JP5101679B2

JP5101679B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP5101679B2
Application number: JP2010210824A
Authority: JP
Inventors: 敏土井; 信雄小林
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: JP2010283393A

Description

この発明は半導体ウエハや液晶用ガラス基板などの基板を洗浄処理するのに好適する基板の処理装置に関する。

たとえば、半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハを高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。半導体ウエハを洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の半導体ウエハを一度に浸漬するデイップ方式や半導体ウエハに向けて洗浄液を噴射して一枚ずつ洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度が得られるとともに、少ロッドの場合にはコスト的に有利な枚葉方式が採用されることが多くなってきている。

枚葉方式の１つとしてロ−ルブラシやディスクブラシなどの洗浄ツールを用いて上記半導体ウエハを洗浄する洗浄装置が知られている。その場合、上記ロ−ルブラシやディスクブラシを回転させるだけでなく、半導体ウエハも回転させることで、上記各ブラシを半導体ウエハにむらなく接触させて洗浄効果を高めるということが行われている。

一方、半導体ウエハを洗浄する場合、回路パタ−ンが形成される上面だけでなく、下面も洗浄し、半導体ウエハを搬送するときやカセットに格納された状態などで、他の半導体ウエハにパ−ティクルなどの汚れが転移するのを防止するということが行われている。

ロ−ルブラシを用いて半導体ウエハの上下面を同時に洗浄するということは従来から行われていた。その場合、半導体ウエハを保持機構によって回転駆動できるように保持するとともに、この保持機構に保持された半導体ウエハの上面側と下面側に、それぞれ回転駆動されるロ−ルブラシを軸線が上記半導体ウエハの板面と平行になるよう配置し、各ロ−ルブラシを上記半導体ウエハの上下両面に接触させることで洗浄するようにしている。

しかしながら、このような洗浄方式によると、半導体ウエハの板面に対してロ−ルブラシを線接触させて洗浄することになる。そのため、ロ−ルブラシの寸法精度やロ−ルブラシと半導体ウエハの板面との平行度が高精度に設定されていないと、上記ロ−ルブラシが軸方向全長にわたって半導体ウエハの板面に均一に接触しないため、洗浄むらが生じるということがあった。

洗浄をむらなく行えるようにするために、ロ−ルブラシに代わりディスクブラシを用い、このディスクブラシを回転駆動される半導体ウエハに接触させた状態で径方向に沿って円弧運動させて洗浄する洗浄方式が開発されている。

半導体ウエハを洗浄処理する処理装置は、通常、クリーンルームに設置される。上記処理装置は処理槽を有し、その処理槽の内部に半導体ウエハを保持して回転駆動する機構や洗浄ツールを回転させながら半導体ウエハの径方向に沿って駆動する機構などを配置するようにしている。

クリーンルームはその維持管理のコストが高いため、スペースの有効利用が計られる。そのため、上記処理装置はできるだけ小型化することが望まれている。処理装置を小型化するにはその内部に配置される種々の機構をできるだけ少なくするとともに、合理的に配置することが要求される。

従来、ディスクブラシを用いて半導体ウエハの上下両面を同時に洗浄処理できる処理装置が開発されていなかった。その１つの原因として、半導体ウエハを保持する場合、通常、この半導体ウエハの一方の面（下面）を回転テーブルによって吸着保持するということが行われている。

その場合、半導体ウエハの上下両面を洗浄処理するためには、一方の面を処理してから半導体ウエハを反転させ、次いで他方の面を洗浄しなければならなかったので、両面を同時に洗浄処理することができないばかりか、反転機構が必要となるから、処理装置の複雑化や大型化を招くということがあった。

この発明は、構成の複雑化や大型化を招くことなく基板の両面を同時に処理することが可能な処理装置を提供することにある。

本発明は、基板を処理液によって洗浄処理する処理装置において、
処理槽と、
この処理槽内に設けられ上記処理槽内に搬入された基板を保持してこの基板を回転駆動する保持駆動手段であって、互いに接近、離反方向に駆動可能とされる一対の可動部材を有し、各可動部材の対向位置には上記基板の外周縁を保持する複数の保持ローラを有し、この保持ローラを介して上記基板を回転駆動する保持駆動手段と、
この保持駆動手段に保持された基板の板面に向けて処理液を供給する処理液供給手段と、
上記処理槽内に配置され、先端部に上記基板の上面を洗浄する上部洗浄ツールが設けられた上部アームを有する上部ツールユニットと、
上記処理槽内に配置され、先端部に上記基板の下面を洗浄する下部洗浄ツールが設けられた下部アームを有する下部ツールユニットと、
上記上部アームと上記下部アームを、上記上部洗浄ツールと上記下部洗浄ツールが上記基板上を移動するように揺動駆動する駆動手段とを具備し、
上記一対の可動部材において、一方の可動部材と他方の可動部材とは上記保持ローラが設けられた一側面を上下逆方向に向けて配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、保持駆動手段によって基板の径方向両端部を保持して回転駆動するようにしたから、洗浄ツールを基板の上記保持駆動手段によって保持されていない部分から上下両面に沿って同時に移動させて洗浄することが可能である。

