JPH065575A

JPH065575A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JPH065575A
Application number: JP4159032A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Sakuma; 明彦佐久間
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】摩擦によって基板を洗浄する際、基板を均一
に洗浄し、洗浄効果を向上させる。【構成】基板洗浄部は基板２４を垂直方向に移動及び
振動可能なアーム２３とプレート状のスクラブ材１９と
スクラブ材１９を水平方向に振動可能な駆動装置３５と
を有する。スクラブ材１９には斜め方向に並んだ溝を有
している。洗浄時には、基板２４とスクラブ材１９との
両方を振動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板洗浄装置に関し、特
に半導体デバイス、液晶用基板等の各種基板の洗浄に好
適な基板洗浄装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の装置は、図４に示すよう
な構造であった。図４において、基板洗浄装置はブラシ
洗浄部１と超音波洗浄部２と乾燥部３で構成されてい
る。ブラシ洗浄部１は前洗浄用スプレーノズル４とブラ
シ洗浄用スプレーノズル５とブラシ６とを有している。
ここでブラシ６は円筒状のローラにナイロン等を放射状
に植毛した一対のブラシである。そしてブラシ洗浄用ス
プレーノズル５からのアンモニア水等の薬液を噴射しな
がら基板２４上に付着した異物を一方向に掻き出すよう
にこのブラシを回転させていた。次に、超音波洗浄部２
において、超音波洗浄を浸漬方式を用いて行っていた。
浸漬方式は純水の入った超音波洗浄槽８をその下部に設
けられた超音波振動子９により高周波で振動させ、この
超音波洗浄槽８に被洗浄基板を漬けることにより洗浄を
行うものである。具体的には超音波洗浄槽８内の水の分
子を振動させ、この分子の振動により異物を除去するも
のである。その後、超音波洗浄部に設けられた純水スプ
レーノズル７から噴出される純水で基板２４を仕上げ洗
浄する。そして最後の乾燥部３でＩＰＡ（イソプロピル
アルコール）を用いて乾燥を行っていた。

【０００３】又、前洗浄や仕上げ洗浄で用いる高圧水噴
射や超音波洗浄の技術も過去に提案されているが、その
殆どは単独に用いられるものであり、さらに双方を併用
してもブラシ洗浄槽１と超音波洗浄槽２とが別体に設け
られているものが殆どだった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、ロール状ナイロンブラシの一方向回転動作
によってブラシスクラブ洗浄を行うものであった。この
ため、一方向のみについて有効な洗浄が行われ、方向に
よっては十分な洗浄効果が得られなかった。つまり、洗
浄効果に異方性が生じてしまうという問題点があった。

【０００５】またブラシの材質がナイロンであることか
らブラシかすが発生するという問題があった。またブラ
シ洗浄部における純水スプレーで行う前洗浄が水道圧と
いう低圧によるものであったため殆ど洗浄効果が得られ
なかった。さらに超音波洗浄による仕上げ洗浄が浸漬式
であった。このため洗浄により基板から除去された異物
が槽内に残存して槽から再汚染物される危険性を含んで
いた。

【０００６】また従来は乾燥工程にアンモニア等の薬液
を用いていたため、その取扱いが不便であり、また装置
が２つの洗浄槽を有していたため、全体が大型化してい
るといった問題点があった。また従来の洗浄法において
は、高圧水及び超音波重畳水の噴射、並びにブラシスク
ラブを行う際に静電気が発生する等の問題があり、且つ
これらのみでは最終的に異物が零の清浄面を達成するこ
とは非常に困難であった。

【０００７】そこで本発明は上記のような従来の問題点
に鑑みてなされたもので、被洗浄物の表面を均一に洗浄
することを目的とする。また、装置がコンパクトに構成
され、能率よく汚染異物を除去し、再汚染の心配をする
ことなく清浄な表面を達成することをができる基板洗浄
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的の為に本発明で
は、板状の基板（２４）に付着した異物を摩擦により除
去する基板洗浄装置において、高圧を加えた水を噴射す
る高圧洗浄部（１６）と；基板を所定の第１方向に移動
及び振動させる第１駆動手段（２３、２５）と；第１方
向に対して斜め方向に並んだ縞状の溝を有するプレート
状のスクラブ材（１９）を前記基板の表面とほぼ平行な
面内で第１方向に対してほぼ垂直な方向に振動させる第
２駆動手段（３５）と；超音波を重畳させた水を噴射す
る超音波洗浄部（１４、１５）とを同一洗浄槽に設け、
基板の第１方向の振動と前記スクラブ材の前記第２方向
の振動とにより前記基板をほぼ均一に洗浄することとし
た。

