JP5009253B2 - 基板洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばシリコンウエハやガラス基板等の基板を洗浄する基板洗浄装置に関する。

ウエハ上に回路パターンを形成することにより半導体装置を製造する半導体製造工程では、ウエハに付着したパーティクルやフォトレジスト等の残留物など（以下、「異物」と略述する）が、歩留まり低下の一因となる。そのため、半導体製造工程では、必要に応じてウエハの洗浄処理が行われる。デザインルールの微細化、液浸露光技術の導入に伴い、この洗浄処理の重要性が増している。

また、半導体製造工程中、エッジに付着した異物は、回路パターンの形成精度に影響を与えたり、処理溶液などを汚染したりする。また、付着した異物がパーティクル化し、後工程に悪影響を及ぼすおそれもある。このため、回路パターンが形成されたウエハの表面のみならず、ウエハのエッジ部、すなわちウエハの表面や裏面の周縁部や端面部に付着した異物やパーティクルも洗い落とす必要があり、この種の洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−８４９３４号公報

この種の洗浄装置では、曲面的なウエハの周縁部や端面部に付着した異物をていねいに洗い落とすために、各部を洗浄するための洗浄ブラシが複数設けられている。このような場合、洗浄ブラシを駆動する駆動機構もブラシごとに必要となるので、装置構成が複雑となり、装置が大型化する傾向にある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置を複雑化、大型化させることなく、ウエハのエッジに付着した異物をていねいに洗い落とすことができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の基板洗浄装置は、
略円形の基板を保持し、該基板を鉛直軸回りに回転させる回転駆動部と、
前記基板の下方に配置された昇降部材と、
前記昇降部材を昇降させる昇降装置と、
前記基板の下面の周縁部に対向するように前記昇降部材に取り付けられた第１の洗浄ブラシと、
前記昇降部材の上昇時に、前記基板の端面部に当接するように前記昇降部材に取り付けられた第２の洗浄ブラシと、
前記第２の洗浄ブラシが前記端面部に対向するように取り付けられ、前記第２の洗浄ブラシが、前記基板の端面部に対して接近離隔可能となるように、前記昇降部材に回転自在に取り付けられた回転アームと、
前記回転アームの一端部を前記端面部に接近させる回転モーメントを前記回転アームに与える回転モーメント付与部と、
前記昇降部材が下降すると前記回転アームの他端に当接し、前記昇降部材が上昇すると前記他端と離間し、前記他端に当接すると、前記回転アームの一端が前記端面部から離間する方向の回転モーメントを前記回転アームに与える固定部材と、
を備える。

例えば、前記固定部材は、前記回転アームの他端に当接する傾斜面を有し、前記回転アームは、前記傾斜面の法線よりもさらに傾斜しており、前記固定部材は、前記回転アームの他端部に当接することにより、前記回転アームの一端が前記端面部から離間する方向の回転モーメントを前記回転アームに与える。

前記固定部材は、前記昇降装置を収納するケーシングであることとしてもよい。

前記回転モーメント付与部は、前記回転アームに取り付けられたバランスウエイトを含むこととしてもよい。

前記回転モーメント付与部は、前記昇降部材と前記回転アームとの間に架け渡された弾性部材をさらに含むこととしてもよい。

前記昇降装置は、前記昇降部材を昇降させるアクチュエータと、前記昇降部材を上昇させる力を調整する調整部と、を備えることとしてもよい。

前記第１の洗浄ブラシが前記周縁部に当接することにより前記周縁部に加えられる押圧力を検出するセンサをさらに備え、前記調整部は、前記センサの検出信号に基づいて、前記押圧力を調整することとしてもよい。

前記第１の洗浄ブラシを回転させるモータをさらに備えることとしてもよい。

前記基板の上方に配置されたアームと、前記基板の上面の周縁部に対向するように、前記アームに取り付けられた第３の洗浄ブラシと、前記アームを駆動して、前記第３の洗浄ブラシを昇降させるアーム駆動装置と、をさらに備えることとしてもよい。

本発明に係る基板洗浄装置によれば、装置を複雑化、大型化させることなく、ウエハのエッジに付着した異物等をていねいに洗い落とすことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１には、本実施形態に係る基板洗浄装置１００の構成が示されている。

基板洗浄装置１００は、例えば、円形状の基板としてのウエハＷの洗浄、特にウエハＷのエッジの洗浄に用いられる。基板洗浄装置１００は、枚葉式のウエット洗浄装置であり、ウエハＷを回転させつつその洗浄を行うスピン洗浄装置である。

