JPH07335599A

JPH07335599A - 基板処理装置及び基板処理方法

Info

Publication number: JPH07335599A
Application number: JP6122830A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Niihara; 薫新原; Yasuhiro Kurata; 康弘倉田; Masashi Sawamura; 雅視澤村; Nobuyuki Hirai; 信行平井
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-22
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JP3118142B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板の洗浄効率を高め、短時間に基板を洗浄
することにある。【構成】基板処理装置は、対向配置された１対の把持
部８３，８４と、ブラシ部１２０と、ブラシ回転機構８
１と、ウエハ把持機構８０と、表面洗浄ノズル８２とを
備える。把持部８３，８４にはそれぞれウエハＷの周縁
に当接可能なローラ２０１，２０２と；ローラ２０２及
びこれを回転自在に支持する把持アーム８８をウエハＷ
方向に付勢するスプリング２０６と；ローラ２０１，２
０２及びスプリング２０６をウエハＷに対して進退させ
るエアシリンダ２０９，２１０とが設けられている。ブ
ラシ部１２０は、ウエハＷの裏面に当接可能で、ブラシ
回転機構８１によって回転される。ウエハ把持機構８０
は、ウエハＷをブラシ部１２０に対して揺動させる。表
面洗浄ノズル８２は、ウエハＷに対して洗浄液を供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板処理装置及び基板
処理方法、特に、基板収納部から取り出された基板を処
理する基板処理装置及び基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板及び液晶用やフォトマスク用
のガラス基板等の基板に対して洗浄処理等の基板処理を
行う基板処理装置として、特開平４−１６２４２６号公
報に開示された装置がある。この装置は、上下に多数の
ウエハを収納したカセットを載置するローダキャリア
と、ローダキャリア上の基板収納部から基板を取り出す
ローダ用搬送ロボットと、基板の表裏両面を同時に洗浄
する回転ブラシ機構と、洗浄後のウエハを回転させて乾
燥する回転乾燥機構とを備えている。

【０００３】この基板処理装置では、ローダキャリアに
載置された基板収納部からローダ用搬送ロボットが１枚
ずつ基板を取り出す。このとき、基板収納部及び基板は
清浄な空気にさらされている。ローダ用搬送ロボットで
取り出された基板は回転ブラシ機構により両端面を支持
され、表面と裏面との洗浄が同時に行われる。洗浄後の
ウエハは両端面が支持されたまま回転乾燥機構により回
転させられ乾燥される。乾燥が終了したウエハは、アン
ローダキャリア上に載置される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の構成では、
基板両面を同時に洗浄しているが、この場合には洗浄効
率が悪くなる。すなわち、裏面から除去されたパーティ
クルが表面に回り込んだり、表面から除去されたパーテ
ィクルが表面に再付着したりして洗浄効率が悪くなる。
洗浄効率を上げるためには裏面と表面とを別々に洗浄す
る必要が生じるが、裏面と表面とを別々に洗浄するため
にはウエハを表裏反転させる複雑な反転機構が必要にな
るばかりではなく、ウエハ反転に時間がかかり、基板洗
浄時間が長くなる。

【０００５】また、基板裏面の洗浄は、複数の把持爪を
有するウエハ把持機構によって基板周縁を把持し、この
状態で下方より回転ブラシを基板裏面に当接させて行わ
れる。したがって、把持爪によって保持されている基板
部分の洗浄が困難となり、基板裏面及び周縁にパーティ
クルが残存するおそれがある。本発明の目的は、基板の
洗浄効率を高め、短時間に基板を洗浄することにある。

【０００６】本発明のさらに他の目的は、特に基板裏面
の洗浄を確実に行うことにある。本発明のさらに他の目
的は、装置の構成を簡単にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る基板処理装
置は、基板保持手段と、ブラシと、回転手段と、揺動手
段と、洗浄液供給手段とを備えている。基板保持手段
は、円盤状の基板の周縁に当接可能なウエハエッジ当接
部と、ウエハエッジ当接部を基板方向に付勢する付勢手
段と、ウエハエッジ当接部及び付勢手段を基板に対して
進退させるウエハ保持・解除機構とを含む。ブラシは、
基板保持手段に保持された基板の一面に当接可能で、基
板主面に回転中心軸が交差するように配置されている。
回転手段は、基板保持手段に保持される基板とブラシと
を相対回転させる。揺動手段は、基板保持手段に保持さ
れる基板とブラシとを相対的に揺動させる。洗浄液供給
手段は、基板に対して洗浄液を供給する。

【０００８】ここで、ウエハ保持・解除機構は、一定時
間毎にウエハエッジ当接部及び付勢手段を基板に対して
後退させ、基板保持力を解除または減少するように構成
することができる。ブラシは、基板保持手段に保持され
る基板の下面に当接可能に構成することができる。

【０００９】また、ウエハエッジ当接部は、基板の周縁
に当接する複数のローラで構成することが可能である。
さらに水平方向に対設されたローラ支持部材をさら設
け、このローラ支持部材によってローラを回転自在に支
持するように構成することが可能である。ここでウエハ
エッジ当接部として設けられるローラは、基板の周縁に
当接する環状溝を有する構成であることが好ましい。

【００１０】また、ウエハエッジ当接部は、基板の周縁
に当接する当接面と、この当接面上方において基板中心
方向に向け突接された凸部とを有し、基板の下面全面が
下方に露出するように基板の周縁を把持する構成とする
ことができる。本発明に係る基板処理方法は、請求項１
に記載の基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
ブラシが基板の一面に当接した状態で、少なくとも回転
手段による基板とブラシの相対回転を行うとともに、ウ
エハ保持・解除機構により、ウエハエッジ当接部及び付
勢手段を基板に対して一定時間毎に後退させ、基板保持
手段の基板保持力を解除または減少する工程を含む。

【００１１】

【作用】本発明に係る基板処理装置では、基板保持手段
に設けられるウエハエッジ当接部によって円盤状の基板
を把持し、ブラシとの相対回転によって基板主面の洗浄
を行う。ウエハ保持・解除機構は、ウエハエッジ当接部
及び付勢手段を基板に対して進退させることが可能であ
るため、ウエハエッジ当接部による基板の保持力を解除
または減少すれば、ブラシと基板との当接面における摩
擦力がウエハエッジ当接部と基板との摩擦力に勝り、ブ
ラシの回転に伴って基板が回転する。従って、ウエハエ
ッジ当接部と基板との当接位置が未処理となることを防
止できる。

