JPH09326378A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板に対する最適な加圧力を維持しながら洗
浄液の膜を介した洗浄を行うとともに、洗浄ブラシの交
換作業を容易にすること。 【解決手段】 本発明は、基板１０の表面に対して略垂
直な方向に沿って可動自在に設けられている洗浄ブラシ
２と、洗浄ブラシ２の洗浄液３０を介した基板１０表面
への加圧力を検出する荷重検出機構４と、その検出値に
基づいて加圧力を制御する制御部５とを備えた基板洗浄
装置１であり、基板１０を回転させその表面に洗浄液３
０を吹き付け、基板１０の表面近傍まで洗浄ブラシ２を
接近させた状態で洗浄ブラシ２による洗浄液３０を介し
た基板１０表面への加圧力を一定制御して洗浄を行う基
板洗浄方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等の基板の
表面を洗浄液と洗浄ブラシとを利用して洗浄する基板洗
浄装置および基板洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の基板洗浄装置を説明する構
成図である。この基板洗浄装置１’は、例えばウエハか
ら成る基板１０の表面に洗浄液３０をかけながら回転さ
せ、洗浄ブラシ２によって洗浄を行うものであり、基板
１０を固定するとともに回転させる治具１１と、洗浄ブ
ラシ２を基板１０の表面に対して略垂直な方向へ可動さ
せる昇降機構２０と、洗浄液３０を噴出するノズル３お
よび昇降機構２０によって下降する洗浄ブラシ２を所定
位置で止めるためのストッパー２１とから構成されてい
る。

【０００３】この基板洗浄装置１’を用いて基板１０の
洗浄を行う場合には、先ず治具１１に基板１０を装着し
た状態で回転させるとともに、ノズル３から基板１０の
表面へ洗浄液３０を吹き付ける。

【０００４】この状態で昇降機構２０を作動して洗浄ブ
ラシ２をストッパー２１で止まる位置まで下降させる。
洗浄ブラシ２がストッパー２１の位置で止まることで、
洗浄ブラシ２と回転する基板１０の表面とがわずかに接
触する状態となり、所定の接触圧力によって基板１０の
表面を洗浄できるようになる。

【０００５】また、基板１０の表面に形成された膜の質
（硬さ）等に対応して、洗浄ブラシ２と基板１０の表面
との接触圧力を変えたい場合には、ストッパー２１の高
さを調整し洗浄ブラシ２と基板１０との位置関係を変え
ることによって対処している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな基板洗浄装置および基板洗浄方法には次のような問
題がある。すなわち、洗浄を行う間に洗浄ブラシの経時
変化が発生した場合、ストッパーの高さ調節だけでは洗
浄ブラシ自身の高さ変化に対応できず、適切な接触圧力
での洗浄が困難となる。

【０００７】また、このストッパーの高さ調節で洗浄ブ
ラシと基板の表面との接触圧力を調節する場合、基板の
表面にうねりがある場合には対応できない。さらに、洗
浄ブラシを交換する際、洗浄ブラシ自身の高さのばらつ
きを吸収するための調節が非常に困難である。この調節
が適切に行われない場合には、基板の表面に形成した各
種の膜を破壊してしまうという不都合が生じる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成された基板洗浄装置および基板洗浄
方法である。すなわち、本発明の基板洗浄装置は、基板
の表面に所定の洗浄液をかけながら回転させ基板の表面
の洗浄を行うものであり、基板の表面に対して略垂直な
方向に沿って可動自在に設けられている洗浄ブラシと、
洗浄ブラシによる洗浄液を介した基板表面への加圧力を
検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段による検出
値に基づいて加圧力を制御する制御手段とを備えてい
る。

【０００９】また、本発明の基板洗浄方法は、先ず、基
板を回転させその表面に向けて洗浄液を吹き付け、次
に、基板の表面近傍まで洗浄ブラシを接近させ、この状
態で洗浄ブラシによる洗浄液を介した基板の表面への加
圧力が所定の値となるよう制御しながら基板の表面の洗
浄を行うものである。

【００１０】このような基板洗浄装置および基板洗浄方
法では、荷重検出手段が洗浄ブラシの加圧力を検出し、
制御手段にてその加圧力を必要圧力となるよう設定して
いる。この必要圧力としては、回転する基板の表面と洗
浄ブラシとの間に洗浄液の膜を形成できるような値に設
定する。これにより、洗浄ブラシは基板の表面に直接接
触せず、しかも洗浄液の膜を介して一定の加圧力を維持
しながら基板を洗浄するようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の基板洗浄装置お
よび基板洗浄方法における実施の形態を図に基づいて説
明する。図１は本実施形態における基板洗浄装置を説明
する構成図、図２は洗浄の状態を説明する模式図であ
る。