図１に示されるように、基板洗浄装置１００は、ベース１と、ケーシング２と、スピンチャック３と、モータ４Ａ、昇降装置４Ｂと、３本のプッシュピン５と、プッシュリング６と、洗浄ブラシ７と、回転アーム８と、洗浄ブラシ９と、バランスウエイト１０と、３本のノズル１２と、カップ１３と、上部ブラシ機構１４と、を備えている。本実施形態では、ケーシング２が固定部材に対応し、スピンチャック３とモータ４Ａとが回転駆動部に対応し、プッシュリング６が昇降部材に対応する。また、洗浄ブラシ７が第１の洗浄ブラシに対応し、洗浄ブラシ９が第２の洗浄ブラシに対応する。

ベース１は、例えば除振機構などを介してクリーンルームの床面上に置かれている。ケーシング２は、ベース１上に設置されており、その位置は固定されている。ケーシング２には、スピンチャック３を回転するためのモータ４Ａや、スピンチャック３を昇降するための昇降装置４Ｂが収納されている。ケーシング２の上部は、略円錐台形に形成されている。

スピンチャック３は、ケーシング２の最頂部から＋Ｚ方向に突き出ている。スピンチャック３は、洗浄対象のウエハＷを、その上端部のテーブルにて真空吸着により保持する。これにより、ウエハＷは、水平に保持される。スピンチャック３は、モータ４Ａに接続されており、モータ４Ａの回転に従ってＺ軸に平行な鉛直軸Ｏ回りに回転する。このスピンチャック３の回転により、ウエハＷがＺ軸回りに回転する。

モータ（スピンドルモータ）４Ａは、スピンチャック３を回転駆動する。

昇降装置４Ｂは、例えば、空気圧や油圧で動作するシリンダ等のアクチュエータを備えている。昇降装置４Ｂは、３本のプッシュピン５を支持し、それらを昇降させる。
３本のプッシュピン５は、ケーシング２から＋Ｚ方向に突き出ている。３本目のプッシュピン５は、スピンチャック３の反対側（−Ｘ側）に設けられており、図示されていない。＋Ｚ側から見ると３本のプッシュピン５は、スピンチャック３を中心とする円周上に１２０度間隔で配置されている。プッシュピン５は、３本が同時に同じ高さを保ったまま昇降する。

プッシュリング６は、３本のプッシュピン５の上端に取り付けられている。プッシュリング６は、環状の平板から構成され、スピンチャック３に保持されたウエハＷの下方に、そのウエハＷと略平行となるように配置されている。プッシュリング６は、３本のプッシュピン５に支持されて、水平な姿勢を保ちながら昇降する。

プッシュリング６の上面には、洗浄ブラシ７が取り付けられている。洗浄ブラシ７は、ウエハＷの下面の周縁部に対向するように設置されている。プッシュリング６が上昇すると、洗浄ブラシ７は、ウエハＷの下面の周縁部に接触する。ここで、周縁部とは、ウエハＷの端面部から数ｃｍ程度の外周面のことである。洗浄中、洗浄ブラシ７は、ウエハＷの下面の周縁部に接触するが、その接触により生ずる洗浄ブラシ７の押圧力は、洗浄ブラシ７の押し上げ高さと、洗浄ブラシ７の弾性により、一義的に決まる。

洗浄ブラシ７の取り付け位置と反対側のプッシュリング６の端部には、回転アーム８が、回転軸１５を介して取り付けられている。回転アーム８は、この回転軸１５により、Ｘ軸回りに回転可能となっている。回転軸１５は、回転アーム８のほぼ中央部に取り付けられている。回転アーム８が回転軸１５を中心に回動することにより、その一端（＋Ｚ側の端）は、ウエハＷの端面部に、接近及び離隔可能する。その一端には、洗浄ブラシ９が取り付けられ、他端にはバランスウェイト１０（おもり）が取り付けられている。洗浄ブラシ９は、ウエハＷの端面部に対向するように取り付けられている。また、バランスウエイト１０は、重力に従って落下しようとし、回転アーム８に紙面時計回りの回転モーメントを与える。この回転モーメントにより、回転アーム８が回転すると、洗浄ブラシ９が取り付けられた回転アーム８の一端は、ウエハＷの端面部に接近し、図１に示されるように、洗浄ブラシ９がウエハＷの端面部に当接する。

より詳細には、図２（Ａ）に示されるように、プッシュリング６が最下点（ホームポジション）に位置している初期状態では、バランスウエイト１０は、ケーシング２の傾斜面１６に当接しているため、その傾斜面１６により、回転アーム８の回転が抑止されている。

プッシュリング６が上昇すると、当初は、バランスウェイト１０がケーシング６の傾斜面１６上を摺動し、回転アーム８は徐々に起立する。続いて、バランスウエイト１０が傾斜面１６から離れると、バランスウエイト１０に加えられる重力により、回転アーム８が紙面時計回りに回転し、図２（Ｂ）に示されるように、洗浄ブラシ９がウエハＷの端面部に当接する。