この発明の一実施の形態を示す処理装置の横断面図。同じく図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図。同じく図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。同じく保持駆動手段、ツールユニット及びブラシ洗浄装置の高さ位置の関係を示す説明図。同じく支持手段の説明図。同じく保持駆動手段の平面図。同じく保持駆動手段の側断面図。同じく保持駆動手段の保持ローラに動力を伝達する部分の断面図。同じく保持駆動手段の駆動手段の部分を示す断面図。（ａ），（ｂ）は同じく保持駆動手段の一対の可動部材に設けられる端面洗浄ブラシを示す正面図。同じく上部ツールユニットの縦断面図。同じく平面図。同じく図１２のＣ−Ｃ線に沿う断面図。同じく下部ツールユニットの縦断面図。同じく平面図。同じく図１５のＤ−Ｄ線に沿う断面図。同じくツール洗浄部材の断面図。この発明の他の実施の形態を示す基板の一方の面を洗浄ブラシで洗浄し他方の面を超音波ノズルで洗浄する場合の説明図。

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図３に示すこの発明の処理装置は処理槽１を備えている。この処理槽１の前面には出し入れ口２が開口形成されている。この出し入れ口２はシャッタ３によって開閉されるようになっている。なお、洗浄槽１の上面には通気孔４が形成され、この通気孔４にはクリーンユニット５が設けられている。したがって、処理槽１の内部には上記クリーンユニット５を介して清浄空気が導入されるようになっている。

上記洗浄槽１内の上記出し入れ口２と対向する部位には、図１に鎖線で示すロボットのハンド６によって上記出し入れ口２から処理槽１内に搬入された基板としての半導体ウエハ１０を支持する支持機構７およびこの支持機構７に支持された半導体ウエハ１０を保持して回転駆動する保持駆動手段８が設けられている。

上記保持駆動手段８は平面形状がＹ字状をなした中空状の一対の可動部材１１を有する。この可動部材１１の逆ハの字状に分岐した一対の部分の先端部の一側面及び中間部にはそれぞれ保持ローラ１２が設けられている。

各保持ローラ１２は、図７に示すように外周面にＶ字状の保持溝１３が形成されているとともに中心部には支軸１４の一端部が嵌着されている。各支軸１４は上記可動部材１１に設けられた軸受１５によって回転自在に支持されているとともに、可動部材１１の内部に対応する部分には従動プーリ１６が嵌着されている。

なお、図６と図７に示すように、一方の可動部材１１と他方の可動部材１１とは保持ローラが設けられた一側面を上下逆方向に向けて配置されている。したがって、保持ローラ１２を上側にした一方の可動部材１１は、従動プーリ１６が支軸１４の中途部に設けられ、他方の可動部材１１は従動プーリ１６が支軸１４の上端部に設けられている。

上記可動部材１１の基端部には筒体１７の上端が連結されている。この筒体１７には、上端部が軸受１９によって回転自在に支持された従動軸１８が挿通されている。この従動軸１８の上端部は上記可動部材１１の内部空間１１ａに突出し、その突出端部には駆動プーリ２１が嵌着されている。

上記駆動プーリ２１と上記３つの従動プーリ１６とにはベルト２２が張設されている。可動部材１１の内部には、図６に示すように、上記ベルト２２に所定の張力を与えてこのベルト２２を上記駆動プーリ２１と上記従動プーリ１６とに接触させる複数のテンションローラ２３が設けられている。

それによって、上記駆動プーリ２１が回転駆動されれば、上記ベルト２２を介して３つの従動プーリ１６が同方向に回転する。

図８と図９に示すように、上記筒体１７の下端には円盤状部材２５がその下端開口面を閉塞する状態で設けられている。この円盤状部材２５には通孔２６が穿設され、この通孔２６には上記従動軸１８の下端部が挿通され、軸受２７によって回転自在に支持されている。