【００１２】図１に示すように、本実施形態における基
板洗浄装置１は、治具１１に固定されたシリコンウエ
ハ、化合物半導体ウエハ、ガラス等から成る基板１０の
表面を洗浄するための洗浄ブラシ２と、基板１０の表面
に洗浄液３０を噴出するためのノズル３と、この洗浄ブ
ラシ２の洗浄液３０を介した基板１０表面への加圧力を
検出する荷重検出機構４と、荷重検出機構４での検出値
に基づいて加圧力を制御する制御部５と、制御部５から
の信号に基づいて洗浄ブラシ２へ所定の圧力を与えるシ
リンダー６とを備えている。

【００１３】また、この基板洗浄装置１は、洗浄ブラシ
２の加圧力を制御部５からの信号に基づいて所望の圧力
にするため、シリンダー６にて上下駆動するスライドユ
ニット７を有している。また、ユニット全体を上下動さ
せるための昇降機構２０も備えている。さらに、制御部
５は、ロードセル等から成る荷重検出機構４より信号を
受けて所望の圧力値を演算し、この値に基づく電気信号
を出力する演算部５１と、演算部５１から出力される電
気信号を圧力に変換し、シリンダー６へ伝える電空レギ
ュレータ５２とから構成されている。

【００１４】このような構成から成る基板洗浄装置１で
は、洗浄ブラシ２の加圧力を荷重検出機構４で検出し、
この検出値と、洗浄液３０を介して基板１０に与えよう
とする圧力との比較を演算部５１で行って、その差分に
応じた圧力を電空レギュレータ５２で発生させてシリン
ダー６へ送り、洗浄ブラシ２の加圧力が所望の圧力とな
るようフィードバック制御を行っている。

【００１５】特に、本実施形態における基板洗浄装置１
では、基板１０の回転によって基板１０の表面に洗浄液
３０の膜を形成し、この洗浄液３０の膜を介して洗浄ブ
ラシ２から基板１０へ圧力を加えることから、洗浄ブラ
シ２が基板１０の表面に直接接触せず、洗浄液３０の高
速な流れによって基板１０の表面洗浄を行う点に特徴が
ある。

【００１６】次に、この基板洗浄装置１を用いた基板１
０の洗浄方法を説明する。先ず、基板１０を治具１１上
に固定した状態で回転させ、ノズル３から洗浄液３０を
基板１０の表面に向けて噴出する。

【００１７】一方、洗浄ブラシ２に対しては、基板１０
へ与える加圧力を微小な圧力に設定するため、荷重検出
機構４、制御部５およびシリンダー６によるフィードバ
ック制御を行う。具体的には、洗浄ブラシ２とその駆動
機構との荷重を荷重検出機構４により検出し、基板１０
に与えるための加圧力（予め設定した値）とこの検出値
との差分を演算部５１にて計算し、この差分に応じた圧
力を電空レギュレータ５２にて発生させてシリンダー６
に与える。

【００１８】この洗浄ブラシ２の荷重検出、演算および
シリンダー６からの圧力発生を繰り返し行うことで、洗
浄ブラシ２の加圧力を一定にするためのフィードバック
制御が可能となる。

【００１９】次に、このようなフィードバック制御を行
った状態で、洗浄ブラシ２を昇降機構２０によって基板
１０の表面近くまで下降させる。基板１０の表面には先
に説明したように洗浄液３０がかけられており、また基
板１０が回転することによってその表面には洗浄液３０
の膜が形成されている。

【００２０】すなわち、図２に示すように、ノズル３か
ら基板１０の表面に向けて洗浄液３０がかけられた場
合、基板１０の回転によって表面に洗浄液３０による膜
が形成される。この状態で洗浄ブラシ２を基板１０に接
近させると、洗浄ブラシ２は洗浄液３０の薄い膜を介し
て基板１０の表面へ圧力を加えることになる。

【００２１】この際、洗浄ブラシ２から洗浄液３０を介
して基板１０の表面へ与えられる加圧力は、先に説明し
たような荷重検出機構４、制御部５およびシリンダー６
によるフィードバック制御によって所望の圧力となるよ
う調整される。