【００１２】ウエハ保持・解除機構によって一定時間毎
にウエハエッジ当接部及び付勢手段を基板に対して後退
させ基板保持力を解除または減少する構成とした場合に
は、基板保持力を解除または減少した時間内で、ブラシ
の回転に伴って基板が回転し、前述の作用が顕著とな
る。ブラシが基板保持手段に保持される基板の下面に当
接可能な場合には、基板の裏面及び周縁のパーティクル
の残存を防止することができる。

【００１３】ウエハエッジ当接部を基板の周縁に当接す
る複数のローラで構成した場合には、ブラシの回転に伴
って基板が円滑に回転し、上述した作用が一層顕著であ
る。水平方向に対設されたローラ支持部材を更に設け、
このローラ支持部材にローラが回転自在に支持されてい
る場合には、上述した作用が一層顕著である。また基板
の周縁に当接する環状溝をローラに設けた場合には、こ
の環状溝を用いて基板周縁を確実に保持することができ
る。

【００１４】ローラ支持部材が付勢手段より基板方向に
付勢されている構成とした場合には、常に適度な圧力で
基板を把持することができ、基板を把持する際にローラ
支持部材の移動ストロークを高精度に行う必要がなくな
る。ウエハエッジ当接部が、基板の周縁に当接する当接
面と、この当接面上方において基板中心方向に向け突設
された凸部とを有し、基板の下面全面が下方に露出する
構成である場合には、基板の下面を下方から洗浄するこ
とが容易であり、基板の裏面及び周縁のパーティクルの
残存を防止することが可能である。

【００１５】本発明に係る基板処理方法では、ブラシが
基板の一面に当接した状態で基板とブラシの相対回転を
行うとともに、基板保持手段の基板保持力を一定時間毎
に解除または減少する。このことにより、基板保持力が
解除または減少された一定時間内でブラシの回転に伴っ
て基板がブラシと同じ方向に回転される。従って、ウエ
ハエッジ当接部に当接していた基板の周縁が露出され、
基板の裏面や周縁に未処理の部分が残ることを防止でき
る。

【００１６】

【実施例】図１及び図２に示された本発明の一実施例と
しての基板処理装置は、半導体ウエハＷ（基板の一例）
に対する洗浄及び乾燥処理を行う。これらの図におい
て、基板処理装置は、カセットＣ（基板収納部の一例）
に収容された多数のウエハＷを純水中に浸漬する水中ロ
ーダ１と、カセットＣから取り出されたウエハＷの裏面
（下面）をブラシ洗浄する裏面洗浄装置２と、ウエハＷ
の表面（上面）をブラシ洗浄する表面洗浄装置３と、ウ
エハＷの水洗及び乾燥処理を行う水洗乾燥装置４と、処
理されたウエハＷを別のカセットＣに収容して排出する
ためのアンローダ５とがこの順に配置された構成となっ
ている。

【００１７】各ローダ１，５及び装置２〜４の間には、
多関節ロボット７を有する搬送装置６が配置されてい
る。この搬送装置６と各ローダ１，５及び装置２〜４の
間は、図示しないシャッタにより遮断され得る。また、
ローダ１及び装置２〜４，６には、純水供給装置８から
制御弁９を介して純水が供給される。ローダ１及び装置
２〜４，６からの排水は、排液回収装置１０により回収
される。

【００１８】水中ローダ１は、図３〜図６に示すよう
に、内部に純水を貯溜し、カセットＣを純水中に浸漬さ
せるための水槽１１と、カセットＣを水槽１１内で上下
動させるためのカセット昇降装置１２とを有している。
この昇降装置１２は、少なくとも、カセットＣを、カセ
ットＣ内に収納された最上段のウエハＷが完全に純水中
に浸漬する位置と、カセットＣ内に収納された最下段の
ウエハＷが純水中より浮上する位置との間で上下動させ
る。カセットＣは中空状であり、その図３右手前側に
は、収容されたウエハＷを出し入れするための開口１３
が形成されている。

【００１９】水槽１１は、合成樹脂製であり、カセット
Ｃの開口１３が対向配置される側面と逆側の側面（図４
左側）には上下位置を調節可能な堰１４が設けられてい
る。この堰１４により水槽１１内の液面の高さが決定さ
れる。また、水槽１１の底面においてカセットＣの開口
１３に近い部分には純水供給口１５が形成されており、
この供給口１５から純水が水槽１１に供給される。ま
た、供給された純水は堰１４から溢れて排出される。こ
のため、純水供給中においては、水槽１１内の少なくと
も液面付近でカセットＣの開口１３から奥側への水流が
形成される。また、水槽１１の一側面には、静電容量セ
ンサ１８を用いた液面計１７が配置されている。

【００２０】カセット昇降装置１２は昇降フレーム１９
を備えている。昇降フレーム１９は、上下に配置された
２本のガイド軸２０により上下移動自在に支持されてい
る。昇降フレーム１９の中央には、ボールナット２１が
配置されている。ボールナット２１は、上下に延びるボ
ールスクリュー２２に螺合している。ボールスクリュー
２２は、ガイド軸２０を支持するガイドフレーム２３に
より回転自在に支持されている。ボールスクリュー２２
は、下端に配置された歯付プーリ２４及び歯付ベルト２
５を介してモータ２６により回転駆動される。これによ
り、昇降フレーム１９が昇降駆動される。

【００２１】昇降フレーム１９の両側端には、ステンレ
ス製薄板部材からなる１対の昇降部材２７と、これに連
結する垂直部材３１とが配置されている。各垂直部材３
１の下端には合成樹脂製平板部材からなるカセット台３
２が取り付けられている。カセット台３２上には、カセ
ットＣの四隅を位置決めするための位置決め部材３３が
取り付けられている。