上記軸受２７から突出した従動軸１８の下端部には係合ピン１８ａが径方向に貫通され、この係合ピン１８ａは駆動軸２９の一端部に設けられた凹部２９ａに着脱自在に係合している。

上記駆動軸２９は、図９に示すように上端が上記円盤状部材２５にねじ３０によって着脱自在に連結された連結筒体３１に挿通され、上端部と下端部とがそれぞれ軸受３２によって回転自在に支持されている。

上記筒体１７の周壁には複数の排気孔１７ａが軸方向に貫通し、且つ周方向に所定間隔で穿設されている。この排気孔１７ａの上端は上記可動部材１１の内部空間１１ａに連通し、下端はチューブ１７ｂを介して図示しない吸引ポンプに接続されている。したがって、上記可動部材１１の内部空間１１ａで発生する塵埃は排気孔１７ａ及びチューブ１７ｂを介して排出されるから、処理槽１内に流出することがない。

図９に示すように、上記連結筒体３１は上記洗浄槽１の底板１ａ及びこの底板１ａの下面側に設けられたベース板３３とに対応して形成された第１の通孔３４から外部に突出している。上記駆動軸２９の上記連結筒体３１から突出した下端部はカップリング３５を介してモータ３６の回転軸３６ａに連結されている。このモータ３６は可動板３７に取り付けられている。

上記ベース板３３の下面には取付板３８が垂設され、この取付板３８の板面には一対のレール３９が水平かつ平行に設けられている。このレール３９には上記可動板３７に設けられたガイド体４１がスライド自在に係合している。

上記取付板３８には駆動シリンダ４２が設けられている。この駆動シリンダ４２のロッド４２ａは上記可動板３７に連結部材４３を介して連結されている。上記駆動シリンダ４２が作動すれば、上記可動板３７が上記レール３９に沿ってスライドするようになっている。

上記保持駆動手段８の一対の可動部材１１は、上記駆動シリンダ４２が作動することで、処理槽１の出し入れ口３から搬入される半導体ウエハ１０の搬送方向に対して交差する方向に駆動されるようになっている。つまり、一対の可動部材１１は上記駆動シリンダ４２によって接近する方向と離反する方向とに駆動されるようになっている。

なお、上記洗浄槽１の底板１ａの通孔３４の周囲には筒状壁４５が立設され、上記円盤状部材２５には上記筒状壁４５の上端開口を覆うスカート部材４６が設けられ、これらによってラビリンス構造をなし、上記通孔３４から洗浄槽１内で飛散する処理液が外部へ流出するのを防止している。

また、保持ローラ１２が設けられた側面を上側にした一方の可動部材１１は、その保持ローラ１２の周辺部に図７に示すようにスカート１２ａが形成されている。それによって、そのスカート部１２ａは可動部材１１の内部空間１１ａに処理液が入り込むのを防止している。

図１に示すように、上記支持機構７は一対の前側支持体４７と、同じく一対の後側支持体４８とからなる。図５に示すように、前側支持体４７は一端が上記洗浄槽１１の底板１ａに所定の高さで取り付けられた帯状部材４８ａを有し、この帯状部材４８ａの他端上面には上端にテーパ部４９ａが形成された所定長さの支持軸４９が立設されている。

上記後側支持体４８は、上記底板１ａに立設された支柱５１の上端に帯状部材５２の一端が取り付けられ、この帯状部材５２の他端上面には上端面にテーパ部５３ａが形成された短軸５３が設けられている。

上記支持軸４９のテーパ部４９ａと短軸５３のテーパ部５３ａとは、ほぼ同じ高さに位置しているとともに、これらのテーパ部に支持される半導体ウエハ１０の高さは上記可動部材１１に設けられた保持ローラ１２のＶ字状の保持溝１３の頂部よりも下側で、下側の斜面の下端から外れない範囲に位置している。

図１に示すように、ロボットのハンド６が半導体ウエハ１０を保持して洗浄槽１の出し入れ口２から内部に侵入し、支持機構７と対応する所定の位置で下降すると、図５に示すように半導体ウエハ１０の周辺部の４箇所が支持軸４９のテーパ部４９ａと短軸５３のテーパ部５３ａとに支持された状態で受け渡される。

その状態で、保持駆動手段８の一対の可動部材１１が接近方向に駆動されると、図７に鎖線で示すように、これら可動部材１１の保持ローラ１２のＶ字状の保持溝１３の下側の斜面に半導体ウエハ１０の外周縁が当接する。その状態で一対の可動部材１１がさらに接近方向に駆動されると、半導体ウエハ１０は保持溝１３の下側の斜面によって同図に実線で示すように押し上げられて支持軸４９と短軸５３とのテーパ部４９ａ，５３ａから上昇し、保持溝１３の頂部によって保持されることになる。

