JP3818333B2

JP3818333B2 - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JP3818333B2
Application number: JP12924097A
Authority: JP
Inventors: 泰弘上野; 雅昭佐藤; 恵美子篠原; さやか奥田
Original assignee: Rorze Corp
Current assignee: Rorze Corp
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JPH10321571A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板洗浄装置に関し、特に、半導体等からなる基板を効率よくスクラビング洗浄することができ、しかも、省スペース化を図った基板洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体やガラス等からなる基板に付着したパーティクル（異物）を取り除くために、スクラビング洗浄を行う基板洗浄装置が用いられている。この種の基板洗浄装置においては、一般に、図６に示すように、基板を水平な姿勢に保ってハンドリングし、その姿勢で基板に対してスクラビング洗浄、超音波洗浄、及び乾燥の工程が行われるようになっている。また、基板洗浄装置においては、基板の片面をスクラビング洗浄するものが一般的であり（例えば、特開平６−１６３４９１号公報，特開平６−３２６０６６号公報等参照）、一部に、基板の表裏両面を同時にスクラビング洗浄するようにしたものが提案されている（特開平７−２５６２２４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の基板洗浄装置において、基板を水平な姿勢でハンドリングするものでは、工程の流れ方向の寸法が大きくなり、特に基板の大型化を考慮すると、装置全体の大型化につながり、工場内での省スペース面で不利である。また、片面を洗浄するものでは、反対側面へのパーティクルの転位を考慮しておらず、基板のクリーン化に制約がある。また、両面を同時に洗浄するものを含めて、基板を保持するチャッキング装置は、基板のエッジ部に当接する部分の形状がエッジ部周辺に対してブラシ洗浄不可能な構造となっており、チャッキング装置が当接するエッジ部周辺に対してはブラシによる洗浄を十分に行うことができない。そして、これにより、エッジ部分周辺にパーティクルが残存すると、製品の歩留まりが低下する要因となる。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、基板をチャッキング装置により保持して基板両面を同時に洗浄可能な装置にあって、チャッキング装置と当接する基板エッジ部周辺を確実にスクラビング洗浄することが可能で、しかも、小型に構成することが可能な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】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明に係る基板洗浄装置は、半導体やガラス等からなる基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段に保持された基板の表面をスクラビング洗浄するブラシスクラブ手段を有する基板洗浄装置であって、基板保持手段は、基板と同等の厚さとされたチャッキング部を有し、このチャッキング部が基板のエッジ部分に当接することでもって基板を略垂直な姿勢で保持し、ブラシスクラブ手段は、ローラ形状であり、かつ、回転軸方向の長さを基板の外形寸法を超えて基板を保持する前記チャッキング部の一部をもカバーする長さを有しており、チャッキング部によって保持された基板の表裏両面を同時にスクラビング洗浄するように構成されているものである。
【０００６】
上記構成においては、基板と同等の厚さとされたチャッキング部によって基板が保持された状態でスクラビング洗浄が行われるので、ブラシスクラブ手段が基板の全面に対して当接することが可能となり、チャッキング部と当接する基板エッジ部周辺に付着するパーティクルまで除去することができる。また、基板を略垂直な姿勢で保持した状態において、基板の表裏両面を同時にスクラビング洗浄するので、基板洗浄のスループットを向上させることができ、しかも、スクラビング洗浄のために必要な装置を小型に構成することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明に係る基板洗浄装置は、請求項１に記載の基板洗浄装置であって、ブラシスクラブ手段によってスクラビング洗浄された後の基板をリンス液にて濯ぐリンス部、及び、このリンス部の側方でリンス処理後の基板を乾燥させる乾燥部をさらに備え、これらリンス部及び乾燥部において、前記基板保持手段によって略垂直な姿勢に保たれた基板に対して作業が行われ、さらに、基板は常に略垂直な姿勢で搬送されるように構成されているものである。