プッシュリング６が再び下降すると、バランスウエイト１０が再びケーシング２の斜面に当接し、さらに、傾斜面１６から受ける反力によって、回転アーム８に紙面反時計回りの回転モーメントが生じ、バランスウエイト１０が傾斜面１６上を摺動しつつ、回転アーム８が紙面反時計回りに回転する。回転アーム８が紙面反時計回りに回転することにより、洗浄ブラシ９はウエハＷの端面部から離れ、退避する。プッシュリング６が最下点に到達すると、基板洗浄装置１００は、図２（Ａ）に示される初期状態に戻る。

このように、ケーシング２は、プッシュリング６の昇降により回転アーム８の他端、すなわちバランスウエイト１０と当接離間する傾斜面１６を有している。傾斜面１６がバランスウエイト１０に当接すると、バランスウエイト１０から受ける力の反力により、バランスウエイト１０によって生じる回転モーメントとは逆向きの回転モーメントが回転アーム８に与えられる。なお、傾斜面１６との当接によって生じる回転モーメントを、バランスウエイト１０による回転モーメントの逆向きとするために、回転アーム８が、常に、斜面１６の法線よりも、さらに傾斜していることが望ましい。

図１に示すノズル１２は、不図示の洗浄液供給装置３１（図３参照）と接続されており、洗浄液を、適当なスピードでウエハＷに向かって噴射する。洗浄液は、例えば純水（Ｄｅ−Ｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ：ＤＩＷ）である。
上側のノズル１２の噴射口は、回転するウエハＷの略中央部に向いている。この噴射口から噴射された洗浄液は、ウエハＷの回転の遠心力により、ウエハＷの上面全体に広がり、ウエハＷの外周から下方に落下する。
下側の２本のノズル１２の噴射口は、ウエハＷの下面の外周方向に向いている。これらの噴射口から噴射された洗浄液は、洗浄ブラシ７とウエハＷとが接触する部分を含むウエハＷの下面上に吹き付けられた後落下する。連続的に噴射される洗浄液により、洗浄ブラシ７、９、２２付近には、十分な水膜が形成され、ブラシ洗浄によるスクラッチの形成が防止される。

カップ１３は、ノズル１２から噴射された洗浄液が外部に漏れるのを防止している。ウエハＷから落下し、カップ１３で回収された洗浄液は、下部の排水口（ドレイン）１３１から排出される。カップ１３は、図１では不図示のカップ駆動装置３３（図３参照）の駆動により昇降可能となっている。ウエハＷがロード、アンロードされる際には、カップ１３はロードアームと干渉しないように降下しており、洗浄の際には、洗浄液がはねるのを防止すべく、図１に示されるような位置に上昇している。

上部ブラシ機構１４は、上部アーム２１と、第３の洗浄ブラシとしての洗浄ブラシ２２とを備えている。上部アーム２１は、図１では不図示の上部アーム駆動装置３２（図３参照）によって駆動され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。洗浄ブラシ２２は、上部アーム２１の下端に取り付けられている。これにより洗浄ブラシ２２は、ウエハＷの上面の周縁部に対向可能となっており、洗浄中は、図１に示されるように、ウエハＷの上面の周縁部に接触している。

なお、図１では、洗浄ブラシ７と洗浄ブラシ２２とが、ウエハＷを挟み込むようにして、洗浄が行われている。このようにすれば、洗浄ブラシ７から受ける押圧力と、洗浄ブラシ２２から受ける押圧力とは、作用点をほぼ同じとする逆向きの力となるので、これらの押圧力により、ウエハＷが変形するのを防止することができる。

図３には、本実施形態に係る基板洗浄装置１００の制御系の構成が示されている。図３に示されるように、この制御系は、主制御装置５０を中心に構成されている。

主制御装置５０には、モータ４Ａと、昇降装置４Ｂと、洗浄液供給装置３１と、上部アーム駆動装置３２と、カップ駆動装置３３と、ロードアーム駆動装置３４と、スピンチャック駆動装置３５と、真空吸着機構３６とが接続されている。これらは、主制御装置５０の制御の下で動作する。昇降装置４Ｂは、前述のように、プッシュリング６を昇降させる。洗浄液供給装置３１は、３本のノズル１２に洗浄液を供給する。上部アーム駆動装置３２は、上部ブラシ機構１４をＹ軸方向及びＺ軸方向に駆動する。カップ駆動装置３３は、カップ１３を昇降させる。ロードアーム駆動装置３４は、スピンチャック３に対してウエハＷをロード、アンロードする不図示のロードアームを駆動する。スピンチャック駆動装置３５は、スピンチャック３を回転駆動するモータ４Ａ及びそのドライバである。真空吸着機構３６は、スピンチャック３によりウエハＷの真空吸着を行うための真空ポンプなどである。

