が基板の中央部に位置しているときには、基板への損傷が生じず、洗浄を十分に行える程度の比較的小さな押圧力で基板を洗浄でき、洗浄具が基板の外周部に位置しているときには、基板への損傷が生じず、洗浄残りが起きない程度の比較的大きな押圧力で基板を洗浄できる。また、洗浄具が基板の中央部と外周部との間の中間部に位置しているときには、基板と洗浄具との相対速度の大きさとの兼ね合いで、基板への損傷が生じず、洗浄残りが起きない程度の押圧力で基板を洗浄することもできる。このように、基板の洗浄面に沿わせて水平移動される洗浄具の各位置で好適な押圧力となるように基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変化させることで、基板の洗浄面全面を均一に洗浄することができ、基板への損傷も無くすことができる。
【００１８】
参考発明としての基板洗浄方法では、基板洗浄中の洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、その洗浄具の位置に応じて、各位置で基板と洗浄具との相対速度が許容範囲内に納まるように、基板の回転速度を変化させる。
【００１９】
例えば、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて、回転中心から外周部に移動（または、外周部から回転中心に移動）させるに従って、基板の回転速度を遅くしていくように（または、速くしていくように）変化させる。回転速度は、直線状や放物線状のように連続的に変化させてもよいし、段階的に（階段状に）変化させてもよい。このように、洗浄具の位置に応じて基板の回転速度の方を変化させることで、洗浄具が基板洗浄面上のどの位置にあっても、基板と洗浄具との相対速度を許容範囲内に納められ、基板の洗浄面全面を均一に洗浄することができ、基板への損傷も無くすことができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明に係る基板洗浄方法は、上記請求項１に記載の発明と上記参考発明とを組み合わせたもので、基板洗浄中の洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、その洗浄具の位置に応じて、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力と基板の回転速度とを適宜に変化させる。このように、洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力と基板の回転速度とを適宜に変化させることで、基板と洗浄具との相対速度の違いに基づく基板への損傷や洗浄効果の差を無くすことができ、基板の洗浄面全面を均一に洗浄することができ、基板への損傷も無くすことができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明に係る基板洗浄装置は、上記請求項１に記載の方法発明を好適に実施するためのもので、その作用は次のとおりである。
【００２２】
すなわち、基板保持手段に保持された基板が鉛直方向の軸芯周りで回転されながら、押圧手段によって所定の押圧力で洗浄具が基板の洗浄面に作用された状態で、洗浄具移動手段によって洗浄具が基板の洗浄面に沿って水平移動されて基板が洗浄される間、制御手段は、洗浄具位置監視手段で監視される基板洗浄中の洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて、各位置で好適な押圧力となるように、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変化させる。
【００２５】
請求項４に記載の発明に係る基板洗浄装置は、上記請求項２に記載の方法発明を好適に実施するためのもので、その作用は次のとおりである。
【００２６】
すなわち、制御手段は、洗浄具位置監視手段で監視される基板洗浄中の洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力と基板の回転速度とを適宜に変化させる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る基板洗浄装置全体の概略構成を示す縦断面図であり、図２はその平面図である。
【００２８】
電動モータ１の駆動によって鉛直方向の軸芯Ｊ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Ｊ周りで回転可能に保持する基板保持機構４が構成されている。
【００２９】
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機構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の外周部を複数箇所で支持する基板支持部材を複数設けるとともに、これら基板支持部材に支持された基板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機構を構成し、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。