【００２２】また、各昇降部材２７の上端は繋ぎ部材３
０により連結されており、この繋ぎ部材３０の中央部に
は、カセットＣを水槽１１に浸漬する際にカセットＣの
浮き上がりを防止するための浮き上がり防止部材４４ａ
が配設されている。この浮き上がり防止部材４４ａは、
繋ぎ部材３０に固定された軸受部４５ａと、軸４６ａを
介して軸受部４５ａに回動自在に連結されたストッパー
４７ａとにより構成される。

【００２３】図２に示す搬送装置６において、搬送方向
上流側の３つの多関節ロボット７の上方には、図７及び
図８に示すように純水噴射用のノズル３４が設けられて
いる。このノズル３４は、多関節ロボット７に吸着保持
されたウエハＷに対して純水を噴霧し、ウエハＷの乾燥
を防止し、ウエハＷと空気との接触を抑えるためのもの
である。このノズル３４は、ウエハＷよりやや大きい径
のコーン状に純水を噴霧する。

【００２４】多関節ロボット７は、基板処理装置のフレ
ーム４０に取り付けられた垂直コラム４１と、垂直コラ
ム４１上で水平方向に回動自在に支持されたベース４２
と、ベース４２の先端で水平方向に回動自在に支持され
た搬送アーム４３とから構成されている。多関節ロボッ
ト７は、図７に実線で示す待機姿勢と、二点鎖線で示す
搬出姿勢と、点線で示す搬入姿勢とをとり得る。待機姿
勢は搬送アーム４３がベース４２上に折り込まれた姿勢
である。搬出姿勢は、ベース４２が待機姿勢から図７の
反時計回りに９０°旋回し、ベース４２と搬送アーム４
３とが一直線上に延びて配置された姿勢である。搬入姿
勢は、待機姿勢を挟んで搬出姿勢と線対称の姿勢であ
る。

【００２５】垂直コラム４１はステンレス製であり、図
９に示すように、概ね円筒状である。垂直コラム４１の
内部には、ステンレス製のベアリング４５，４６により
回動自在に支持された回動軸４４が配置されている。回
動軸４４の上端には合成樹脂製の回動レバー４９が固定
されており、下端側には図示しないモータを含む回転駆
動機構が連結されている。回動レバー４９は、図１０に
示すように扇状であり、その外縁部がベース４２に固定
されている。このため、ベース４２と回動軸４４とは一
体的に回動する。

【００２６】垂直コラム４１の上端には、合成樹脂製の
平歯車５０が固定されている。このため平歯車５０は垂
直コラム４１と一体的に回動する。垂直コラム４１の上
端外周にはステンレス製のベアリング４７，４８が配設
されている。このベアリング４７，４８はベース４２を
回動自在に支持するためのものである。ベース４２は、
アルミニウム製であり、外面が４フッ化エチレン樹脂で
被覆されている。ベース４２は、概ね小判形状であり、
その基部にベアリング４７，４８を収納する軸受収納部
５１を有している。また、ベース４２の先端と中間部と
には合成樹脂製の固定軸５２，５３が立設されている。
中間部の固定軸５３には平歯車５０に噛合する合成樹脂
製の中間歯車５４が回転自在に支持されている。この中
間歯車５４は、バックラッシュを取り除くための調整が
可能な２枚構造の歯車である。先端の固定軸５２には合
成樹脂製のピニオン５５が回転自在に支持されている。
ピニオン５５は上部にボス部５６を有しており、ボス部
５６の上端には搬送アーム４３の基端が固定されてい
る。

【００２７】なお、これらの回動レバー４９、平歯車５
０、中間歯車５４及びピニオン５５は、ベース４２の周
囲にねじ止めされた合成樹脂製のカバー５７で覆われて
いる。搬送アーム４３はステンレス製薄板部材からな
り、その内部には、搬送アーム４３の先端上面に開口
し、そこから固定軸５２へと延びる吸着孔５８が形成さ
れている。また、固定軸５２及び固定軸５３の軸心にも
同じく吸着孔５９，６０が形成されている。この吸着孔
５９，６０を結ぶように、ベース４２にも吸着孔６１が
形成されている。さらに、回動軸４４の軸心にも吸着孔
６２が形成されており、この吸着孔６２と吸着孔６０と
は吸着配管６３で接続されている。

【００２８】回動軸４４の基端には、図１１に示すよう
に、負圧配管６４の一端が接続されている。そして、吸
着孔５８〜６２、吸着配管６３及び負圧配管６４により
吸着経路６５が構成されている。負圧配管６４の他端は
負圧発生部６６に接続されている。負圧発生部６６は、
アスピレータ方式であり、負圧発生部６６に接続された
エア源６７からの高圧エアにより負圧を発生する。負圧
発生部６６には計測配管６８を介して下限接点付真空計
６９が接続されている。この計測配管６８において真空
計６９の近傍には、大気に開放された開放配管７０が接
続されている。開放配管７０には電磁制御方式のオンオ
フ弁７１が配置されている。この開放配管７０は、計測
配管６８中に吸着経路６５から侵入した純水を除去する
ためのものである。

【００２９】負圧発生部６６の下流側には気水分離装置
７２が接続されている。気水分離装置７２は、エア中に
含まれる水分と空気とを分離するためのものである。気
水分離装置７２の下流側は、排気管７３と排水管７４と
に接続されている。ここでは、搬送アーム４３の先端で
濡れたウエハＷを吸着すると、吸着経路６５に水が侵入
する。侵入した水は負圧発生部６６から気水分離装置７
２に流れる。そして、気水分離装置７２で分離された空
気は排気管７３に排出され、また水分は排水管７４に排
出される。また、水の一部が計測配管６８にも侵入す
る。計測配管６８に純水が滞留すると真空計６９での計
測が不能になるため、真空計６９による計測の直前にオ
ンオフ弁７１を開き、計測配管６８を大気開放して計測
配管６８中の純水を負圧発生部６６側へ排出する。