【００２２】なお、基板１０を洗浄する場合において
は、所望の圧力となるよう調整された洗浄ブラシ２を基
板１０の表面に接近させてもよいし、基板１０表面上に
おいて常に所望の圧力となるようフィードバック制御を
かけてもよい。

【００２３】また、基板１０の回転によってその洗浄液
３０の膜が高速で流れる状態となり、基板１０の表面は
洗浄ブラシ２が直接接触することなく、この洗浄液３０
の膜の流れによって洗浄されるようになる。

【００２４】洗浄を行う間、例えば基板１０の表面にう
ねりがあっても、洗浄ブラシ２の位置は高さで規制され
ず所望の圧力で洗浄液３０の膜を介して基板１０の上に
置かれている状態となっているため、洗浄液３０の膜を
形成したまま基板１０の洗浄を行うことが可能となる。

【００２５】この洗浄ブラシ２から洗浄液３０の膜を介
して基板１０へ与えられる加圧力の変化は基板１０表面
のうねりの他、洗浄ブラシ２の経時変化による高さ変化
や、洗浄ブラシ２の交換を行った場合の高さ調整のばら
つきによっても発生する。

【００２６】本実施形態における基板洗浄装置１では、
洗浄液３０の膜を介して洗浄ブラシ２から基板１０に対
する圧力を所望の圧力にすることで洗浄を行っている。
つまり、この基板洗浄装置１においては、洗浄ブラシ２
の高さが基板１０表面に対する高さに依存しないため、
洗浄ブラシ２自身の高さに変化が生じても、洗浄ブラシ
２自身の表面状態に変化が生じない限りその洗浄効果を
一定にできる。

【００２７】また、本実施形態における洗浄方法では、
洗浄ブラシ２と基板１０の表面とが直接接触しないた
め、基板１０の表面に配線パターン等が形成されていて
も、これを破壊することなく洗浄を行うことが可能とな
る。

【００２８】なお、本実施形態における基板洗浄装置１
では、洗浄ブラシ２に加圧力を与える機構として電空レ
ギュレータ５２およびシリンダー６を用いたが、本発明
はこれに限定されることなく所望の圧力を得ることがで
きる機構であればどのようなものであってもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板洗浄
装置および基板洗浄方法によれば次のような効果があ
る。すなわち、洗浄ブラシの経時変化によって高さが変
化しても、また、基板の表面にうねりがあっても、基板
の表面へ与える加圧力を所望の圧力に制御できるため洗
浄作用を安定させることが可能となる。

【００３０】さらに、洗浄ブラシの交換を行う場合、取
り付け高さを基準にすることなく、基板への加圧力を所
望の圧力にするにするような調整を行うことができ、交
換作業時に微妙な高さ調整を行う必要が無くなって、メ
インテナンス性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における基板洗浄装置を説明する構
成図である。

【図２】洗浄の状態を説明する模式図である。

【図３】従来の基板洗浄装置を説明する構成図である。

【符号の説明】

１ 基板洗浄装置 ２ 洗浄ブラシ ３ ノズル
４ 荷重検出機構 ５ 制御部 ６ シリンダー １０ 基板 １１
治具 ２０ 昇降機構 ３０ 洗浄液 ５１ 演算部 ５２ 電空レギュレータ

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【手続補正書】

【提出日】平成８年６月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に所定の洗浄液をかけながら
   回転させ該基板の表面の洗浄を行う基板洗浄装置であっ
   て、 前記基板の表面に対して略垂直な方向に沿って可動自在
   に設けられている洗浄ブラシと、 前記洗浄ブラシによる前記洗浄液を介した該表面への加
   圧力を検出する荷重検出手段と、 前記荷重検出手段による検出値に基づいて前記加圧力を
   制御する制御手段とを備えていることを特徴とする基板
   洗浄装置。
2. 【請求項２】 基板の表面に所定の洗浄液をかけながら
   回転させ該基板の表面の洗浄を行う基板洗浄方法であっ
   て、 先ず、前記基板を回転させ、その表面に向けて前記洗浄
   液を吹き付け、 次に、前記基板の表面近傍まで洗浄ブラシを接近させ、
   この状態で該洗浄ブラシによる前記洗浄液を介した該基
   板の表面への加圧力が所定の値となるよう制御しながら
   該基板の表面の洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄方
   法。
3. 【請求項３】 前記基板と前記洗浄ブラシとの相対的な
   回転差によって該基板の表面と該洗浄ブラシとの間で前
   記洗浄液の流れを形成し、その流れによって該基板の表
   面の洗浄を行うことを特徴とする基板洗浄方法。