【００３０】
基板保持機構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などの洗浄液を噴出供給するノズル６が設けられている。
【００３１】
また、カップ５の横外側方に、アングル形状の支持アーム７が、鉛直方向の軸芯Ｐ１周りで回動可能に設けられ、その支持アーム７の先端側アーム部分７ａの下部に、鉛直方向の軸芯Ｐ２周りで回転可能に、基板Ｗの表面（この実施例における洗浄面）を洗浄する洗浄具としての洗浄ブラシ８が設けられている。なお、洗浄ブラシ８は、ナイロンブラシやモヘアブラシ、スポンジ製、フェルト製、プラスチック製のものが使用される。
【００３２】
支持アーム７の基端部は、支軸９の上端に一体回転可能に連結されている。支持アーム７の前記軸芯Ｐ１周りの回動は、アーム駆動部１０内の正逆回転可能な電動モータ１１の駆動によって支軸９を介して実現されている。これにより、洗浄ブラシ８をカップ５の横外側方の待機位置と基板保持機構４に保持された基板Ｗの表面上との間で水平移動できるとともに、基板Ｗの洗浄時は、洗浄ブラシ８を基板Ｗの表面上に沿わせて水平移動できるようになっている。
【００３３】
アーム駆動部１０には洗浄具位置監視機構１２が備えられている。この洗浄具監視機構１２は、例えば、ロータリーエンコーダなどにより、支持アーム７が所定の基準位置（例えば、図２の実線で示す位置）にある状態を「０°」として、前記軸芯Ｐ１周りの回転に伴う支持アーム７の絶対角度θを監視する。この支持アーム７の絶対角度θと、基板Ｗの表面上における洗浄ブラシ８の位置とは相互に対応するので、前記支持アーム７の絶対角度θを監視することで、基板Ｗの洗浄中の基板Ｗの表面上における洗浄ブラシ８の位置を監視することができる。
【００３４】
図３の支持アーム７の拡大縦断面図に示すように、先端側アーム部分７ａ内には、ベアリング２０を介して回転体２１が前記軸芯Ｐ２周りで回転可能に設けられている。この回転体２１に一体回転可能に取り付けられたプーリー２２と電動モータ２３とがタイミングベルト２４を介して連動連結されている。回転体２１のプーリー２２を挟む上下両側箇所それぞれに一対ずつのガイドローラ２５が設けられている。これらのガイドローラ２５が、下端に洗浄ブラシ８を取り付けた洗浄具支持体２６の途中箇所に形成したスプライン部２６ａに作用するように構成され、回転体２１と一体回転しながら抵抗少なく洗浄具支持体２６を昇降できるように構成されている。
【００３５】
洗浄具支持体２６に一体回転可能にバネ座２７が取り付けられ、そのバネ座２７と、回転体２１に取り付けられたバネ座２８とにわたって圧縮コイルスプリング２９が設けられ、洗浄ブラシ８および洗浄具支持体２６の重量に釣り合って、洗浄ブラシ８を先端側アーム部分７ａに対して所定高さに維持させるように重量均衡機構３０が構成されている。なお、圧縮コイルスプリング２９に代えて、弾性変位の程度にかかわらず反発力が一定の非線形バネを用いるようにしても良い。
【００３６】
洗浄具支持体２６の上端にベアリング３１を介して相対回転のみ可能に当接部材３２が取り付けられている。この当接部材３２の上端には操作ロッド３３が連結されている。操作ロッド３３は、リニアアクチュエータ３４を構成するコイル３５内に貫通されている。
【００３７】
図４のブロック図に示すように、電源装置３６は電源３７と可変抵抗器３８とから構成され、可変抵抗器３８の抵抗値を調節することによりコイル３５に流す電流を変え、リニアアクチュエータ３４の電磁力を調節し、操作ロッド３３を直線的に昇降してその高さ位置を調節できるように構成されている。これにより、洗浄具支持体２６を介して洗浄ブラシ８を昇降してその高さ位置を調節し、洗浄ブラシ８の高さ位置に応じた押圧荷重（押圧力）で洗浄ブラシ８を基板Ｗの表面に作用（押圧）させることができるようになっている。リニアアクチュエータ３４と電源装置３６とは本発明における押圧手段を構成する。また、基板Ｗの洗浄中に可変抵抗器３８の抵抗値を変更することで、基板Ｗの洗浄中の基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を任意に変更することも可能である。
【００３８】
前記バネ座２７、２８と圧縮コイルスプリング２９とからなる重量均衡機構３０、および、操作ロッド３３それぞれの平面視における中心が洗浄ブラシ８の回転中心Ｐ２に一致するように設けられている。
【００３９】
先端側アーム部分７ａと回転体２１の下部側との間に、磁性流体シール４０とラビリンス機構４１が設けられ、その上部のベアリング２０で回転に伴う摩耗によって発生するゴミが基板Ｗ上に落下したり、洗浄液が浸入したりすることを回避できるように構成されている。
【００４０】
図４に示すように、電源装置３６内の可変抵抗器３８の抵抗値は、制御手段としての制御部５０によって調節されるように構成されている。この制御部５０は、洗浄具位置監視機構１２から監視情報が与えられるとともに、電動モータ１、１１、２３の駆動制御やノズル６から基板Ｗへの洗浄液の供給制御（洗浄液の供給とその停止の制御）を行う。また、制御部５０には押圧荷重設定器６０も接続されている。
【００４１】
次に、上記構成の実施例装置の動作を説明する。