主制御装置５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えたマイクロコンピュータから構成される。ＲＯＭには、制御プログラムが格納されており、ＲＡＭには、制御動作に必要なワークエリア等が形成されている。主制御装置５０では、ＣＰＵが、ＲＯＭから読み出した制御プログラムを実行し、必要に応じてＲＡＭに対してデータを読み書きすることにより、基板洗浄装置１００全体を統括制御する。

次に、本実施形態に係る基板洗浄装置１００の動作について説明する。

洗浄処理が開始される初期段階において、基板洗浄装置１００は、図５に示されるような状態となっている。この状態では、スピンチャック３上にウエハＷは保持されておらず、プッシュリング６は最下点に位置しており、洗浄ブラシ９は上を向いた状態となっている。また、上部ブラシ機構１４は、最右の位置（カップ１３よりもさらに右側の位置）に退避しており、カップ１３は、最下位置に退避している。

主制御装置５０は、洗浄処理の開始指示に応答し、図４に示される洗浄処理を開始し、ウエハＷをスピンチャック３にロードする（ステップＳ０１）。より具体的には、主制御装置５０は、ロードアーム駆動装置３４を駆動して、不図示のロードアームに洗浄対象のウエハＷを保持させ、スピンチャック３の上方まで搬送させ、ウエハＷをロードアームからスピンチャック３に受け渡させる。主制御装置５０は、ウエハＷがスピンチャック３に受け渡されるのとほぼ同時に、真空吸着機構３６を駆動して、スピンチャック３によりウエハＷを真空吸着させる。この結果、図６に示されるように、ウエハＷがスピンチャック３により真空吸着保持される。

次に、主制御装置５０は、スピンチャック駆動装置３５を介してモータ４Ａを駆動して、所定の回転数で、スピンチャック３を回転させる（ステップＳ０３）。これにより、図６に示されるように、ウエハＷの回転が開始される。
続いて、主制御装置５０は、カップ駆動装置３３を駆動して、図７に示されるように、カップ１３を上昇させる（ステップＳ０５）。

次に、主制御装置５０は、洗浄液供給装置３１に対して洗浄液の噴射を指示する（ステップＳ０７）。これにより、図７に示されるように、洗浄液供給装置３１からノズル１２に洗浄液が供給され、ノズル１２からの洗浄液の噴射が開始される。

次に、主制御装置５０は、昇降装置４Ｂを介して、プッシュピン５及びプッシュリング６を上昇させる（ステップＳ０９）。これにより、洗浄ブラシ７が上昇し、回転アーム８が回転して、図８に示されるように、回転するウエハＷの下面の周端部に洗浄ブラシ７が接触し、ウエハＷの端面部に洗浄ブラシ９が接触する。これにより、実質的に、ウエハＷの下面の周縁部と、端面部とのスクラブ洗浄が開始される。

主制御装置５０は、上部アーム駆動装置３２を介して、図９に示されるように、上部ブラシ機構１４を、矢印ＹＡで示される方向に駆動して（カップ１３と干渉しないように、上側に迂回して）、洗浄ブラシ２２を、ウエハＷの上面の周縁部に接触させる（ステップＳ１１）。これにより、実質的に、ウエハＷの上面の周縁部のスクラブ洗浄が開始される。

主制御装置５０は、ウエハＷの洗浄を継続する（ステップＳ１３）。より具体的には、主制御装置５０は、所定の時間だけ、図９に示される状態を継続する。これにより、ウエハＷの下面、上面の周縁部や端面部に付着した異物が洗浄液とともに洗い流され、ウエハＷの上下の周縁部に付着した異物は、洗浄ブラシ７、２２によりこすり落とされ、また、ウエハＷの端面部に付着した異物は、洗浄ブラシ９によりこすり落とされ、洗浄液とともにカップ１３のドレインから排出されるようになる。

一定時間の洗浄が終了すると、主制御装置５０は、上部アーム駆動装置３２を介して、図９の矢印と逆の方向に上部ブラシ機構１４を＋Ｙ方向に退避させる（ステップＳ１５）。そして、昇降装置４Ｂを介して、プッシュリング６等を下降させる。これにより、洗浄ブラシ７、９がウエハＷから離れる。この時点で、基板洗浄装置１００は、図７に示される状態に戻る。なお、この状態は、しばらく継続され、洗浄液の噴射のみによる仕上げ洗浄が行われる。

続いて、主制御装置５０は、洗浄液供給装置３１による洗浄液の供給を停止させる（ステップＳ１７）。この時点で、基板洗浄装置１００は、図６に示される状態に戻る。

さらに、主制御装置５０は、ウエハＷの乾燥処理を行う（ステップＳ１９）。より具体的には、主制御装置５０は、スピンチャック駆動装置３５を介してモータ４Ａを制御し、スピンチャック３の回転数を上げる。これにより、ウエハＷに残留した洗浄液水分が、ウエハＷの回転により生ずる遠心力で、ウエハＷから振り落とされるようになる。