【０００８】
上記構成においては、スクラビング洗浄時に加え、リンス部及び乾燥部においても略垂直な姿勢で作業が行われ、搬送時には基板が常に略垂直な姿勢に保たれるので、装置全体の省スペース化を図ることができ、リンス部及び乾燥部における基板への汚染をも最小限に抑えることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる基板洗浄装置の外観を示す斜視図である。基板洗浄装置１は、前工程の鏡面研磨において、半導体ウエハ等の基板Ｗに付着したスラリ（研磨液）を洗い流すための洗浄槽２、ブラッシングによりパーティクルを取り除くためのブラシスクラブ槽３、残存するパーティクル及びブラシカスを除去するためのリンス槽（リンス部）４、及び水滴付着を防止するために基板を乾燥させる乾燥槽（乾燥部）５を備え、乾燥槽４の側方には、洗浄後の基板Ｗを収納するための基板カセット６が設けられている。さらに、基板洗浄装置１には、各処理槽及び基板カセット６に基板Ｗを常時略垂直な姿勢で搬送する横行ロボット７が設けられ、各処理槽の上方には、基板Ｗを略垂直な姿勢に保ったままで各処理槽内に搬入する基板保持装置（基板保持手段）８がそれぞれ設けられている。この基板保持装置８の構成の詳細については後述する。
【００１０】
洗浄槽２の内部には、所定容積の純水が収容され、基板Ｗを純水中に浸けるように構成されている。ブラシスクラブ槽３内では、略垂直な姿勢に保たれた状態の基板Ｗの両面に当接するように一対の回転ブラシ（ブラシスクラブ手段、図２参照）が設けられ、この回転ブラシにより、基板Ｗに付着しているパーティクルが除去されるようになっている。
【００１１】
リンス槽４では、アンモニア水及び超音波振動子によって基板Ｗが超音波洗浄され、さらに、所定濃度のアンモニア原液が基板Ｗに対して供給されることにより基板Ｗのパターン間に詰まったブラシカスが除去される。その後、アンモニア原液で濡れた基板Ｗのアフターリンスを行うために純水等が基板Ｗに対して供給されるようになっている。また、乾燥槽５内には、所定容積のイソプロピルアルコール液をヒータ等の加熱手段で加熱することにより気化させたイソプロピルアルコール液の蒸気で基板Ｗが乾燥されるようになっている。これらリンス槽４及び乾燥槽５における全ての作業は、基板Ｗを略垂直な姿勢に保ったままで行われるように構成されている。
【００１２】
次に、洗浄槽２内に設けられる基板保持装置８及び回転ブラシについて図２及び図３を参照して説明する。図２は基板保持装置８に保持された基板Ｗに対して回転ブラシにより洗浄する部分を示す斜視図、図３は基板Ｗとチャッキング部との当接部分の拡大側面図である。基板保持装置８は、基板洗浄装置１本体と連結して上下動を行うベース部８ａと、このベース部８ａの下部に設けられ、基板Ｗのエッジ部分（側面部分）に当接することで基板Ｗを保持する一対のチャッキング部８ｂ，８ｃからなる。図３に示すように、チャッキング部８ｂ，８ｃの基板Ｗのエッジ部分に当接する部分は基板厚と同等の厚さに設定され、基板Ｗの断面視山形状のエッジ部分を保持しやすいように断面視で凹部８ｄが形成され、基板Ｗを確実に保持するために、正面視で、基板Ｗの略円板形状に沿う円弧形状部が形成されている。このチャッキング部８ｂ，８ｃは、水平横方向の移動が自在に設けられ、基板Ｗの側部のエッジ部分に当接及び退避が自在とされることにより、チャッキング部８ｂ，８ｃによる基板Ｗの把持及び解放が自在にされている。なお、他の槽に設けられている基板保持装置８も同等の構成である。
【００１３】
回転ブラシ１２ａ，１２ｂは、基板Ｗに当接する部分がローラ形状をなし、その外周にはナイロン繊維等の微細繊維がブラシ状に設けられている。この回転ブラシ１２ａ，１２ｂは、基板保持装置８によって略垂直な姿勢に保たれた基板Ｗの両面に当接するように設けられ、それぞれ逆方向（図２の矢印方向）に回転することにより、基板Ｗ表面に付着しているパーティクルを下方へ掻き取るように作用する。この回転ブラシ１２のａ，１２ｂの軸方向長は、基板Ｗの外径寸法を越えて、基板Ｗを保持するチャッキング部８ｂ，８ｃの一部をもカバーする長さとされている。この回転ブラシ１２ａ，１２ｂによる洗浄時の洗浄液としては、回転ブラシ１２ａ，１２ｂを溶解させることなく、しかも界面活性剤よりもアフターリンスが容易となるように、所定の低い濃度のアンモニア希釈水等が用いられる。このアンモニア希釈水による洗浄後は、基板Ｗのアフターリンスを行うために純水等が基板Ｗの表面に供給される。