まず、作業者は、基板Ｗの洗浄に先立ち、基板Ｗ上に形成された膜などの種類（アルミ膜、酸化膜、窒化膜、ポリシリコン膜、パターン膜、ベアシリコンなど）や、基板Ｗに付着している汚染物の性質、種類などに応じて、それに対応する洗浄時の押圧力（押圧荷重）を押圧荷重設定器６０から設定する。
【００４２】
基板Ｗが基板保持機構４に保持されると（あるいは、作業者により洗浄開始指令が与えられると）、制御部５０は電動モータ１１を駆動して、洗浄アーム７を軸芯Ｐ１周りに回転させ、洗浄ブラシ８を待機位置から基板Ｗの回転中心Ｊ上に水平移動させ、続いて、可変抵抗器３８の抵抗値を調節して、上記で設定された押圧力で洗浄ブラシ８を基板Ｗの表面に作用させる。
【００４３】
そして、電動モータ１を駆動させて基板Ｗを回転させながら、ノズル６から基板Ｗに洗浄液を噴出供給し、必要に応じて電動モーター２３を駆動して洗浄ブラシ８を軸芯Ｐ２周りに回転しつつ、電動モータ１１を駆動して洗浄ブラシ８を基板Ｗの表面上に沿わせて一定速度で水平移動させて基板Ｗの洗浄を行う。なお、洗浄ブラシ８を軸心Ｐ２周りに回転させて基板Ｗを洗浄するか、回転させずに基板Ｗを洗浄するかは、基板Ｗに形成された膜の種類や洗浄ブラシ８の種類などに応じて決められる。
【００４４】
基板Ｗの表面上を沿わせての洗浄ブラシ８の水平移動は、図５（ａ）に示すように、洗浄ブラシ８を基板Ｗの回転中心Ｊと外周端縁Ｇとの間ＨＦ（その間ＨＦを往復移動させることもある）で行う場合と、図５（ｂ）に示すように、洗浄ブラシ８を基板Ｗの一方の外周端縁Ｇ１から回転中心Ｊを経由して他方の外周端縁Ｇ２の範囲ＡＦ（その範囲ＡＦを往復移動させることもある）で行う場合とがある。いずれの場合も洗浄ブラシ８により基板Ｗの表面全面を洗浄することができる。
【００４５】
さて、上記基板Ｗの洗浄中、制御部５０には洗浄具位置監視機構１２から監視情報（基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置情報）が与えられている。制御部５０は、この監視情報に応じて以下の▲１▼〜▲３▼のいずれかの制御を行う。
【００４６】
▲１▼ 基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置に応じて、電源装置３６内の可変抵抗器３８の抵抗値を変更し、基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力（押圧荷重：[g] ）を変化させて基板Ｗを洗浄する。
【００４７】
▲２▼ 基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置に応じて、電動モータ１の駆動を制御し、基板Ｗの軸芯Ｊ周りの回転の回転速度（回転数：[rpm] ）を変化させて基板Ｗを洗浄する。
【００４８】
▲３▼ 基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置に応じて、基板Ｗの表面に対する洗浄具８の押圧力、または／および、基板Ｗの軸芯Ｊ周りの回転の回転速度を適宜に変化させて基板Ｗを洗浄する。
【００４９】
上記▲１▼の制御例を図６に示す。
図６（ａ）の例では、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動するに従って基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を直線状に増加させ、洗浄ブラシ８が基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動するに従って基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を直線状に減少させる。
【００５０】
図６（ｂ）の例では、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動するに従って基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を放物線状に増加させ、洗浄ブラシ８が基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動するに従って基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を放物線状に減少させる。
【００５１】
図６（ｃ）の例では、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動するに従って基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を段階的に（階段状に）増加させ、洗浄ブラシ８が基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動するに従って基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を段階的に（階段状に）減少させる。
【００５２】