次に、主制御装置５０は、カップ駆動装置３３を介してカップ１３を下降させる（ステップＳ２１）。さらに、モータ４Ａを制御して、スピンチャック駆動装置３５を介してスピンチャック３の回転を停止させ（ステップＳ２３）、ウエハＷのアンロードを行う（ステップＳ２５）。より具体的には、主制御装置５０は、真空吸着機構３６を介したスピンチャック３による真空吸着を解除するとともに、ロードアーム駆動装置３４を駆動して、ウエハＷをスピンチャック３からロードアームに受け渡す。ロードアームは、ウエハＷを保持して、ウエハＷを外部に搬送する。この時点で、基板洗浄装置１００は、図５に示される初期状態に戻る。

以上説明したように、本実施形態によれば、ウエハＷの下面側の周縁部の洗浄に用いられる洗浄ブラシ７と、ウエハＷの端面部の洗浄に用いられる洗浄ブラシ９とを駆動するための機構が、共通化されており、プッシュリング６を昇降駆動するだけで、洗浄ブラシ７と９をウエハＷに接触させ、隔離することができる。このため、装置構成が必要以上に複雑とならず、また、装置を大型化させなくてすみ、その制御が容易である。

＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態においては、洗浄ブラシ７、９のウエハＷへの押圧力は一定であったが、これらを調整できるようにしてもよい。
そこで、洗浄ブラシ７、９の押圧力を調整可能とした本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る基板洗浄装置１０１は、図１０に示すように、上記第１の実施形態に係る基板洗浄装置１００の構成に加え、洗浄ブラシ７、９、２２のウエハＷへの押圧力を調整するための機構と、それらの押圧力を監視するための機構と、をさらに備えている。なお、本実施形態では、上記第１の実施形態に係る基板処理装置１００と同じ部分については、同一の符号を付す。

図１０に示されるように、本実施形態に係る基板洗浄装置１０１には、昇降装置４Ｂの代わりに昇降装置４Ｂ’が設けられている。昇降装置４Ｂ’は、アクチュエータ４１と、連結部材４２と、台板４３と、シリンダ４４と、リニアガイド４５と、台板４６と、調整部としての昇降駆動部４７と、を備えている。

アクチュエータ４１は、ケーシング２の内部底面に設置されている。アクチュエータ４１としては、例えば、空気圧シリンダ又は油圧シリンダなどが用いられる。

連結部材４２は、シリンダ４１の上端部に固定されたＬ字状の部材である。シリンダ４１が駆動されると、連結部材４２の上下位置が変化する。連結部材４２には、台板４３が取り付けられている。台板４３は、シリンダ４４及びリニアガイド４５を介して、台板４６を支持している。台板４６は、３本のプッシュピン５を支持している。連結部材４２が上下すると、台板４３とシリンダ４４とリニアガイド４５と台板４６とが上下動し、結果的に、プッシュピン５が上下動する。

シリンダ４４には、昇降駆動部４７が接続されている。昇降駆動部４７は、シリンダ４４の空気圧（又は油圧）を調整し、台板４３から台板４６に加えられる力を調整する。この調整により、結果的に、洗浄ブラシ７からウエハＷに伝えられる押圧力を調整することができる。リニアガイド４５は、台板４６を支持しているが、これにより、シリンダ４４の圧力調整が行われても、台板４６の姿勢が、台板４３に対して平行、すなわち水平に維持されている。

このように、本実施形態では、洗浄ブラシ７からウエハＷに伝えられる押圧力を調整することができる。このようにすれば、洗浄ブラシ７からウエハＷに加えられる押圧力は、こすり洗浄に適した値に維持され、ウエハＷの下面の周縁部に付着した異物をていねいに洗い落とすことが可能となる。

また、本実施形態では、プッシュリング６と回転軸１５との間に、押しばね２５が架け渡されている。押しばね２５が、回転アーム８を押すと、回転アーム８を紙面時計回りに回転する回転モーメントが発生する。すなわち、この押しばね２５は、バランスウエイト１０とともに、回転アーム８に紙面時計回りの回転モーメントを付与している。したがって、この押しばね２５を付加することにより、洗浄ブラシ９がウエハＷを押圧する力をさらに強くすることができる。

さらに、本実施形態に係る基板洗浄装置１０１では、３つの重量センサ５１、５２、５３が設けられている。重量センサ５１は、洗浄ブラシ７がウエハＷの下側の周縁部に当接することにより、その周縁部に加えられる押圧力（正確にはその反力）を検出する。重量センサ５２は、洗浄ブラシ９がウエハＷの端面部に当接することによりその端面部に加えられる押圧力（正確にはその反力）を検出する。重量センサ５３は、洗浄ブラシ２２がウエハＷの上側の周縁部に当接することによりその周縁部に加えられる押圧力（正確にはその反力）を検出する。