【０００９】

【作用】本発明における洗浄装置は薬液を一切使用しな
いため、扱い等の不便さは解消される。装置全体は洗浄
槽と乾燥槽との２槽から構成されるため、従来の３槽の
装置と比べてコンパクト化が成される。前洗浄には高圧
水を噴射するため、特に付着力の強い異物でなければ、
これによって効果的に除去され、かなり清浄な表面状態
で次のブラシ洗浄へ基板を引き渡すことができる。ブラ
シ洗浄は上下に振動する被洗浄物と左右に振動するブラ
シとの相関によって基板表面を均一、且つ効果的に洗浄
することができる。また、ブラシの基板に対する接触面
は斜め縞模様の凹凸状となっているため、ブラシの左右
方向振動幅をどんなに小さくしても、基板全面を余す所
なく均一に洗浄できる。またブラシの材質としてはポリ
ビニルホルマールを採用するため、ナイロンブラシのよ
うなブラシかすの生じる可能性がない。仕上げ洗浄に
は、超音波を重畳させた水をノズルから噴射させて行う
方式であるため、従来の浸漬方式の如き再汚染の可能性
が解消される。

【００１０】

【実施例】本発明による洗浄装置の一実施例を以下図面
を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による洗
浄装置の全体概略図であり、図２は洗浄槽の詳細構成と
搬送手段とを示す図であり、図３はブラシの形状を表し
ている。レチクルやマスク等の基板２４は不図示の収納
部に収納されている。収納部と洗浄槽１２と乾燥槽１３
はＸ方向に直線状に配置されており、不図示の搬送手段
により基板２４は収納部、洗浄槽１２、乾燥槽１３の順
番で搬送される。その後基板２４は乾燥槽１３から収納
部に再び戻される。この搬送の間、基板２４はその表面
がＸ方向にほぼ平行となるように搬送され、基板２４に
ごみが付着するのを極力押さえている。本実施例では洗
浄部では基板２４の向きを９０°回転させて、洗浄が行
われる。

【００１１】さて図１において、洗浄槽１２は超音波ノ
ズル１４、超音波振動子１５、高圧スプレーノズル１
６、ブラシ洗浄スプレーノズル１７とを有しており、夫
々は遮蔽板１８によって区画して配置されている。遮蔽
板１８は洗い流した異物や洗浄水が各洗浄部を汚染した
り、基板に際付着するのを防止するためのものである。
ブラシ洗浄スプレーノズル１７の下にはブラシ１９が配
置されており、基板２４上に付着した異物をブラシ１９
により洗浄する。ブラシ１９は駆動装置３６によりＸ方
向（図１紙面左右方向）に移動可能であり、また駆動装
置３５（図２）によりＺ（図１紙面垂直方向）に振動可
能である。なお、このブラシ１９はブラシ洗浄が行われ
ている時のみ互いの間隔が狭まるように、駆動装置３６
によって制御されており、その時以外は図１の点線で示
した待機位置２０にあるので、ブラシ洗浄以外の洗浄に
よって除去される異物から汚染されることはない。ま
た、基板２４が進入していない時に互いのブラシを互い
に反対方向に移動するように擦り合わせてセルフクリ−
ニングすることも可能である。

【００１２】基板２４は駆動装置２５（図２）によりＹ
方向に移動可能であり、スプレーノズル１６、ブラシ洗
浄スプレーノズル１７、ブラシ１９、超音波ノズル１４
の順番で各場所において処理されるように洗浄槽１２内
を移動する。洗浄槽１２はその下部の形状は洗浄に使用
された純水を集めやすいように傾斜状に形成されてお
り、洗浄槽１２の下部には不図示の排水口が設けられて
いる。

【００１３】また、図１の乾燥部１３には温純水２１が
入った乾燥槽１２が設けられている。基板２４は不図示
の駆動系によりＸ方向にも移動可能である。本実施例で
は洗浄後基板２４をこの乾燥槽１２に浸して、不図示の
駆動系により所定の速度で引き上げるという温純水引き
上げ法を採用している。これにより、ＩＰＡ等の薬品を
使わないクリーンな洗浄が実現できる。