図６（ａ）〜（ｃ）の例のように、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置に応じて、基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を変化させて基板Ｗを洗浄することにより、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の各位置で、基板Ｗに損傷を与えず、洗浄残りがなく十分に洗浄し得る程度の適切な押圧力で基板Ｗを洗浄することができ、基板Ｗの表面全面を均一に洗浄できるとともに、基板Ｗへの損傷を抑制して、良好に基板Ｗを洗浄することができる。
【００５３】
上記▲１▼の制御の制御形態は、図６（ａ）〜（ｃ）の制御例に限らず、その他の制御形態であってもよい。どのような制御形態にするかは、基板Ｗの種類や洗浄ブラシ８の種類、洗浄条件等により適宜に決めればよい。
【００５４】
なお、基板Ｗと洗浄ブラシ８との相対速度は、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に水平移動するに従って連続的に大きくなる。しかしながら、前記相対速度がある程度相違しても、洗浄効果に影響を与えるまでには至らない。従って、図６（ｃ）のように押圧力を段階的に変化させることでも、基板Ｗの表面全面を均一に洗浄できるとともに、基板Ｗへの損傷を抑制して、良好に基板Ｗを洗浄することができる。このように、押圧力を段階的に変化させる場合は、洗浄ブラシ８が基板Ｗの表面上の所定の位置（押圧力を変える位置）に到達したことを監視（検知）すればよい。このような位置監視は、洗浄ブラシ８の連続的な位置監視ではなく、飛び飛びの位置監視であるから、光学センサやリミットスイッチなどを用いても行え、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置監視が容易になる。
【００５５】
ところで、押圧力を段階的に変化させる場合、押圧力を何段階で変化させるかは、基板Ｗのサイズによっても変わる。図７に示すように、小サイズの基板Ｗの場合は２段階の変化でも良く、基板Ｗのサイズが大きくなるに従って、押圧力を変化させる段階数が多くなる。なお、図７では、洗浄ブラシ８の水平移動を直線状に描いているが円弧状の水平移動でも同様である。
【００５６】
次に、上記▲２▼の制御例を図８に示す。
図８（ａ）の例では、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動するに従って基板Ｗの軸心Ｊ周りの回転の回転速度を直線状に遅くさせ、洗浄ブラシ８が基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動するに従って基板Ｗの軸心Ｊ周りの回転の回転速度を直線状に速くさせる。
【００５７】
図８（ｂ）の例では、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動するに従って基板Ｗの軸心Ｊ周りの回転の回転速度を放物線状に遅くさせ、洗浄ブラシ８が基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動するに従って基板Ｗの軸心Ｊ周りの回転の回転速度を放物線状に速くさせる。
【００５８】
図８（ｃ）の例では、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動するに従って基板Ｗの軸心Ｊ周りの回転の回転速度を段階的に（階段状に）遅くさせ、洗浄ブラシ８が基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動するに従って基板Ｗの軸心Ｊ周りの回転の回転速度を段階的に（階段状に）速くさせる。
【００５９】
図８（ａ）〜（ｃ）の例のように、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置に応じて、基板Ｗの軸心Ｊ周りの回転の回転速度を変化させて基板Ｗを洗浄することにより、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の各位置で、洗浄効果に違いが生じないように基板Ｗと洗浄ブラシ８との相対速度を許容範囲内に収めることができ、基板Ｗの表面全面を均一に洗浄できるとともに、基板Ｗへの損傷を抑制して、良好に基板Ｗを洗浄することができる。
【００６０】
上記▲２▼の制御の制御形態は、図８（ａ）〜（ｃ）の制御例に限らず、その他の制御形態であってもよい。どのような制御形態にするかは、基板Ｗの種類や洗浄ブラシ８の種類、洗浄条件等により適宜に決めればよい。
【００６１】
なお、基板Ｗの回転速度を段階的に変化させる場合は、押圧力を段階的に変化させる場合と同様に、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置監視が容易になり、また、回転速度を何段階で変化させるかは基板Ｗのサイズによって変わる。
【００６２】
上記▲３▼の制御は、上記▲１▼の制御と▲２▼の制御を適宜に組み合わせたものである。この組み合わせ方としては、押圧力と基板Ｗの回転速度との双方を同時に変化させてもよいし、基板Ｗの表面全面を洗浄する間に押圧力の変化と基板Ｗの回転速度の変化を切り換えてもよい。
【００６３】