重量センサ５１、５２、５３の検出信号は、出力部としての表示部６０に送られる。表示部６０では、重量センサ５１、５２、５３の検出信号の信号レベルが、表示されている。したがって、オペレータは、表示部６０の表示内容を見れば、ウエハＷに加えられている押圧力が適切な範囲内に収まっているか否かを確認することができる。

本実施形態に係る基板洗浄装置１０１の洗浄動作は、上記第１の実施形態に係る基板洗浄装置１００の洗浄動作と同じである。

以上述べたように、本実施形態に係る基板処理装置１０１では、洗浄ブラシ７、９、２２などからウエハＷに加えられる押圧力を調整するための機構や、その押圧力を検出するための機構が設けられている。これらの機構により、洗浄ブラシ７、９、２２などがウエハＷに加える押圧力を調整できる。従って、洗浄効果をさらに高めることが可能となる。

なお、本実施形態では、重量センサ５１、５２、５３の検出信号を、表示部６０に表示させたが、重量センサ５１、５２、５３の検出信号を、出力部としての記憶装置にログデータとして記憶しておき、工程終了後に、そのログデータを確認することができるようになっていてもよい。

＜第３の実施形態＞
第２の実施形態においては、３つの重量センサ５１、５２、５３の検出値を表示部６０に表示したり、これを押圧力の制御に利用することも可能である。
以下、重力センタの検出値を用いて、洗浄ブラシ７、９の押圧力を制御する第３の実施形態について説明する。
図１１に示されているように、本実施形態に係る基板洗浄装置１０２は、上記第２の実施形態に係る基板洗浄装置１０１の構成に加え、洗浄ブラシ７のウエハＷへの押圧力を制御するための機構をさらに備えている。

本実施形態に係る基板洗浄装置１０２は、図１１に示されるように、重量センサ５１の検出信号が、表示部６０だけでなく、昇降駆動部４７にも出力されている点が、上記第２の実施形態に係る基板洗浄装置１０２と異なっている。

昇降駆動部４７は、重量センサ５１の検出信号に基づいて、洗浄ブラシ７のウエハＷへの押圧力が、適正な範囲を超えている場合には、その押圧力が小さくなるように、シリンダ４４の圧力を調整し、洗浄ブラシ７のウエハＷへの押圧力が、適正な値を下回っている場合には、その押圧力が大きくなるように、シリンダ４４の圧力を調整する。

このようにすれば、フィードバック制御により、洗浄ブラシ７からウエハＷに加えられる押圧力が、洗浄中に適切な値に維持されるようになるので、洗浄効果をさらに高めることが可能となる。

基板洗浄装置１０２の洗浄動作は、上記第２の実施形態に係る基板洗浄装置１０１の洗浄動作と同じである。

本実施形態において、重量センサ５３の検出信号に基づいて、上部アーム２１のＺ軸方向に関する位置を微調整することにより、洗浄ブラシ２２のウエハＷへの押圧力を制御するようにしてもよい。このようにすれば、ウエハＷの上下面を洗浄ブラシ７と洗浄ブラシ２２で挟むとともに、重量センサ５１、５３を備えて、両者の押圧力が等しくなるように制御するので、上下方向の押圧力をキャンセルすることができる。この結果、洗浄中にウエハＷに加えられるストレスを最小化して、ウエハＷの変形を抑制し、破損を防止することができる。

＜第４の実施形態＞
上記実施形態においては、洗浄ブラシ７、２２は、停止しているが、洗浄効果を高めるため、これらを回転させることも可能である。
以下、洗浄ブラシ７、２２を回転させるための機構を備える第４の実施形態について説明する。

本実施形態に係る基板洗浄装置１０３は、モータ６１、６２を備える点が、上記第１の実施形態に係る基板洗浄装置１００と異なっている。
モータ６１は、プッシュリング６における洗浄ブラシ７の直下に取り付けられており、洗浄ブラシ７を、Ｚ軸回りに回転させる。また、モータ６２は、上部アーム２１内に設けられており、洗浄ブラシ２２を、Ｚ軸回りに回転させる。主制御装置５０は、モータ６１、６２により、洗浄ブラシ７、２２を一定の回転数で回転させた状態で、ウエハＷに接触させる。

洗浄ブラシ７、２２を回転させるようにすれば、ウエハＷの回転と組み合わせて、ウエハＷの洗浄効果をさらに高めることができるようになるうえ、洗浄ブラシ７、２２の摩耗度を減らしてそれらの寿命を延ばすことができるようになる。