半導体ウエハ１０が保持ローラ１２の保持溝１３に保持された状態で、モータ３６が作動して保持ローラ１２が回転されれば、半導体ウエハ１０はその回転に連動して回転駆動されることになる。

図６と図１０（ａ），（ｂ）に示すように、一対の可動部材１１の逆ハの字状に分岐した部分の一方の内側面（一方のみ図示）にはそれぞれブロック５４が設けられ、各ブロック５４にはそれぞれスポンジなどの材料によって円錐台形状に形成された端面ブラシ５５が支軸５６によって回転自在に設けられている。

各端面ブラシ５５は、一対の可動部材１１が接近方向に駆動されて半導体ウエハ１０を保持ローラ１２によって保持したときに、その半導体ウエハ１０の外周面に圧接するようになっている。

したがって、半導体ウエハ１０を上記保持ローラ１２によって回転駆動すれば、上記半導体ウエハ１０は一対の端面ブラシ５５によって外周面が洗浄されるようになっている。

なお、一方の可動部材１１と他方の可動部材１１とに設けられる端面ブラシ５５は図１０（ａ），（ｂ）に示すように一対の可動部材１１の保持ローラ１２の方向と同様、上下方向が逆向きになっている。

図１に示すように、上記洗浄槽１内の上記保持駆動手段８よりも内方には上部ツールユニット６１と下部ツールユニット６２が配設されている。上記上部ツールユニット６１は図１１乃至図１３に示すように構成されている。すなわち、上部ツールユニット６１は図１１と図１２に示すように上部アーム６３を有する。この上部アーム６３は中空状に形成されていて、その先端部の下面には第１の取付孔６４が形成されている。この第１の取付孔６４には支持部材６５が設けられ、この支持部材６５には回転軸６６の中途部が軸受６７によって回転自在に支持されている。

上記回転軸６６の上端部は上部アーム６３の内部空間６３ａに突出し、その突出端部には従動プーリ６８が嵌着されている。回転軸６６の下端部には取付部７０が取り付けられ、この取付部７０には押えフランジ６９が着脱自在に螺合されていて、この押えフランジ６９によって洗浄ツールとしてのスポンジ製の上部洗浄ブラシ７１が保持されている。

上記上部アーム６３の他端部の下面には第２の取付孔７２が形成されている。この第２の取付孔７２には従動筒体７３の上端部が嵌合接続されている。この従動筒体７３の下端には駆動筒体７４の上端がねじ７５によって分解自在に連結されている。

上記駆動筒体７４は洗浄槽１の底板１ａ及びベース板３３部に形成された第２の通孔７６から外部に突出されている。この駆動筒体７４には駆動軸７７が挿通され、この駆動軸７７は上下端部がそれぞれ軸受７８によって回転自在に支持されている。駆動軸７７の上端には係合溝７７ａが形成され、この係合溝７７ａには上記従動筒体７３に挿通された従動軸７９の下端部に径方向に貫通して設けられた係合ピン８１が着脱自在に係合している。

上記従動軸７９の上下端部は上記従動筒体７３に設けられた軸受８２によって回転自在に支持されている。したがって、駆動筒体７４と従動筒体７３とを連結したねじ７５を外せば、従動筒体７３、従動軸７９およびアーム６３を分解することができるようになっている。

上記第２の通孔７６の周辺部には環状壁８３が立設され、上記従動筒体７３の下端部には上記環状壁８３の周囲を覆うスカート部８４が設けられ、これらによってラビリンス構造をなしている。したがって、洗浄槽１内の処理液が上記第２の通孔７６から外部に流出するのが防止されるようになっている。

上記駆動筒体７４の洗浄槽１の外底部に突出した中途部には従動歯車８４が外嵌固定され、下端部は軸受８５を介して筒状の受け体８６によって回転自在に支持されている。上記受け体８６は図１３に示すように側面形状がＬ字状をなした上下可動部材８７に取り付けられている。

上記受け体８６の下端には回転モータ８８が設けられ、この回転軸８９はカップリング９１を介して上記駆動軸７７の下端に連結されている。この駆動軸７７に連結された上記従動軸７９の上端部は上部アーム６３の内部空間６３ａ内に突出し、そこには駆動プーリ９２が嵌着されている。この駆動プーリ９２と上記回転軸６６に設けられた従動プーリ６８とにはベルト９３が張設されている。