【００１４】図２において、基板２４はアーム２３によ
ってその端部を保持される。そしてアーム２３は主制御
系１００により制御される駆動装置２５によってＹ方向
に移動及び振動可能となっており、基板２４をＹ方向に
移動及び振動可能である。駆動装置２５はモータ等から
なる駆動部であり、主制御系１００により制御される。
純水供給装置３３から供給される純水は帯電防止装置３
２を介して超音波ノズル１４と加圧装置３０とブラシ洗
浄用の水を噴射するノズル３１との夫々に供給される。
帯電防止装置３２は純水供給装置３３から供給される純
水にＣＯ₂或いはＯ₃（オゾン）を溶け込ますことによ
り、純水の比抵抗を低下させている。

【００１５】これにより、静電気の発生を押さえること
ができ、静電破壊や異物の再付着を防止することができ
る。帯電防止装置３２から加圧装置３０に供給された純
水は、加圧装置３０によって例えば１０〜３０Ｋｇｆ／
ｃｍ²に加圧された高圧水となってスプレーノズル１６
から噴射され、基板２４の表面を洗浄する。

【００１６】次にブラシ洗浄においては、帯電防止装置
３２を介してブラシ洗浄スプレーノズル１７から噴射さ
れる水が洗浄液として基板２４に供給され、ブラシ１９
の移動によって基板２４は洗浄される。ブラシ１９は駆
動装置３５によってＺ方向（図１の紙面垂直方向、図２
の紙面左右方向）に移動可能となっている。駆動装置３
５はモータ等の駆動部とブラシ１９を移動させるための
可動部とからなり、主制御系１００により制御される。
ブラシ１９は２つのブラシ１９ａ、１９ｂの２つ一組で
構成され、基板２４の両面を洗浄可能となっている。こ
の際、ブラシ１９ａ、１９ｂは互いに逆方向に振動する
（互いの位相が異なるように振動する）。これは２つの
ブラシ１９ａ、１９ｂの夫々が基板２４に与えるベクト
ル和を零として、装置および基板２４に一方向の力が加
わらないようにするためである。

【００１７】次に図３にブラシ１９の構造の概略を示
す。図３（ａ）はブラシ１９の正面図、図３（ｂ）ブラ
シ１９の側面図を示している。ブラシ１９は図１のＺ方
向もしくはＹ方向）に対して斜め縞状の凹凸部（溝）を
有するプレート状ブラシである。ブラシ１９の材質は例
えばベルクリンを採用している。従って、ナイロンブラ
シのようなブラシかすの生じる可能性がない。本実施例
ではブラシ１９の大きさは基板２４の大きさとほぼ等し
いか少し大きくしてある。

【００１８】基板２４の洗浄範囲はブラシ１９と基板２
４との相対位置関係によって定められる。Ｚ方向の洗浄
範囲はブラシ１９のＺ方向の振動範囲によって定めら
れ、Ｙ方向の洗浄範囲は基板２４のＹ方向の振動範囲に
よって定められる。本実施例では基板２４はブラシ１９
から完全に離脱する振幅（例えば基板２４の大きさ程度
の振幅）で振動する。これらの振動範囲はブラシ１９が
搬送アーム２３にぶつからないように制御される。基板
２４は駆動装置２５により上下方向に振動し、ブラシ１
９は駆動装置３５によりＺ方向（図２紙面左右方向）に
振動する。基板２４、ブラシ１９の夫々の振動量や基板
２４の移動量は主制御系１００により制御される。

【００１９】超音波ノズル１４から射出される純水に超
音波を重畳させることができる。超音波振動子１５は超
音波発振器２８により振動される。これらにより、図４
のように超音波洗浄槽を別に設けることなく、超音波洗
浄を行うことができる。ここでは、このような仕上げ洗
浄には８００ＫＨｚ程度以上の高周波の超音波重畳水の
噴射方式を用いた。また、超音波ノズル１４の噴射口を
ノズルの幅が基板より広いバー状とすることにより基板
前面を一度に洗浄することが可能となる。このような構
成とすることにより、従来の浸漬方式の如き再汚染の可
能性が解消される。

【００２０】尚、主制御系１００は超音波発振器２８と
純水供給装置３３、駆動装置３６とも含め、装置全体を
制御する。次に本発明による基板の洗浄動作について図
１を参照して説明する。まず前洗浄として、高圧スプレ
ーノズル１６からの加圧された純水を基板２４に噴射す
る。この前洗浄工程では高圧水を噴射するため、特に付
着力の強い異物以外の異物は効果的に除去される。そし
て、かなり清浄な表面状態で次のブラシ洗浄へ基板を引
き渡すことができる。