【００３０】裏面洗浄装置２は、図１２に示すように、
ウエハＷを把持して揺動させるウエハ把持機構８０と、
ウエハＷの裏面に当接してウエハＷの裏面を洗浄するブ
ラシ洗浄機構８１と、ウエハＷの表面に純水を噴射する
表面洗浄ノズル８２とを有している。ウエハ把持機構８
０は、ウエハＷを矢印Ａ方向に遊星回転させるものであ
り、対向配置された１対の把持部８３，８４を有してい
る。把持部８３，８４は、ウエハＷの外周に沿って間隔
を隔てて配置されたローラ２０１，２０２と、これらの
ローラ２０１，２０２を回転自在に支持する把持アーム
８７，８８とを有している。把持アーム８７，８８はカ
バー部材２０３，２０４に固定されている。カバー部材
２０３，２０４は、外方に配置されている摺動ブラケッ
ト２０７，２０８に支持されている。一方側の把持アー
ム８８及びカバー部材２０４は、摺動ブラケット２０８
とカバー部材２０４との間に設けられたスプリング２０
６によって常にウエハＷを押圧する方向に付勢されてい
る。また摺動ブラケット２０７，２０８は、エアシリン
ダ２０９，２１０のピストンロッド２１１，２１２に固
定されており、エアシリンダ２０９，２１０の駆動に伴
って互いに接離可能となっている。これにより、把持ア
ーム８７，８８は互いに接離可能となっている。

【００３１】この裏面洗浄装置２は、図１３及び図１４
に示すように、処理槽３０１を有しており、ローラ２０
１，２０２を含む把持アーム８７，８８は処理槽３０１
の内部に配置されている。処理槽３０１の側方には開口
３０２，３０３が設けられている。開口３０２，３０３
は、処理槽３０１の内方に突出する円筒形状であり、カ
バー部材２０３，２０４が内方より開口３０２，３０３
を覆うように配置されている。また、エアシリンダ２０
９，２１０のピストンロッド２１１，２１２及び摺動ブ
ラケット２０７，２０８は、開口３０２，３０３を通し
て移動可能である。

【００３２】またローラ２０１，２０２は、図１５に示
すように、鉛直方向に延びる支軸２１３を介して把持ア
ーム８７（８８）の先端に回転自在に支持されている。
ローラ２０１（２０２）の外周面には環状溝２１４が形
成されており、この環状溝２１４内にウエハＷが挿入可
能となっている。エアシリンダ２０９，２１０はそれぞ
れ揺動フレーム３０４，３０５に固定されている。揺動
フレーム３０４，３０５は図１６に示すように（揺動フ
レーム３０５は図示せず）、連結部材３０６，３０７を
介して下部揺動フレーム９５に連結されている。下部揺
動フレーム９５の裏面には軸受１００，１０１が間隔を
隔てて配置されている。軸受１００，１０１には、上部
に偏心カム１０４を有する揺動軸１０２，１０３の先端
が回転自在に支持されている。この揺動軸１０２，１０
３が回転すると、偏心カム１０４の作用により下部揺動
フレーム９５は矢印Ｂ方向に偏心揺動運動を行う。これ
によりローラ２０１，２０２に把持されたウエハＷが揺
動運動する。

【００３３】揺動軸１０２，１０３は、偏心カム１０４
の下方に配置された上部昇降フレーム１０６と、揺動軸
１０２，１０３の下部に配置された下部昇降フレーム１
０８とにより回転自在に支持されている。また、上部昇
降フレーム１０６及び下部昇降フレーム１０８の間に配
置された上部固定フレーム１０７により、回転自在かつ
上下方向移動自在に支持されている。

【００３４】図１６左手前側の揺動軸１０２の下端に
は、下部昇降フレーム１０８から下方に延びるブラケッ
ト１１０に固定された揺動用モータ１１１が連結されて
いる。この揺動用モータ１１１の駆動力は、下部昇降フ
レーム１０８とモータ１１１との間に配置されたプーリ
１１２、タイミングベルト１１３及びプーリ１１４を介
して他方の揺動軸１０３に伝達される。このため、揺動
軸１０２と揺動軸１０３とは同期して同方向に回転す
る。

【００３５】上部固定フレーム１０７と下部固定フレー
ム１０９とはガイド軸１１５，１１６により連結されて
いる。ガイド軸１１５，１１６は、下部昇降フレーム１
０８を昇降自在に支持している。またガイド軸１１５と
ガイド軸１１６との間にはねじ軸１１７が配置されてい
る。ねじ軸１１７は上部固定フレーム１０７及び下部固
定フレーム１０９に回転自在に支持されている。ねじ軸
１１７は、下部昇降フレーム１０８に設けられた雌ネジ
（図示せず）に螺合し、下部固定フレーム１０９に固定
された昇降用モータ１１８により回転駆動される。この
モータ１１８の回転駆動により下部昇降フレーム１０８
が昇降駆動される。これによりウエハＷを矢印Ｃ方向に
昇降させることができる。

【００３６】ブラシ回転機構８１は、図１７に示すよう
に、ブラシ部１２０を備えている。ブラシ部１２０は、
回転軸１２１の上端に固定されている。回転軸１２１
は、回転軸１２１と同心に配置された筒状の軸支持部１
２２により回転自在に支持されている。軸支持部１２２
の下端は装置フレーム４０に固定されている。回転軸１
２１にはプーリ及びタイミングベルトからなる伝達機構
１２３を介してモータ１２４の駆動力が伝達される。こ
れによりブラシ部１２０はウエハＷに対して矢印Ｄ方向
に回転駆動される。

【００３７】ブラシ部１２０は多数のナイロン製の繊維
を植設した構成であり、その中央には流水孔１２６の上
端に連通する純水供給用ノズル１２７が配置されてい
る。洗浄時にノズル１２７から純水を放出すると、放出
された純水は遠心力によりブラシ部１２０の外周側へ流
れる。これにより、ブラシ部１２０で除去したパーティ
クルを効率良く除去できる。また、待機時にノズル１２
７から純水を放出すると、放出された純水は遠心力によ
りブラシ部１２０の外周側へ流れる。これにより、ブラ
シ部１２０に付着したパーティクルを確実に除去でき、
また待機時のブラシ部１２０の乾燥を防止できる。