また、洗浄ブラシ２２でウエハＷの上面の周縁部を洗浄するだけでなく、洗浄ブラシ２２を移動させながらウエハＷの上面全体を洗浄するようにしてもよい。
例えば、図４のステップＳ０９、Ｓ１１において図１３の矢印ＹＢで示すように、上部ブラシ機構１４を、ウエハＷの中心を越える位置まで移動した後で下降し、続いて、ウエハＷの中心を通って端部まで移動して洗浄し、再度、上部ブラシ機構１４を上昇させて、ウエハＷの中心を越える位置まで移動した後で下降し、続いて、ウエハＷの中心を通って端部まで移動して洗浄するという工程を繰り返す。

この結果、ウエハＷの上面全体に付着した異物は、洗浄ブラシ２２によりスクラブ洗浄され、さらに、洗浄ブラシ２２によりウエハＷのエッジまで運ばれ、洗浄液とともにウエハＷから流れ落ちるようになる。このようにして、ウエハＷの上面全体のスクラブ洗浄が可能となる。

＜まとめ＞
以上詳細に説明したように、上記各実施形態によれば、洗浄ブラシ７、９の駆動機構を共通化することにより、装置の複雑化、大型化が防止される。この共通化は、上下動するプッシュリング６と回転アーム８との組み合わせにより実現される。

プッシュリング６が上昇すると、回転アーム８が回転する。これにより、洗浄ブラシ７がウエハＷの下面の周縁部に接触するとともに、洗浄ブラシ９がウエハＷの端面部に接触する。また、プッシュリング６が下降すると、回転アーム８が逆方向に回転する。これにより、洗浄ブラシ７、９がウエハＷから退避する。

このようなプッシュリング６と回転アーム８との協調動作は、ケーシング２の傾斜面１６と、バランスウエイト１０等の作用により実現される。回転アーム８には、バランスウエイト１０等により、常に、紙面時計回りの回転モーメントが付与されている。しかしながら、バランスウエイト１０が傾斜面１６に当接すると、その傾斜面１６から受ける反力により、回転アーム８に逆向きの回転モーメントが与えられ、回転アーム８が逆方向に回転したり、その回転が抑止されたりする。すなわち、このようにして、プッシュリング６が上昇すると、回転アーム８が紙面時計回りに回転し、プッシュリング６が下降すると、回転アーム８が紙面反時計回りに回転する駆動機構が実現される。この駆動機構によれば、洗浄ブラシ７、９の連動が実現され、ウエハＷの下面の摺縁部及び端面部の同時スクラブ洗浄が可能となる。ウエハＷの下面の摺縁部及び端面部の同時スクラブ洗浄を実現できるようになれば、その分だけ、ウエハＷの洗浄時間を短縮することも可能となる。

ケーシング２の傾斜面１６の角度、回転アーム８の傾斜角度は、上述した動作が実現できるのであれば、任意に設定することができるが、回転アーム８は、傾斜面１６の法線よりもさらに傾斜している必要がある。このようにしなければ、プッシュリング６が下降したときに、傾斜面１６が、回転アーム８に対して紙面反時計回りの回転モーメントを与えることができなくなるからである。

なお、傾斜面１６は、平面でなく、曲面であっても構わない。要は、回転アーム８に対し、紙面反時計回りの回転モーメントを与えることができる面であればよい。さらに、バランスウエイト１０は、傾斜面１６を摺動しやすいように、Ｘ軸回りに回転可能となっていてもよい。

このように、上記各実施形態では、回転アーム８の回転を抑止する部材を、ケーシング２としたが、本発明はこれには限られず、回転アーム８の回転を抑止する他の部材を設けるようにしてもよい。しかしながら、上記各実施形態のように、ケーシング２の斜面で、回転アーム８の回転を抑止するようにすれば、部材点数を削減することができるので、装置の単純化、小型化に有利となる。

また、上記各実施形態では、ウエハＷの下面の周縁部を洗浄する洗浄ブラシ７と、ウエハＷの上面の周縁部を洗浄する洗浄ブラシ２２とを備え、両面の周縁部の洗浄を同時に行うことができるようにした。これにより、ウエハＷの洗浄時間を短縮することが可能となる。なお、上記各実施形態では、ステップＳ０９におけるプッシュリング６の上昇と、ステップＳ１１における上部ブラシ機構１４の移動とを別々に行ったが、これらは同時に行うようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、回転アーム８に対し回転モーメントを付与するのは、バランスウエイト１０、さらにはこれに加えて押しばね２５であったが、押しばね２５単独で回転アーム８に回転モーメントを付与するようにしてもよい。また、ばねは、コイルばねに限らず、引きばねや板ばねでもよい。さらに、回転アーム８を適切に付勢できるならば、護謨等の任意の弾性部材を使用できる。さらに、磁石の吸引力・反発力などにより付勢してもよい。