したがって、上記回転モータ８８が作動すると、その回転が駆動軸７７、従動軸７９及びベルト９３を介して上記回転軸６６に伝達されるから、この回転軸６６に設けられた上部洗浄ブラシ７１が回転駆動されることになる。

図１１に示すように上記上下可動部材８７には、上記受け体８６の側方に揺動駆動源９４が設けられている。この揺動駆動源９４はモータと減速機とが一体化されていて、その出力軸９５には上記従動歯車８４に噛合する駆動歯車９６が取り付けられている。

したがって、揺動駆動源９４が作動して駆動歯車９６が回転すれば、その回転が従動歯車８４を介して駆動筒体７４に伝達されるから、この駆動筒体７４に連結された従動筒体７３を介して上部アーム６３が水平方向の揺動駆動されることになる。

上記駆動歯車９６には回転板９７が取り付けられ、この回転板９７の回転角度は図１２に示すように周方向に所定間隔で配置された一対の検出器９８によって検出される。したがって、上記検出器９８の検出信号で、上記上部アーム６３の揺動角度が制御されるようになっている。つまり、揺動角度の制御は揺動駆動源９４にサーボモータを用い、そのサーボモータのパルス信号で行うようになっており、一対の検出器９８はそれぞれの方向への揺動の限界角度を検出する。更に、揺動の位置は図示しないアブソリュートエンコーダにて位置決めされるようになっている。

図１２と図１３に示すように、上記洗浄槽１の底部に設けられたベース板３３には固定部材１０１が上記上下可動部材８７と板面を平行に離間させて垂設されている。この固定部材１０１の上記上下可動部材８７と対向する一方の板面には、幅方向中央部に軸線を垂直にした駆動ねじ１０２が上下端部を軸受１０３によって回転自在に支持されて設けられている。この駆動ねじ１０２にはナット体１０４が螺合されている。このナット体１０４は上記上下可動部材８７に設けられた取付部８７ａに回転不能に取り付けられている。

上記駆動ねじ１０２の下端部には従動プーリ１０５が嵌着されている。上記固定部材１０１の他方の板面には上下用モータ１０６が設けられている。この上下用モータ１０６の回転軸１０７には駆動プーリ１０８が嵌着されている。この駆動プーリ１０８と上記従動プーリ１０５とにはベルト１０９が張設されている。

図１２に示すように、上記固定部材１０１の上記上下可動部材８７と対向する一方の板面の幅方向両端部にはレール１１１が上下方向に沿って設けられている。このレール１１１には上記上下可動部材８７に設けられたガイド１１２がスライド自在に係合している。

したがって、上記上下用モータ１０６が作動して駆動ねじ１０２が回転駆動されれば、この駆動ねじ１０２に設けられたナット体１０４が上下方向に移動するから、その移動に上下可動部材８７を介して駆動筒体７４および従動筒体７３を介して上部アーム６３が上下駆動されることになる。

上記上下可動部材８７の一側には検知プレート１１３が上下方向に沿って設けられ、上記固定部材１０１には上記検知プレート１１３を介して上記上下駆動部材８７の上下方向の移動量を検出する検出器１１４が設けられている。それによって、上記上部アーム６３の上下方向の移動量、つまり上部洗浄ブラシ７１の上下方向の移動量を検出制御できるようになっている。つまり、検出器１１４は上限、下限、原点センサであり、上下用モータ１０６はサーボモータを使用し、上下方向の移動量を制御している。

なお、上記駆動筒体７４には、図１１に示すように一端を従動筒体７３の内部空間に連通させ、他端を外部に連通させた吸引路１１５が形成されている。この吸引路１１５の他端には管体１１６が接続され、この管体１１６は図示しない吸引ポンプに接続されている。

したがって、上記吸引ポンプの吸引力は、上部アーム６３の内部空間６３ａおよび上部アーム６３の先端部に取り付けられた支持部材６５の下端側に連通孔６５ａを介して作用するから、支持部材６５の回転軸６６を支持した部分や上部アーム６３の内部空間６３ａで発生する塵埃が外部に流出するのが防止できるようになっている。

一方、上記下部ツールユニット６２は図１４乃至図１６に示すように下部アーム１２１を有する。この下部アーム１２１の一端部の上面には下部洗浄ブラシ１２２が設けられている。この下部洗浄ブラシ１２２の取付構造は上記上部洗浄ブラシ７１と同様であるので、同一部分には同一記号を付して説明を省略する。

上記下部アーム１２１の他端部の下面には上部アーム６３と同様、第２の取付孔７２が形成されていて、そこには上部アーム６３の従動筒体７３に比べて短尺な従動筒体７３ａを介して駆動筒体７４がねじ７５によって分解自在に連結されている。