【００３８】ブラシ部１２０は、ウエハＷに対応してナ
イロンブラシを円形状に植設した構成とすることもでき
るが、図１８から図２０に示すような形状とすることも
できる。図１８では、中心を通る十字形状に繊維を植設
して植設部３０８を形成し、その他の部分を非植設部３
０９としている。図１９では、中心から外周に延びる複
数の放射状の植設部３１０を形成し、その他の部分を非
植設部３１１としている。図２０においては、円形の植
設部３１２を多数配置し、その他の部分を非植設部３１
３としている。図１８から図２０においては中央部に純
水供給用ノズル１２７を配置している。この図１８から
図２０に示した形状のブラシを用いることで、ウエハＷ
から除去されたパーティクルがブラシの繊維に付着して
目詰まりを起こすことが防止できる。またウエハＷの下
面との接触面積を変更して、洗浄処理中のウエハＷの回
転を調整することも可能である。

【００３９】表面洗浄装置３は、図２１に示すように、
ウエハＷを把持して昇降及び回転させるためのウエハ昇
降回転機構１３０と、ウエハＷの表面に当接してウエハ
Ｗの表面を洗浄するブラシ洗浄機構１３１と、ウエハＷ
の表面に純水を噴射する純水噴射機構１３２とを有して
いる。ウエハ昇降回転機構１３０は、ウエハＷの側面を
把持する複数の把持爪１３３を有している。この把持爪
１３３は、ウエハ昇降回転部１３４により昇降及び回転
させられる。

【００４０】ブラシ洗浄機構１３１はアーム１３５を有
している。アーム１３５は、その先端がウエハＷの中心
から外周に向って揺動するように構成されている。アー
ム１３５の先端には、下向きの円形ブラシ１３６が回転
可能に配置されている。図に二点鎖線で示す待機位置に
アーム１３５が配置された状態において、円形ブラシ１
３６に対向する位置には、円形ブラシ１３６を洗浄する
ための洗浄ノズル１３７が配置されている。この洗浄ノ
ズル１３７により円形ブラシ１３６に付着したパーティ
クルが除去され得る。この円形ブラシ１３６は、ナイロ
ン繊維を植設したものを用いることができ、この他にも
塩化ビニル（ＰＶＡ）スポンジ、モヘア等を利用するこ
とができる。

【００４１】純水噴射機構１３２は、昇降及び揺動する
ノズル支持アーム１３８を有している。ノズル支持アー
ム１３８の先端には、超音波で振動した純水を噴射する
超音波ノズル１３９が、ウエハＷの中心に向かい斜め下
方に純水を噴射し得るように配置されている。なお、こ
の噴射角度は調整可能である。ウエハＷの下面には、洗
浄時に表面から裏面に回り込むパーティクルを除去する
ための裏面洗浄ノズル１４０が配置されている。裏面洗
浄ノズル１４０は、ウエハＷの裏面に対して２方向に純
水を噴射する。

【００４２】水洗乾燥装置４は、図２２に示すように、
表面洗浄装置３と同様なウエハ昇降回転機構１４１と、
ウエハＷの表面に対して径方向に出没可能なリンスノズ
ル１４２と、ウエハＷの中心に窒素ガスを噴射するため
のガスノズル１４３とを有している。ウエハ昇降回転機
構１４１は、ウエハＷの側面を把持するための複数の把
持爪１４４を有している。この把持爪１４４がウエハＷ
を把持し、ウエハ昇降回転機構１４１がウエハＷを低速
回転しつつリンスノズル１４２から純水を噴射して水洗
し、その後ウエハＷを高速回転して水切り及び乾燥を行
う。

【００４３】さらに、この水洗乾燥装置４にも、表面か
ら裏面へ回り込むパーティクルを除去するために裏面洗
浄用ノズル１４５が配置されている。なお、リンスノズ
ル１４２が出没可能な理由は、非使用時に液だれによっ
てウエハＷが濡れるのを防止するためである。このよう
に構成された基板処理装置では、水中ローダ１から水洗
乾燥装置４までの間において、搬送中や処理中において
常に純水が供給されるので、ウエハＷの乾燥を防止で
き、ウエハＷが空気と接触するのを抑えることができ
る。

【００４４】次に、上述の基板処理装置の動作について
説明する。多数のウエハＷを上下に収納したカセットＣ
が位置決め部材３３により水中ローダ１のカセット台３
２に位置決めされて載置されると、昇降フレーム１０が
下降して水槽１１内にカセットＣが浸漬される。このと
き、純水供給口１５から純水が供給されている。供給さ
れた純水は、堰１４から溢れ出す。この結果、水槽１１
の液面近くでは、カセットＣの開口１３から奥側に向か
う水流が形成される。したがって、昇降フレーム１９が
下降する際に、各ウエハＷが水流による付勢力を受け、
カセットＣからウエハＷが滑り出さない。

【００４５】裏面洗浄装置２側にウエハＷを供給する際
には、浸漬されていたカセットＣがカセット昇降装置１
２により上昇する。そして、搬出すべきウエハＷを取り
出し位置よりやや上方に位置させた状態でカセット昇降
装置１２が停止する。続いて、多関節ロボット７の回動
軸４４を図示しないモータにより図１０の反時計回りに
回転させ、回動レバー４９を介してベース４２を反時計
回りに回動させる。すると、ベース４２に固定された平
歯車５０がベース４２とともに回転し、中間歯車５４を
介してピニオン５５を回転駆動する。ピニオン５５が回
転すると、搬送アーム５８が旋回する。そしてベース４
２が反時計回りに９０°回転すると、ベース４２と旋回
アーム４３とが一直線に並んだ搬出姿勢（図７の二点鎖
線の姿勢）になる。そして僅かにカセット昇降装置１２
を下降させることにより、多関節ロボット７の搬送アー
ム４３上でウエハＷを受け取る。

【００４６】ここで、吸着経路６５内を負圧にし、ウエ
ハＷを吸着保持する。また、オンオフ弁７１を瞬時開
き、計測配管６８を大気開放する。これにより、計測配
管６８に侵入して滞留している水が排出され、真空計６
９により負圧の確認ができるようになる。そして、真空
計６９の下限接点がオンしているか否かをチェックす
る。下限接点がオンしているときは、負圧が充分ではな
いので装置を停止させる。

【００４７】正常な負圧が検出され、ウエハＷの吸着が
正常に行われている場合には、回動軸４４を逆方向（図
１０の時計回り）に回転させ、ベース４２を逆方向に９
０°回動させる。この結果、搬送アーム４３がベース４
２上に位置する待機姿勢になる。ここでは、水中ローダ
１からウエハＷを受け取って抜き出す際にウエハＷと搬
送装置６及びカセットＣとの摺接が生じない。このため
磨耗によるパーティクルの発生を防止できる。