なお、洗浄ブラシ７、９、２２としては、スポンジ状のものや、刷毛状のものなど、様々なものを用いることができる。例えば、ポリビニルアルコール製、ポリプロピレン製のブラシを採用することができる。ブラシの種類は、用途に応じて適切に選択されればよい。例えば、ウエハＷの下面の周縁部を洗浄する洗浄ブラシ７については、多種多様なパーティクルを除去するために、ポリビニルアルコール製のブラシと、ポリプロピレン製のブラシとを組み合わせたブラシを用いるようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。 図２（Ａ）は、プッシュリングが最下点に位置しているときの様子を示す図であり、図２（Ｂ）は、プッシュリングが上昇したときの様子を示す図である。 図１の基板洗浄装置の制御系の構成を示す図である。 図１の基板洗浄装置の洗浄処理のフローチャートである。 基板洗浄装置の洗浄動作を示す図（その１）である。 基板洗浄装置の洗浄動作を示す図（その２）である。 基板洗浄装置の洗浄動作を示す図（その３）である。 基板洗浄装置の洗浄動作を示す図（その４）である。 基板洗浄装置の洗浄動作を示す図（その５）である。 本発明の第２の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。 上部ブラシ機構の動作の変形例を示す図である。

符号の説明

１ ベース
２ ケーシング
３ スピンチャック
４Ａ モータ（スピンドルモータ）
４Ｂ 昇降装置
５ プッシュピン
６ プッシュリング
７ 洗浄ブラシ
８ 回転アーム
９ 洗浄ブラシ
１０ バランスウエイト
１２ ノズル
１３ カップ
１４ 上部ブラシ機構
１５ 回転軸
１６ 傾斜面
２１ 上部アーム
２２ 洗浄ブラシ
２５ 押しばね
３１ 洗浄液供給装置
３２ 上部アーム駆動装置
３３ カップ駆動装置
３４ ロードアーム駆動装置
３５ スピンチャック駆動装置
３６ 真空吸着機構
４１ アクチュエータ
４２ 連結部材
４３ 台板
４４ シリンダ
４５ リニアガイド
４６ 台板
４７ 昇降駆動部
５０ 主制御装置
５１、５２、５３ 重量センサ
６０ 表示部
６１、６２ モータ
７１ 連動部材
７２ カム機構
１００、１０１、１０２、１０３ 基板洗浄装置
Ｗ ウエハ

Claims (9)

1. 略円形の基板を保持し、該基板を鉛直軸回りに回転させる回転駆動部と、
   前記基板の下方に配置された昇降部材と、
   前記昇降部材を昇降させる昇降装置と、
   前記基板の下面の周縁部に対向するように前記昇降部材に取り付けられた第１の洗浄ブラシと、
   前記昇降部材の上昇時に、前記基板の端面部に当接するように前記昇降部材に取り付けられた第２の洗浄ブラシと、
   前記第２の洗浄ブラシが前記端面部に対向するように取り付けられ、前記第２の洗浄ブラシが、前記基板の端面部に対して接近離隔可能となるように、前記昇降部材に回転自在に取り付けられた回転アームと、
   前記回転アームの一端部を前記端面部に接近させる回転モーメントを前記回転アームに与える回転モーメント付与部と、
   前記昇降部材が下降すると前記回転アームの他端に当接し、前記昇降部材が上昇すると前記他端と離間し、前記他端に当接すると、前記回転アームの一端が前記端面部から離間する方向の回転モーメントを前記回転アームに与える固定部材と、
   を備える基板洗浄装置。
2. 前記固定部材は、前記回転アームに当接する傾斜面を有し、
   前記回転アームは、前記傾斜面の法線よりもさらに傾斜しており、
   前記固定部材は、前記回転アームの他端部に当接することにより、前記回転アームの一端が前記端面部から離間する方向の回転モーメントを前記回転アームに与える、ことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 前記固定部材は、前記昇降装置を収納するケーシングから構成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
4. 前記回転モーメント付与部は、前記回転アームに取り付けられたバランスウエイトを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
5. 前記回転モーメント付与部は、前記昇降部材と前記回転アームとの間に架け渡された弾性部材を含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
6. 前記昇降装置は、
   前記昇降部材を昇降するアクチュエータと、
   前記昇降部材を上昇させる力を調整する調整部と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
7. 前記第１の洗浄ブラシが前記周縁部に当接することにより前記周縁部に加えられる押圧力を検出するセンサをさらに備え、
   前記調整部は、前記センサの検出信号に基づいて、前記押圧力を調整する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の基板洗浄装置。
8. 前記第１の洗浄ブラシを回転させるモータをさらに備える、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。
9. 前記基板の上方に配置されたアームと、
   前記基板の上面の周縁部に対向するように、前記アームに取り付けられた第３の洗浄ブラシと、
   前記アームを駆動して、前記第３の洗浄ブラシを昇降させるアーム駆動装置と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。

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