前者は、洗浄ブラシ８が基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動するに従って、押圧力を増加させていくとともに、基板Ｗの回転速度を遅くさせていき、洗浄ブラシ８が基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動するに従って、押圧力を減少させていくとともに、基板Ｗの回転速度を速くさせていくように制御する。押圧力と基板Ｗの回転速度は、直線状、放物線状などに変化させても、段階的に変化させても、あるいは、その他の形態で変化させてもよい。この場合は、押圧力の変化と基板Ｗの回転速度の変化の相乗効果の結果として、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の各位置で、洗浄効果に違いが生じないように押圧力の変化量や基板Ｗの回転速度の変化量、その他制御形態などが決められる。
【００６４】
また、後者は、基板Ｗの表面上に、押圧力を変化させる領域と、基板Ｗの回転速度を変化させる領域とを決める。例えば、図９に示すように、点線の円ＳＬ（基板Ｗの回転中心Ｊを中心とした半径ｒの円）を境界として、この境界ＳＬより内側を押圧力を変化させる領域とし、境界ＳＬより外側を基板Ｗの回転速度を変化させる領域とする。そして、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置が、境界ＳＬより内側の領域にあれば押圧力を図９のグラフに示すように変化させ、境界ＳＬより外側の領域にあれば基板Ｗの回転速度を図９のグラフに示すように変化させる。なお、図９のグラフでは直線状に変化させる場合を示しているが、放物線状などに変化させても、段階的に変化させても、あるいは、その他の形態で変化させてもよい。
【００６５】
このように、押圧力の変化と基板Ｗの回転速度の変化とを適宜に組み合わせることでも、基板Ｗと洗浄ブラシ８との相対速度の違いに基づく基板Ｗへの損傷や洗浄効果の差を無くすことができ、基板Ｗの表面全面を均一に洗浄できるとともに、基板Ｗへの損傷を抑制して、良好に基板Ｗを洗浄することができる。
【００６６】
なお、基板Ｗの表面に沿わせての洗浄ブラシ８の水平移動は一定速度で行うので、基板Ｗの洗浄開始からの経過時間をモニターすれば、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置を知ることができる。従って、タイマーを具備して基板Ｗの洗浄開始からの経過時間を制御部５０でモニターし、この時間に基づき基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置を監視することで洗浄具位置監視手段を構成してもよい。
【００６７】
ところで、洗浄ブラシ８を基板Ｗの回転中心Ｊから外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）に向かって水平移動させる際、電動モータ１１を制御して洗浄ブラシ８の水平移動速度を遅くしていき、洗浄ブラシ８を基板Ｗの外周端縁Ｇ（Ｇ１、Ｇ２）から回転中心Ｊに向かって水平移動させる際、電動モータ１１を制御して洗浄ブラシ８の水平移動速度を速くしていくと、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の各位置での基板Ｗと洗浄ブラシ８との相対速度を等しくすることができる。従って、基板Ｗの表面上での洗浄ブラシ８の位置に応じて洗浄ブラシ８の水平移動速度を変化させても、基板Ｗと洗浄ブラシ８との相対速度の違いに基づく基板Ｗへの損傷や洗浄効果の差を無くすことができ、基板Ｗの表面全面を均一に洗浄できるとともに、基板Ｗへの損傷を抑制して、良好に基板Ｗを洗浄することができる。
【００６８】
また、同様に、押圧力の変化と洗浄ブラシ８の水平移動速度の変化とを適宜に組み合わせて制御したり、基板Ｗの回転速度の変化と洗浄ブラシ８の水平移動速度の変化とを適宜に組み合わせて制御したり、押圧力の変化と基板Ｗの回転速度の変化と洗浄ブラシ８の水平移動速度の変化とを適宜に組み合わせて制御したりすることでも、基板Ｗと洗浄ブラシ８との相対速度の違いに基づく基板Ｗへの損傷や洗浄効果の差を無くすことができ、基板Ｗの表面全面を均一に洗浄できるとともに、基板Ｗへの損傷を抑制して、良好に基板Ｗを洗浄することができる。
【００６９】
なお、上記実施例では、リニアアクチュエータ３４と電源装置３６とで押圧手段を構成したが、押圧手段はこれに限らず、種々の構成で実現することができる。例えば、図１０に示すように、エアシリンダ７０で押圧手段を構成することもできる。図１０の構成では、制御部５０はエアシリンダ７０へのエアーの供給を制御することで、シリンダロッド７１の推進力を調節し、基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の高さ位置を調節して押圧力を適宜に変更する。その他の構成は上記実施例と同じであるので共通する部分は図３と同一符号を付してその詳述を省略する。
【００７０】