【００４８】多関節ロボット７の待機姿勢は、裏面洗浄
装置２からの搬送要求がくるまで維持される。この間、
ノズル３４から純水が噴霧される。このため、ウエハＷ
は搬送中及び待機中に乾燥せず、空気との接触によって
生じる酸化や、パーティクルや薬剤の固着等を防止でき
る。裏面洗浄装置２から搬送要求が生じると、回動軸４
４がさらに時計回りに９０°回動する。すると搬送アー
ム４３が裏面洗浄装置２側に延びた搬入姿勢となり、そ
の先端が裏面洗浄装置２の中心位置に配置される（図２
３ステップＳ１）。このとき裏面洗浄装置２側では、エ
アシリンダ２０９，２１０が進出し、ローラ２０１，２
０２によりウエハＷを把持する（図２３ステップＳ
２）。また、多関節ロボット７は待機姿勢に復帰する。
この時、一方側の把持アーム８８及びカバー部材２０４
は、摺動ブラケット２０８とカバー部材２０４との間に
設けられたスプリング２０６によってウエハＷを押圧す
る方向に付勢されており、ローラ２０１，２０２による
ウエハＷの把持は適度な押圧力で確実に行われる。ま
た、エアシリンダ２０９，２１０による把持アーム８
７，８８の移動ストロークは、スプリング２０６の伸縮
許容範囲内であれば、高精度を必要としない。

【００４９】続いて、ウエハ把持機構８０をモータ１１
８により下降させ、回転しているブラシ部１２０にウエ
ハＷの裏面を当接させる。この状態でモータ１１１を回
転駆動し、ウエハＷを、ブラシ部１２０の周縁がウエハ
Ｗの周縁に内接するように揺動させる（図２３ステップ
Ｓ３）。このとき、表面洗浄ノズル８２によりウエハＷ
の表面にも純水を供給することにより、ウエハＷ表面の
乾燥とパーティクルの付着を防止する。

【００５０】ここでは、ウエハＷはローラ２０１，２０
２によって回転可能に把持されている。しかしながら、
ウエハ把持機構８０は、揺動軸１０２，１０３の回転に
伴って偏心揺動運動を行っている。このため、ローラ２
０１，２０２によって把持されたウエハＷとブラシ部１
２０の回転中心は、相対的に偏心揺動しており、ウエハ
Ｗがブラシ部１２０と一体的に回転することはない。

【００５１】ステップＳ３においてローラ２０１，２０
２によるウエハＷの保持力は、エアシリンダ２０９，２
１０による摺動ブラケット２０７，２０８の移動位置及
びスプリング２０６の付勢力によって与えられている。
ステップＳ３のウエハＷの裏面洗浄中のエアシリンダ２
０９のピストンロッド２１１が一定位置であるとする
と、ローラ２０１，２０２がウエハＷを保持する力はエ
アシリンダ２１０及びスプリング２０６によって与えら
れる。図２４及び図２５に示すように、エアシリンダ２
１０は電磁弁２１５によって制御されている。エアシリ
ンダ２１０のＭ室を排気しＮ室をに空気を供給すると、
図２４に示すように、エアシリンダ２１０のピストンロ
ッド２１２は延び切った状態となり、スプリング２０６
のローラ２０２に対する付勢力が最大となる。エアシリ
ンダ２１０のＭ室及びＮ室を共に排気状態とすると、図
２５に示すように摺動ブロック２０８がスプリング２０
６の付勢力と釣り合った状態の位置で停止する。電磁弁
２１５を制御してエアシリンダ２１０のピストンロッド
２１２を図２４の位置に制御した場合には、ローラ２０
１，２０２によるウエハＷの保持力は最大となり、ブラ
シ部１２０に植設された繊維の先端がウエハＷの下面に
当接していても、ブラシ部１２０の回転に伴ってウエハ
Ｗが回転することが困難である。この状態でブラシ部１
２０を回転させウエハＷの裏面の洗浄を行う。

【００５２】また、エアシリンダ２１０のピストンロッ
ド２１２を図２５の位置に制御した場合には、ウエハＷ
とローラ２０１，２０２の当接位置における摩擦力が最
小となるためウエハＷは下面に当接したブラシ部１２０
の回転に伴って同じ方向に回転する。このことによりウ
エハＷのローラ２０１，２０２に当接した部分が露出す
ることとなる。ここでエアシリンダ２１０のピストンロ
ッド２１２を図２４に示すような位置に再度制御を行
う。このことによりウエハＷのローラ２０１，２０２に
当接していた部分が露出した状態でウエハＷがローラ２
０１，２０２によって保持され、ブラシ部１２０による
洗浄が行われる。

【００５３】このエアシリンダ２１０の制御は例えば図
２６に示すようなタイミングチャートで行うことができ
る。ここでは図２４に示すポジションを時間Ｔ₁，図２
５に示すポジションを時間Ｔ₂だけ行い、これを繰り返
している。このことからウエハＷはローラ２０１，２０
２と当接する位置における未洗浄の状態がなくなり、パ
ーティクルの残存を防止できる。

【００５４】ノズル１２７から放出された純水は遠心力
によりウエハＷの外周側へと流れるので、パーティクル
をより効率良く洗い流せ、パーティクルの再付着防止効
果が高い。なお、裏面から表面に回り込むパーティクル
はノズル８２により除去される。ウエハＷの裏面の洗浄
が終了したと判断すると（図２３ステップＳ４）、ウエ
ハ把持機構８０が上昇する。続いて裏面洗浄装置２と表
面洗浄装置３との間に配置された多関節ロボット７が、
ウエハＷを受け取って表面洗浄装置３に搬送する（図２
３ステップＳ５）。なお、この間の待機中にも、ノズル
３４から純水がウエハＷに噴霧され、ウエハＷの酸化や
乾燥が防止される。