上記下部洗浄ブラシ１２２を回転駆動するための機構、及び下部アーム１２１を揺動駆動及び上下駆動するための機構は、上記上部アーム６３の場合と同じ構成であるから、同一部分には同一記号を付して説明を省略する。

図１乃至図３に示すように、上記保持駆動手段８の一対の可動部材１１の保持ローラ１２によって保持された半導体ウエハ１０の上面と下面とのほぼ中央部に対向する位置には、上部洗浄ノズル１２４および下部洗浄ノズル１２５がそれぞれ配置されている。各ノズル１２４，１２５は、ロッド１２６の先端にこのロッド１２６の軸方向に対して角度調整自在に設けられている。上記ロッド１２６の基端部は、洗浄槽１の内底部の前端側に立設されたスタンド１２７に長さ調整自在かつ周方向の回転角度の調整自在に取り付けられている。

上記上部洗浄ノズル１２４および下部洗浄ノズル１２５には純水や薬液などの処理液が供給される。したがって、保持駆動手段８に保持された半導体ウエハ１０の上面と下面とにはそれぞれ処理液を供給できるようになっている。

上記上部アーム６３と下部アーム１２１とが揺動駆動源９４によって図１に実線と鎖線とで示す範囲で揺動駆動されることで、上部洗浄ブラシ７１と下部洗浄ブラシ１２１とは半導体ウエハ１０の上面と下面とで同図に矢印で示す軌跡で移動する。各ブラシ７１，１２１は揺動とともに上下方向にも駆動される。

つまり、半導体ウエハ１０の上面と下面とに処理液を供給しながらこれら各面から離れた状態で半導体ウエハ１０の中心部に移動し、その位置で上部洗浄ブラシ７１は下降し、下部洗浄ブラシ１２２は上昇して半導体ウエハ１０の上面と下面とに接触する。その状態で半導体ウエハ１０の径方向外方に沿って移動し、その周縁から外れる位置まで移動することで、上面と下面とを洗浄することになる。

洗浄に際しての各洗浄ブラシ７１，１２２の動きは種々設定可能で、たとえば半導体ウエハ１０の上面と下面とに接触した状態でこの半導体ウエハ１０の中心部と周縁部との間で径方向に沿う揺動を繰り返して行うようにしてもよい。

上記各洗浄ブラシ７１，１２２の揺動の延長線上で、各ツールユニット６１，６２よりも洗浄槽１の前後方向内方にはブラシ洗浄装置１３１が配設されている。このブラシ洗浄装置１３１はツール洗浄部材１３２を有する。

上記ツール洗浄部材１３２は、図１７に示すように上面と下面とがそれぞれ多数の凸部と凹部を有する凹凸面１３３に形成されていて、支持架台１３４によってその上下の凹凸面１３３に各洗浄ブラシ７１，１２２が接触可能な高さとなるよう支持されている。各洗浄ブラシ７１，１２２とツール洗浄部材１３２との高さの関係は図４に示す。

上記ツール洗浄部材１３２には純水などの洗浄液が供給される流路１３５が形成されている。この流路１３５からは上記ツール洗浄部材１３２の上面に連通する第１の分岐路１３６ａと、下面に連通する第２の分岐路１３６ｂとが分岐されている。それによって、ツール洗浄部材１３２の上面と下面とから洗浄液を流出させることができるようになっている。

ツール洗浄部材１３２の上面と下面とに上部洗浄ブラシ７１と下部洗浄ブラシ１２２とをそれぞれ接触させて回転させた状態で、その上面と下面とから洗浄液を流出させれば、上記各洗浄ブラシ７１，１２２に付着した汚れを洗浄除去することができる。上記ツール洗浄部材１３２の上下面が凹凸面１３３に形成されていることにより、その洗浄効果を高めることができる。

しかも、上記ツール洗浄部材１３２は各洗浄ブラシ７１，１２２の揺動運動の延長線に設けられている。そのため、洗浄ブラシ７１，１２２が半導体ウエハ１０の上面と下面とを洗浄し、その半導体ウエハ１０を洗浄槽１から取出して未洗浄の半導体ウエハ１０に交換するときの待機時に上記各洗浄ブラシ７１，１２２を洗浄することができる。つまり、洗浄ブラシ７１，１２２を洗浄するために、専用の処理時間を設けなくてすむから、半導体ウエハ１０の洗浄処理のタクトタイムを長くするということがない。