【００２１】次に基板２４は下方に移動し、ブラシ洗浄
を行う。基板２４が所定の位置に位置決めされると、基
板２４は駆動装置２５によって上下（Ｙ方向）に移動す
る基板２４と紙面垂直方向（Ｚ方向）に移動するブラシ
１９との相関によって基板表面を均一、かつ効果的に洗
浄することができる。このとき、ブラシ１９の溝はブラ
シ１９の振動方向及び基板２４の振動方向に対して傾い
ているので洗浄された異物と洗浄に使用された水とを溝
に沿って洗い出すことができる。ブラシ１９の溝を斜め
に設け、基板２４とブラシ１９とを移動させることによ
り、ブラシ１９の表面が基板２４に当たらない部分が無
くなり均一な洗浄が実現できる。また、ブラシ１９の溝
を斜めに設けることにより摩擦力を効果的に伝えること
が可能となり、溝の方向が基板２４の振動ベクトルとス
クラブ材１９の振動ベクトルとのベクトル和の方向に対
してほぼ垂直な方向に近い程、摩擦力をより効果的に伝
えることができる。ここで、基板２４の振動ベクトルと
は基板２４の振動速度によって定まる摩擦力とその振動
方向とで定義される。また、スクラブ材１９の振動ベク
トルとはスクラブ材１９の振動速度によって定まる摩擦
力とその振動方向とで定義される。

【００２２】ブラシ１９の振動の周波数と基板２４の振
動の周波数とは必ずしも等しくする必要はなく、基板２
４の振動の周波数はブラシ１９の振動の周波数より小さ
くても構わない。次に仕上げ洗浄は、超音波を重畳させ
た水を超音波ノズル１４から噴射することにより行う。
これにより、浸漬方式の超音波洗浄の如き再汚染の弊害
が防止できる。

【００２３】次に基板２４は乾燥槽１３に搬送され、温
純水引き上げによる乾燥が実行される。以上の動作によ
り基板の洗浄が完了する。

【００２４】

【効果】以上のように本発明によれば、特有の形状を持
ったブラシを用いて、被洗浄物とブラシの相互の動きを
工夫することにより、洗浄面全域について洗浄効果の不
均衡を生ずることなく被洗浄物を洗浄できる。また、高
圧水並びに超音波洗浄重畳水噴射をそれぞれ、前洗浄、
仕上げ洗浄に組み合わせて用いることによって、より高
度な洗浄面を達成できる。

【００２５】また、薬液を使用していないため、クリー
ンで安全な洗浄装置を実現するとともに、洗浄槽が１槽
で構成されているため装置がコンパクト化できる。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【００２７】

【図１】本発明の一実施例による基板洗浄装置の全体構
成の概略を示す図である。

【００２８】

【図２】図１の装置の洗浄槽を説明する図である。

【００２９】

【図３】スクラブ材を説明する図である。

【００３０】

【図４】従来の基板洗浄装置を示す図である。

【００３１】

【符号の説明】

１４…超音波ノズル１５…超音波振動子１６…高圧スプレーノズル１７…ブラシ洗浄スプレーノズル１８…遮蔽板１９…ブラシ２３…アーム２４…基板２５、３５、３６…駆動装置２８…超音波発振器３０…加圧装置３２…帯電防止装置３３…純水供給装置１００…主制御系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状の基板に付着した異物を摩擦により除
去する基板洗浄装置において、高圧を加えた水を噴射する高圧洗浄部と；前記基板を所
定の第１方向に移動及び振動させる第１駆動手段と；前
記第１方向に対して斜め方向に並んだ縞状の溝を有する
プレート状のスクラブ材を前記基板表面とほぼ平行な面
内で前記第１方向に対してほぼ垂直な方向に振動させる
第２駆動手段と；超音波を重畳させた水を噴射する超音
波洗浄部とを同一洗浄槽に設け、前記基板の第１方向の振動と前記スクラブ材の前記第２
方向の振動とにより前記基板をほぼ均一に洗浄すること
を特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】前記溝の方向は前記基板の移動ベクトルと
前記スクラブ材の移動ベクトルとのベクトル和の方向に
対してほぼ垂直な方向であることを特徴とする請求項１
記載の基板洗浄装置。
【請求項３】前記高圧水もしくは超音波を重畳させた水
に二酸化炭素を溶解させ、その比抵抗を調整する比抵抗
調整部とを有することを特徴とする請求項１記載の基板
洗浄装置。
【請求項４】前記超音波を重畳させた水を噴射するノズ
ルの噴射口はバー状であることを特徴とする請求項１記
載の基板洗浄装置。
【請求項５】前記第２駆動手段は、前記基板表面とほぼ
垂直な方向に前記スラクブ材を移動可能であることを特
徴とする請求項１記載の洗浄装置。