【００５５】表面洗浄装置３では、ウエハ昇降回転機構
１３０が上昇し、把持爪１３３がウエハＷを把持する。
続いて、ウエハＷが回転し、ノズル支持アーム１３８を
揺動させつつ超音波ノズル１３９から純水をウエハＷの
表面に噴射する。同時に、円形ブラシ１３６が回転しつ
つアーム１３５が揺動し、ウエハＷの表面を洗浄する。

【００５６】このときアーム１３５は、ウエハＷの中心
付近で下降し円形ブラシ１３６をウエハＷの表面に当接
させる。その状態でアーム１３５はウエハＷの外周方向
に移動する。円形ブラシ１３６が外周部に到達すると、
アーム１３５は上昇する。このサイクルを洗浄中に繰り
返すことでウエハＷの洗浄が行われる。洗浄中において
は、ウエハＷの裏面に対して裏面洗浄ノズル１４５が純
水を噴射する。これにより、表面から裏面に回り込むパ
ーティクルが除去される。また、アーム１３５が待機位
置（図２１の二点鎖線）にある場合には、洗浄ノズル１
３７から純水が円形ブラシ１３６に向かって噴射され
る。これにより円形ブラシ１３６に付着したパーティク
ルが除去され得る。

【００５７】ここでは、回転しているウエハＷの表面の
中心に、円形ブラシ１３６を当接させ、径方向に円形ブ
ラシ１３６を移動させている。この移動及びウエハＷの
回転により、円形ブラシ１３６がウエハＷを擦ることに
より生じるパーティクルは、効率良くウエハＷの外周側
へ排出される。なお、円形ブラシ１３６と超音波ノズル
１３９は同時に動作させなくてもよい。その片方でも充
分な場合にはそれらを単独で動作させることも可能であ
る。また、超音波ノズル１３９の噴射角度が調整できる
ので、より効率良くパーティクルを除去できる。

【００５８】ウエハＷの表面の洗浄が終了すると、表面
洗浄装置３と水洗乾燥装置４との間に配置された多関節
ロボット７が、ウエハＷを受け取って水洗乾燥装置４に
搬送する。この間の待機中にも、ノズル３４から純水が
ウエハＷに噴霧され、ウエハＷの酸化や乾燥が防止され
る。水洗乾燥装置４では、ウエハ昇降回転機構１４１が
上昇し、把持爪１４４がウエハＷを把持する。そしてリ
ンスノズル１４２が進出し、純水を噴射するとともに、
裏面洗浄ノズル１４５が純水を裏面に噴射する。この状
態でウエハＷを回転させる。そして、所定時間後にノズ
ル１４２，１４５からの純水の噴射を終了し、水洗を終
了する。

【００５９】続いて、ウエハＷを高速回転させる。これ
により、ウエハＷの表面及び裏面に付着した水分はウエ
ハＷの外周方向に飛ばされ、ウエハＷの水切り及び乾燥
処理がなされる。最後に、ガスノズル１４３から窒素ガ
スを噴射することにより、ウエハＷの中央に残った水分
を除去する。なお、窒素ガスはウエハＷの回転中に噴射
してもよい。また、ウエハＷの中央部のみでなく全面に
噴射してもよい。

【００６０】ウエハＷの水切り乾燥が終了すると、水洗
乾燥装置４とアンローダ５との間に配置された多関節ロ
ボット７が、ウエハＷを受け取ってアンローダ５に搬送
する。アンローダ５では、受けたウエハＷを別のカセッ
トＣ内に収容する。供給側のカセットＣ内の全てのウエ
ハＷが処理されて収容側のカセットＣ内に収容される
と、アンローダ５上のカセットＣは排出される。

【００６１】ここでは、水洗乾燥装置４までの工程にお
いて、搬送中や処理中にウエハＷは常に濡れた状態にあ
る。このためウエハＷの乾燥を防止でき、空気との接触
によるウエハＷの酸化やウエハＷへのパーティクルの固
着等を防止できる。〔他の実施例〕（ａ）把持部８３，８４は図２７に示すように、ウエ
ハＷの外周に沿って間隔を隔てて配置された把持爪８
５，８６と、先端でこの把持爪８５，８６を支持する把
持アーム８７，８８とによって構成することも可能であ
る。このとき把持爪８５，８６は、ウエハＷを把持する
当接面９３，９４を下部にそれぞれ有している。把持爪
８５，８６は当接面９３，９４から上方に行くにつれて
その図左右方向に徐々に厚くなる。また、当接面９３，
９４は、ウエハＷの中心を中心とする同一円筒面の一部
を構成し、ウエハＷの外周端縁にそれぞれ当接し得る。
このため、把持爪８５，８６がウエハＷを把持する際に
は、ウエハＷの裏面全面が下方に露出する。（ｂ）ウエハＷの保持力の大きさは、ウエハＷの回転
を防止し得る大きさから、保持力が全く無くなる解除状
態まで変化させるようにしてもよく、また、ウエハＷが
回転可能な状態まで減少させるようにしてもよい。（ｃ）液晶用またはフォトマスク用のガラス基板を処
理する基板処理装置においても、本発明を同様に実施で
きる。（ｄ）図１６の構成において、ウエハ把持機構を揺動
させる代わりにブラシを揺動させてもよい。また両方を
揺動させてもよい。（ｅ）水槽１１の開口１３に面する側壁の液面付近
に、純水供給口１５とは別に純水を噴出するノズルまた
はスリットを設け、開口１３から奥側へ水流を形成する
ようにしてもよい。また、純水供給口１５自体を水槽１
１の側壁に設けて水流を形成するようにしてもよい。さ
らに、堰１４側の側面に、堰１４の代わりに強制排水孔
を設けることにより、水流を形成するようにしてもよ
い。

【００６２】

【発明の効果】本発明に係る基板処理装置では、ウエハ
エッジ当接部により基板の周縁を把持し、ウエハ保持・
解除機構により、ウエハエッジ当接部及び付勢手段を進
退させることにより、ブラシの回転に伴って基板を回転
させることが可能であり、基板とローラとが当接する位
置において基板が未処理となることを防止できる。

【００６３】ウエハ保持・解除機構により、ウエハエッ
ジ当接部及び付勢手段を一定時間毎に基板に対して進退
させ、基板保持力を解除または減少すれば、上述の効果
は一層顕著である。ブラシが基板の下面に当接可能な場
合には、基板の裏面及び周縁のパーティクルの残存を防
止できる。