また、上記実施例では、洗浄ブラシ８を基板Ｗの表面に沿って水平移動させるのに、電動モータ１１により支持アーム７を軸芯Ｐ１周りで回転させるように構成しているが、エアシリンダやボールネジなどの適宜な１軸方向移動機構などにより支持アーム７を直線方向に移動させ、図１１（ａ）のＬＨＦ、図１１（ｂ）のＬＡＦに示すように、基板Ｗの表面に沿って洗浄ブラシ８を直線状に水平移動させるように構成してもよい。
【００７１】
ところで、熱処理などの影響で基板Ｗに反りが生じていたり、基板保持機構４に保持された基板Ｗの自重により基板Ｗに反り変形が生じたりすることなどに起因して、基板保持機構Ｗに基板Ｗが保持された状態で、基板Ｗの表面が水平にならず、高い箇所と低い箇所とが形成されることもある。このような状態で、上記▲１▼〜▲３▼の制御を行うと、基板Ｗの表面の高低差による押圧力の変化によって、洗浄効果に悪影響を与えることも考えられる。上記▲１▼の制御においては、例えば、３０g の押圧荷重の押圧力を付与する箇所が低いために、実際には２８g の押圧荷重の押圧力しか付与していなかったり、逆に高いために、実際には３２g の押圧荷重の押圧力を付与しているような場合もあり、予め決めた通りに押圧力を変化させることができなくなり、その結果、洗浄効果に悪影響を与えることもある。また、▲２▼の制御においては、基板Ｗに対する洗浄ブラシ８の押圧力が一定であることを前提に、基板Ｗの回転速度の変化量を決めているので、基板Ｗの表面の高低差によって実際の押圧力が一定にならなければ、洗浄効果に悪影響を与えることもある。
【００７２】
そこで、そのような場合を想定して、図１２に示すように、基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の押圧力を検知するセンサ（例えば、ロードセル型のセンサ）８０を具備し、基板Ｗの洗浄中の基板Ｗの表面に対する洗浄ブラシ８の実際の押圧力を検知して、この検知情報に基づき上記▲１▼〜▲３▼の制御を行うように構成してもよい。例えば、▲１▼の制御においては、検知される実際の押圧力を基に、実際の押圧力が予め決めた通りに変化するように押圧手段の制御を行い、▲２▼の制御においては、検知される実際の押圧力を基に、押圧力を常に一定にするように押圧手段を制御するとともに、基板Ｗの回転速度を変化させる。▲３▼の制御も同様に、検知される実際の押圧力を基に押圧手段の制御を行う。このように構成すれば、基板保持機構４に保持された基板Ｗの表面が水平でない場合にも、基板Ｗの表面が水平である場合と同様に良好に洗浄することができる。
【００７３】
また、基板Ｗの表面に対して洗浄ブラシ８を適宜の押圧力で押圧した状態でありながら、実際の基板Ｗの洗浄中は、ハイドロプレーン現象により洗浄液を介在させて基板Ｗの表面と洗浄ブラシ８の毛が非接触状態で基板Ｗが洗浄されることもあるが、このような洗浄に本発明を適用しても同様の効果が得られる。なお、本発明において、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させるとは、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に押し付ける場合以外にも、上記のように基板の洗浄面と洗浄具とが非接触となる場合も含む。
【００７４】
本発明は、半導体ウエハのような円形基板に対する基板洗浄に限らず、フォトマスク用のガラス基板や液晶表示器用のガラス基板のような角型基板に対する基板洗浄にも同様に適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の方法発明によれば、基板洗浄中の洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、その洗浄具の位置に応じて、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変化させて基板を洗浄するように構成したので、基板の洗浄面に沿って移動する洗浄具の各位置で好適な押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させて基板を洗浄することができ、基板の洗浄面全面を均一に洗浄することができるとともに、基板への損傷も無くすことができ、基板を良好に洗浄することができる。
【００７７】
請求項２に記載の方法発明によれば、基板洗浄中の洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、その洗浄具の位置に応じて、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力、および、基板の回転速度を変化させて基板を洗浄するように構成したので、基板と洗浄具との相対速度の違いに基づく基板への損傷や洗浄効果の差を無くすことができ、基板の洗浄面全面を均一に洗浄することができるとともに、基板への損傷も無くすことができ、基板を良好に洗浄することができる。
【００７８】
請求項３に記載の装置発明によれば、上記請求項１に記載の方法発明を好適に実施し得る基板洗浄装置を実現することができる。
【００８０】
請求項４に記載の装置発明によれば、上記請求項２に記載の方法発明を好適に実施し得る基板洗浄装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る基板洗浄装置全体の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る基板洗浄装置全体の概略構成を示す平面図である。