つぎに、上記構成の処理装置によって半導体ウエハ１０を洗浄処理する場合に付いて説明する。保持駆動手段８の一対の可動部材１１を離間させた状態で、処理槽１の出し入れ口２を開放し、未処理の半導体ウエハ１０が保持されたロボットのハンド６を内部に水平に侵入させる。

上記ハンド６が所定の位置まで侵入したならば、そのハンド６を下降させることで、ハンド６に保持された半導体ウエハ１０が支持機構７のそれぞれ一対の前側支持体４７と後側支持体４８とのテーパ部４９ａ，５３ａによって支持される。その状態で一対の可動部材１１を接近方向に駆動することで、各可動部材１１に設けられた保持ローラ１２のＶ字状の保持溝１３によって上記半導体ウエハ１０の径方向両端部が係合保持される。それと同時に半導体ウエハ１０は上記保持溝１３の下側の斜面によってわずかに上方へ持ち上げられるから、保持ローラ１２で保持するだけで、支持機構７から浮き上がらせることができる。

半導体ウエハ１０を支持機構７に支持するようにしたことで、その高さ位置を精密に位置決めすることができる。そのため、支持機構７に支持された半導体ウエハ１０を保持駆動手段８の一対の可動部材１１に確実に受け渡すことができる。つまり、半導体ウエハ１０の受け渡しはロボットのハンド６から保持駆動手段８の可動部材１１へ直接行うこともできるが、その場合ハンド６の上下方向に位置決め精度に誤差があると、受け渡しが確実に行うことができない場合がある。

しかしながら、上述したごとく支持機構７を介して受け渡すようにしたことで、その受け渡しを確実に行うことができる。しかも、一対の可動部材１１で半導体ウエハ１０を挟持することで、その半導体ウエハ１０を支持機構７から浮き上がらせることができるため、半導体ウエハ１０の挟持と上昇とを同時に行うことができる。

このようにして、一対の可動部材１１でウエハ１０を挟持したならば、上部洗浄ノズル１２４と下部洗浄ノズル１２５とから半導体ウエハ１０の上面と下面に向けて処理液を噴射する。

それと同時に、上部ツールユニット６１と下部ツールユニット６２とを作動させて上部アーム６３に設けられた上部洗浄ブラシ７１で半導体ウエハ１０の上面を洗浄し、下部アーム１２１に設けられた下部洗浄ブラシ１２２によって半導体ウエハ１０の下面を洗浄する。

つまり、各洗浄ブラシ７１，１２２を半導体ウエハ１０の上面及び下面と離反させた状態でその半導体ウエハ１０の中心部まで移動させたならば、上部洗浄ブラシ７１を下降させて半導体ウエハ１０の上面に接触させる。同様に、下部洗浄ブラシ１２２を上昇させて半導体ウエハ１０の下面の中心部に接触させる。そして、これら洗浄ブラシ７１，１２２を径方向中心部から外周部に向って移動させることで、半導体ウエハ１０の上下面をそれぞれ洗浄する。

各洗浄ブラシ７１，１２２の半導体ウエハ１０の径方向に沿う移動は一回でもよいが、複数回繰り返して行うようにしてもよい。

このようにして、半導体ウエハ１０の上面と下面との洗浄を終えたなら、各洗浄ブラシ７１，１２２をこれらの揺動運動の延長線上に位置するブラシ洗浄装置１３１のツール洗浄部材１３２の上面と下面に回転させた状態で接触させるとともに、その上面と下面とから洗浄液を流出させる。それによって、半導体ウエハ１０を洗浄することで汚れた各洗浄ブラシ７１，１２２を清浄化することができる。

各洗浄ブラシ７１，１２２の清浄化と同時に洗浄槽１内からは洗浄された半導体ウエハ１０が取出され、未洗浄の半導体ウエハ１０が供給される。つまり、洗浄ブラシ７１，１２２の清浄化は、洗浄された半導体ウエハ１０を取出し、未洗浄の半導体ウエハ１０を供給する作業と同時に行うことができるから、全体のタクトタイムを長くするようなことがない。

しかも、上記ツール洗浄部材１３２は上下面が凹凸面１３３に形成され、その上下面から洗浄液を流出させることができるようにしているので、１つのツール洗浄部材１３２で一対の洗浄ブラシ７１，１２２を同時に清浄化することができる。つまり、ブラシ洗浄装置１３１をコンパクトに構成することができる。