【００１４】
このように構成された基板保持装置８及び回転ブラシ１２ａ，１２ｂによりスクラビング洗浄を行った場合、基板Ｗは、基板厚と同等厚さに設定されたチャッキング部８ｂ，８ｃが基板Ｗのエッジ部分に当接することにより保持されるので、回転ブラシ１２ａ，１２ｂは、基板Ｗのエッジ周辺部を含め表裏両面の全面に接するため、基板Ｗ表面のエッジ周辺部に付着しているパーティクルまで確実に除去することが可能になる。
【００１５】
次に、基板保持装置８の他の実施形態について図４及び図５を参照して説明する。図４は基板保持装置に保持された液晶用ガラス基板を回転ブラシにより洗浄する部分を示す斜視図、図５は液晶用ガラス基板Ｐとチャッキング部との当接部分の拡大側面図である。基板保持装置８’は、基板洗浄装置１本体に設けられたベース部８ａ’と、このベース部８ａ’上部に上下動及び水平横方向の移動が自在に設けられ、液晶用ガラス基板Ｐのエッジ部分（側面部分）に当接することで基板Ｐを保持する一対のチャッキング部８ｂ’，８ｃ’からなる。チャッキング部８ｂ’，８ｃ’は、回転ブラシ１２ａ，１２ｂ、及びこの回転ブラシ１２ａ，１２ｂを挟んでその上下左右に各一対ずつ配置されたガイドローラ１４ａ，１４ｂよりも上方へ移動して横行ロボット７から基板Ｐを受け取った後、回転ブラシ１２ａ，１２ｂに当接する位置まで下降するように構成されている。
【００１６】
チャッキング部８ｂ’，８ｃ’に保持された基板Ｐは、回転ブラシ１２ａ，１２ｂによるスクラビング洗浄時、回転ブラシ１２ａ，１２ｂの上方及び下方においてガイドローラ１４ａ，１４ｂによっても支持される構成とされている。チャッキング部８ｂ’，８ｃ’の形状は、基板Ｐの側部及び底部のエッジ部分と当接するように形成され、基板Ｐが確実に保持されるようになっている。また、上記と同様に、基板Ｐのエッジ周辺部を含んだ表裏両面の全面が回転ブラシ１２ａ，１２ｂによって確実に洗浄されるようにするため、図５に示すように、基板Ｐのエッジ部分に当接するチャッキング部８ｂ’，８ｃ’部分は、基板厚と同等の厚さに設定されている。
【００１７】
以上のように構成された基板洗浄装置１の動作について説明する。洗浄槽２でスラリが洗い流された基板Ｗ又はＰ（以下、代表して図２に示した半導体基板Ｗのみを記す）は、横行ロボット７により略垂直な姿勢に保たれた状態でブラシスクラブ槽３まで搬送される。基板Ｗは基板保持装置８（チャッキング部８ｂ，８ｃ）に略垂直な姿勢のままで把持され、ブラシスクラブ槽３内に下降する。ブラシスクラブ槽３内では、基板Ｗに対して供給される純水によってプリリンスが行われた後、例えば、アンモニア希釈水が基板Ｗの表面に噴射され、回転ブラシ１２ａ，１２ｂによって基板Ｗの表裏両面全体が同時にスクラビング洗浄される。このスクラビング洗浄終了後、基板Ｗは純水によりアフターリンスが行われる。
【００１８】
ブラシスクラブ槽３における洗浄後、基板Ｗは横行ロボット７によって略垂直な姿勢に保たれた状態でリンス槽４まで搬送される。基板Ｗは基板保持装置８（チャッキング部８ｂ，８ｃ）に略垂直な姿勢のままで把持され、リンス槽４内に下降する。リンス槽４内では、基板Ｗを、例えば、アンモニア水に浸漬させ、超音波振動子を作動させて超音波洗浄が行われる。これにより、液体を媒体とした超音波振動の作用により、基板１のパターン間に詰まっていたパーティクル又はブラシカスのうち比較的大きなパーティクル又はブラシカスを除去する。次に、基板Ｗの表面全体に、例えば、アンモニア原液が噴射され、基板１のパターン間に残留する微小なブラシカスが溶解除去された後、アフターリンスが行われる。
【００１９】
リンス槽４での作業後、基板Ｗは横行ロボット７によって略垂直な姿勢に保たれた状態で乾燥槽５まで搬送され、基板保持装置８により略垂直な姿勢のままで乾燥槽５内に搬入される。乾燥槽５内では、イソプロピルアルコール液をヒータで加熱して気化させることにより、イソプロピルアルコール蒸気充満領域が形成され、この領域に湿潤状態の基板Ｗを浸漬させることで、基板Ｗ表面の水分とイソプロピルアルコール気体とを結合させて落下させることによって、基板Ｗの表面を乾燥させる。乾燥槽５での作業が終了した基板Ｗは、横行ロボット７によって基板カセット６に収納される。
【００２０】