【図３】実施例装置の支持アームの拡大縦断面図である。
【図４】実施例装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】基板表面に沿わせての洗浄ブラシの水平移動の経路を示す図である。
【図６】基板表面上での洗浄ブラシの位置に応じて押圧力を変化させる制御例を示す図である。
【図７】押圧力の変化を段階的に行う場合の基板のサイズとの関係を示した図である。
【図８】基板表面上での洗浄ブラシの位置に応じて基板の回転速度を変化させる制御例を示す図である。
【図９】押圧力の変化と基板の回転速度の変化とを組み合わせた制御例を説明するための図である。
【図１０】押圧手段の変形例の概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】基板表面に沿わせての洗浄ブラシの水平移動を直線状に行った場合の経路を示す図である。
【図１２】押圧力検知用のセンサを具備した場合の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１：電動モータ
４：基板保持機構
７：支持アーム
８：洗浄ブラシ
９：支軸
１０：アーム駆動部
１１：電動モータ
１２：洗浄具位置監視機構
３４：リニアアクチュエータ
３６：電源装置
５０：制御部
７０：エアシリンダ
Ｗ：基板

Claims

基板を保持して鉛直方向の軸芯周りで回転させながら、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて水平移動させる工程を含んで基板を洗浄する基板洗浄方法において、
基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように洗浄具の位置に応じて変化させて基板を洗浄することを特徴とする基板洗浄方法。
基板を保持して鉛直方向の軸芯周りで回転させながら、所定の押圧力で洗浄具を基板の洗浄面に作用させた状態で、洗浄具を基板の洗浄面に沿わせて水平移動させる工程を含んで基板を洗浄する基板洗浄方法において、
基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視し、基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように洗浄具の位置に応じて変化させるとともに、基板の回転速度を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも速くなるように洗浄具の位置に応じて変化させて基板を洗浄することを特徴とする基板洗浄方法。
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、
保持された基板の洗浄面を洗浄する洗浄具と、
保持された基板の洗浄面に前記洗浄具を所定の押圧力で作用させる押圧手段と、
保持された基板の洗浄面に沿わせて前記洗浄具を水平移動させる洗浄具移動手段と、
を備えた基板洗浄装置において、
保持された基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変更可能に構成し、
基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視する洗浄具位置監視手段と、
基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて変化させるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
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、
保持された基板の洗浄面を洗浄する洗浄具と、
保持された基板の洗浄面に前記洗浄具を所定の押圧力で作用させる押圧手段と、
保持された基板の洗浄面に沿わせて前記洗浄具を水平移動させる洗浄具移動手段と、
を備えた基板洗浄装置において、
保持された基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を変更可能に構成するとともに、保持された基板の鉛直方向の軸芯周りの回転の回転速度を変更可能に構成し、
基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置を監視する洗浄具位置監視手段と、
基板の洗浄面に対する洗浄具の押圧力を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも小さくなるように基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて変化させるとともに、基板の回転速度を、基板の回転中心の方がその基板の外周部よりも速くなるように基板洗浄中の前記洗浄具の基板洗浄面上の位置に応じて変化させるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする基板洗浄装置。