上記保持駆動手段８と各ツールユニット６１，６２は洗浄槽１内に突出した部分を洗浄槽１の外底部に設けられた部分と分解できる構成となっている。そのため、保持駆動手段８においては可動部材１１を取り外してその保守点検を容易に行うことができ、各ツールユニット６１，６２においては上部アーム６３と下部アーム１２１との保守点検を容易に行うことができる。

保持駆動手段８の保持ローラ１２を回転駆動するモータ３６及び可動部材１１を接離方向に駆動する駆動シリンダ４２を洗浄槽１の外底部に設けるようにした。モータ３６や駆動シリンダ４２は可動部分を有するから塵埃が発生し易いが、これらを洗浄槽１の外部に設けたことで、塵埃が発生しても、洗浄された半導体ウエハ１０に付着するのを防止することができる。

同様に、各ツールユニット６１，６２を駆動する回転モータ８８、揺動駆動源９４および上下用モータ１０６も洗浄槽１の外部に設けるようにしたから、これらの可動部分で発生する塵埃が洗浄された半導体ウエハ１０に付着するのも防止することができる。

図１８（ａ），（ｂ）はこの発明の他の実施の形態を示す。この実施の形態は、上部ツールユニット６１の上部アーム６３には上部洗浄ブラシ７１を設け、下部ツールユニット６２の下部アーム１２１には下部洗浄ブラシ１２２に代わり超音波ノズル１７１を設けるようにした。超音波ノズル１７１はその内部に供給された処理液に超音波振動を付与して噴射するもので、その超音波によって半導体ウエハ１０に付着した塵埃を除去することができる。

上記上部洗浄ブラシ７１と超音波ノズル１７１とを半導体ウエハ１０の径方向に沿って揺動させる場合、これらが半導体ウエハ１０の上面と下面との径方向における同じ位置を洗浄するよう揺動角度を同じにするか、図１８（ｂ）に矢印で示すように超音波ノズル１７１を上部洗浄ブラシ７１よりも移動方向に対してわずかに先行させて移動させる。

さらに、超音波ノズル１７１から半導体ウエハ１０の下面に噴射される洗浄液に付与された超音波の一部が上記半導体ウエハ１０の下面から上面側へ最も透過し易いよう、上記超音波ノズル１７１の角度を設定する。

そのような状態で半導体ウエハ１０を洗浄すると、半導体ウエハ１０の下面は超音波振動が付与された処理液によって洗浄され、上面は上部洗浄ブラシ７１によって洗浄される。半導体ウエハ１０の上面の上部洗浄ブラシ７１による洗浄部位は、上部洗浄ブラシ７１によって洗浄するときあるいは洗浄する直前に下面側から透過した超音波が作用してその部位に付着した塵埃を板面から浮遊させる。

それによって、上部洗浄ブラシ７１による半導体ウエハ１０の上面の洗浄効果を向上させることができる。

１…処理槽、２…出し入れ口、８…保持駆動手段、１０…半導体ウエハ（基板）、６１…上部ツールユニット、６２…下部ツールユニット、７１…上部洗浄ブラシ（洗浄ツール）、１２２…下部洗浄ブラシ（洗浄ツール）、１２４…上部洗浄ノズル（処理液供給手段）、１２５…下部洗浄ノズル（処理液供給手段）。

Claims

基板を処理液によって洗浄処理する処理装置において、
処理槽と、
この処理槽内に設けられ上記処理槽内に搬入された基板を保持してこの基板を回転駆動する保持駆動手段であって、互いに接近、離反方向に駆動可能とされる一対の可動部材を有し、各可動部材の対向位置には上記基板の外周縁を保持する複数の保持ローラを有し、この保持ローラを介して上記基板を回転駆動する保持駆動手段と、
この保持駆動手段に保持された基板の板面に向けて処理液を供給する処理液供給手段と、
上記処理槽内に配置され、先端部に上記基板の上面を洗浄する上部洗浄ツールが設けられた上部アームを有する上部ツールユニットと、
上記処理槽内に配置され、先端部に上記基板の下面を洗浄する下部洗浄ツールが設けられた下部アームを有する下部ツールユニットと、
上記上部アームと上記下部アームを、上記上部洗浄ツールと上記下部洗浄ツールが上記基板上を移動するように揺動駆動する駆動手段とを具備し、
上記一対の可動部材において、一方の可動部材と他方の可動部材とは上記保持ローラが設けられた一側面を上下逆方向に向けて配置されていることを特徴とする基板の処理装置。
上部洗浄ツールと下部洗浄ツールとのどちらか一方は上記基板の板面に接触する洗浄ブラシで、他方は処理液に超音波振動を付与して噴射する超音波ノズルであることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。