このように、本実施形態の基板洗浄装置１によれば、基板Ｗと同等の厚さとされたチャッキング部８ｂ，８ｃ（８ｂ’，８ｃ’、以下同様）によって基板Ｗが保持された状態で、回転ブラシ１２ａ，１２ｂによりスクラビング洗浄が行われるので、回転ブラシ１２ａ，１２ｂが基板Ｗの表裏両面の全面に対して同時に当接することが可能となり、チャッキング部８ｂ，８ｃと当接する基板Ｗのエッジ部周辺に付着するパーティクルまで除去することができる。そのため、基板Ｗを高スループット、高歩留まりにて洗浄することができる。また、横行ロボット７は基板Ｗを略垂直な姿勢で搬送し、基板保持装置８により洗浄槽２、ブラシスクラブ槽３、リンス槽４、及び乾燥槽５では基板Ｗを略垂直な姿勢に保ったままで作業が行われるので、装置１の工程の流れ方向の寸法を小型に構成することが可能となる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、図２，図３に示した基板Ｗのチャッキングを行うチャッキング部８ｂ，８ｃについてのみ凹部８ｄが形成されたものを示したが、図４，図５に示したガラス基板Ｐのチャッキングを行うチャッキング部８ｂ，８ｃについても、同様に凹部が形成されたものとし、ガラス基板Ｐのエッジ部分も断面視山形形状としてもよい。そのような形状の場合は、ガイドローラ１４ａ，１４ｂを省くことも可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明に係る基板洗浄装置によれば、チャッキング部を基板と同等の厚さに設定したので、ブラシスクラブ手段が基板の全面に対して当接することが可能となり、チャッキング部と当接する基板エッジ部周辺に付着するパーティクルまで除去することができる。そのため、チャッキング部と当接する基板エッジ部周辺部からの２次汚染を防止することができ、製品の歩留まりを向上することができる。また、基板を略垂直な姿勢でその表裏両面を同時にスクラビング洗浄するので、片面のみのスクラビング洗浄時に発生する裏面へのパーティクルの転位が防止され、高スループットにて基板を洗浄することができ、さらに、スクラビング洗浄のための構成の省スペース化を図ることができる。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明に係る基板洗浄装置によれば、基板の搬送及び基板に対する作業の全てを、基板を略垂直な姿勢に保って行うので、装置全体の省スペース化を図ることができ、工場内におけるクリーンルームの省スペース化及び省力化を同時に実現することができる。また、リンス部及び乾燥部においても基板保持手段によって基板が保持されるので、リンス部及び乾燥部における基板への汚染をも最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板洗浄装置の外観を示す斜視図である。
【図２】基板保持装置に保持された基板に対して回転ブラシにより洗浄する部分を示す斜視図である。
【図３】基板とチャッキング部との当接部分の拡大側面図である。
【図４】基板保持装置に保持された液晶用ガラス基板を回転ブラシにより洗浄する部分を示す斜視図である。
【図５】液晶用ガラス基板とチャッキング部との当接部分の拡大側面図である。
【図６】従来の基板洗浄装置による洗浄工程を示す図である。
【符号の説明】
１基板洗浄装置
８，８’ 基板保持装置（基板保持手段）
８ｂ，８ｃ，８ｂ’，８ｃ’ チャッキング部
１２ａ，１２ｂ回転ブラシ（ブラシスクラブ手段）

Claims

半導体やガラス等からなる基板を保持する基板保持手段と、この基板保持手段に保持された基板の表面をスクラビング洗浄するブラシスクラブ手段を有する基板洗浄装置において、前記基板保持手段は、前記基板と同等の厚さとされたチャッキング部を有し、このチャッキング部が前記基板のエッジ部分に当接することでもって前記基板を略垂直な姿勢で保持し、前記ブラシスクラブ手段は、ローラ形状であり、かつ、回転軸方向の長さを基板の外形寸法を超えて基板を保持する前記チャッキング部の一部をもカバーする長さを有しており、前記チャッキング部によって保持された基板の表裏両面を同時にスクラビング洗浄するように構成されていることを特徴とする基板洗浄装置。
前記ブラシスクラブ手段によってスクラビング洗浄された後の基板をリンス液にて濯ぐリンス部、及び、このリンス部の側方でリンス処理後の基板を乾燥させる乾燥部をさらに備え、これらリンス部及び乾燥部において、前記基板保持手段によって略垂直な姿勢に保たれた前記基板に対して作業が行われ、さらに、前記基板は常に略垂直な姿勢で搬送されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。