【００６４】ウエハエッジ当接部を基板の周縁に当接す
る複数のローラで構成した場合には、ブラシの回転に伴
って基板が円滑に回転し、パーティクルの残存を防止す
る効果が顕著となる。水平方向に対設されたローラ支持
部材を更に設け、このローラ支持部にローラが回転自在
に支持されている場合には、ローラの回転が更に円滑と
なり、かつ基板保持力の調整が容易になる。

【００６５】基板の周縁に当接する環状溝をローラに設
けた場合には、この環状溝を用いて基板周縁を確実に保
持することができる。ローラ支持部材が付勢手段より基
板方向に付勢されている構成とした場合には、常に適度
な圧力で基板を把持することができ、基板を把持する際
にローラ支持部材の移動ストロークを高精度に行う必要
がなくなる。

【００６６】ウエハエッジ当接部が、基板の周縁に当接
する当接面と、この当接面上方において基板中心方向に
向け突設された凸部とを有し、基板の下面全面が下方に
露出する構成である場合には、基板の下面を下方から洗
浄することが容易であり、基板の裏面及び周縁のパーテ
ィクルの残存を防止することが可能である。本発明に係
る基板処理方法では、ブラシが基板の一面に当接した状
態で基板とブラシの相対回転を行うとともに、基板保持
手段の基板保持力を一定時間毎に解除または減少する。
このことにより、基板保持力が解除または減少された一
定時間内でブラシの回転に伴って基板がブラシと同じ方
向に回転される。従って、ウエハエッジ当接部に当接し
ていた基板の周縁が露出され、基板の裏面や周縁に未処
理の部分が起こることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が採用された基板処理装置の
斜視図。

【図２】その縦断面概略図。

【図３】水中ローダの斜視部分図。

【図４】水中ローダの縦断面図。

【図５】水中ローダの平面図。

【図６】水槽の斜視図。

【図７】搬送装置の平面図。

【図８】搬送装置の側面図。

【図９】多関節ロボットの一部破断側面図。

【図１０】多関節ロボットの一部破断平面図。

【図１１】多関節ロボットの配管図。

【図１２】裏面洗浄装置の斜視部分図。

【図１３】その一部破断平面部分図。

【図１４】その一部破断側面部分図。

【図１５】ローラの側面図。

【図１６】裏面洗浄装置の縦断面部分図。

【図１７】ブラシ回転機構の一部切欠き斜視図。

【図１８】ブラシ部の一実施例の斜視部分図。

【図１９】ブラシ部の他の実施例の斜視部分図。

【図２０】ブラシ部の他の実施例の斜視部分図。

【図２１】表面洗浄装置の斜視部分図。

【図２２】水洗乾燥装置の斜視部分図。

【図２３】裏面洗浄装置の制御フローチャート。

【図２４】裏面洗浄装置の部分説明図。

【図２５】裏面洗浄装置の部分説明図。

【図２６】裏面洗浄装置のエアシリンダの制御を示すタ
イミングチャート。

【図２７】他の実施例の要部説明図。

【符号の説明】

１水中ローダ２裏面洗浄装置３表面洗浄装置６搬送装置７多関節ロボット８０ウエハ把持機構８１ブラシ洗浄機構８２表面洗浄ノズル８７，８８把持アーム２０１，２０２ローラ２０３，２０４カバー部材２０５，２０６スプリング２０７，２０８摺動ブラケット２０９，２１０エアシリンダ２１１，２１２ピストンロッド

フロントページの続き (72)発明者澤村雅視滋賀県野洲郡野洲町大字三上字口ノ川原 2426番１大日本スクリーン製造株式会社野洲事業所内 (72)発明者平井信行滋賀県野洲郡野洲町大字三上字口ノ川原 2426番１大日本スクリーン製造株式会社野洲事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円盤状の基板の周縁に当接可能なウエハエ
ッジ当接部と、前記ウエハエッジ当接部を前記基板方向
に付勢する付勢手段と、前記ウエハエッジ当接部及び付
勢手段を前記基板に対して進退させるウエハ保持・解除
機構とを含む基板保持手段と、前記基板保持手段に保持される基板の一面に当接可能
で、前記基板主面に回転中心軸が交差するように配置さ
れたブラシと、前記基板保持手段に保持される基板と前記ブラシとを相
対回転させる回転手段と、前記基板保持手段に保持される基板と前記ブラシとを相
対的に揺動させる揺動手段と、前記基板に対して洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】前記ウエハ保持・解除機構は、一定時間毎
に前記ウエハエッジ当接部及び付勢手段を前記基板に対
して後退させ、基板保持力を解除または減少する、請求
項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】前記ブラシは、前記基板保持手段に保持さ
れる基板の下面に当接可能である、請求項１または２に
記載の基板処理装置。
【請求項４】前記ウエハエッジ当接部は、前記基板の周
縁に当接する複数のローラである請求項１〜３のいずれ
かに記載の基板処理装置。
【請求項５】前記基板保持手段は、水平方向に対設され
たローラ支持部材をさらに有し、前記ローラ支持部材が
前記ローラを回転自在に支持している、請求項４に記載
の基板処理装置。
【請求項６】前記ローラは、前記基板の周縁に当接する
環状溝を有している、請求項４または５に記載の基板処
理装置。
【請求項７】前記ローラ支持部材が前記付勢手段により
前記基板方向に付勢されている請求項５または６に記載
の基板処理装置。
【請求項８】前記ウエハエッジ当接部は、前記基板の周
縁に当接する当接面と、この当接面上方において基板中
心方向に向け突設された凸部とを有し、前記基板の下面
全面が下方に露出するように前記基板の周縁を把持す
る、請求項１〜３のいずれかに記載の基板処理装置。
【請求項９】請求項１に記載の基板処理装置を用いた基
板処理方法であって、前記ブラシが前記基板の一面に当接した状態で、少なく
とも前記回転手段による前記基板とブラシの相対回転を
行うとともに、前記ウエハ保持・解除機構により、前記
ウエハエッジ当接部及び付勢手段を前記基板に対して一
定時間毎に後退させ、前記基板保持手段の基板保持力を
解除または減少する工程を含む、基板処理方法。