JPH10223583A - ブラシ式洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被洗浄物への汚染物質の再付着を防止し、洗浄
効果を向上する。 【解決手段】ブラシ14の軸線方向と同じ幅を有するスク
レイパー17を、ブラシ14に接離可能に設ける。このスク
レイパー17のブラシ14に当接する側の一端縁付近には、
洗浄液を吐出する複数の吐出孔27が穿設してある。ブラ
シ14による洗浄が終了した後、スクレイパー17がブラシ
14に当接する所定位置まで移動して、ブラシ14の円筒状
本体14ａに設けられた吐出孔28と、スクレイパー17の吐
出孔27とから洗浄液を吐出しながらブラシ14を回転さ
せ、ブラシ14に付着・堆積した汚染物質を掻き落とす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被洗浄物の表面を
回転ブラシで洗浄するブラシ式洗浄装置に関し、特に、
半導体ウェハ、液晶ディスプレイ用基板、プラズマディ
スプレイ用基板等の板状体の表面を洗浄するブラシ式洗
浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体素子、液晶ディスプレ
イ、プラズマディスプレイ等の作製プロセスのように、
板状の基板に複数の工程を順次施して表面に複雑な微細
構造を形成するものでは、前の工程で基板の表面に付着
した汚染物質等（例えばケミカル・メカニカル・ポリッ
シング用スラリーなど）を完全に除去し、次工程以降へ
の影響を排除する必要がある。

【０００３】従来、このような被洗浄物（基板）の表面
を洗浄する装置として、円筒状本体の周壁に複数の毛状
体を有し、本体の中心軸回りを回転するブラシを、中心
軸が水平で相互に略平行になるよう上下に２本配置した
洗浄部を設け、このブラシ間に、被洗浄物を直線的に通
過させながら、または、ブラシ間で一旦停止させた被洗
浄物を自転させながら、洗浄液を供給すると共に、上下
両方向より回転するブラシを接触させて洗浄するブラシ
式洗浄装置がある。

【０００４】通常、ブラシ間への被洗浄物の搬送方法
は、ブラシ回転軸に直交して配置されたベルトコンベア
またはローラーコンベアに被洗浄物を乗せて搬送する直
線搬送方式が採用されている。また、必要により、前述
の洗浄部を直線上に複数段配設し、その間を直線搬送方
式で接続することにより、洗浄力を高める工夫がされて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のブラシ式洗浄装置では、複数の被洗浄物の洗
浄処理を連続して行なうと、徐々に洗浄性能が低下し、
被洗浄物の表面に汚染物質が残留するようになるという
問題点があった。これは、被洗浄物に付着していた汚染
物質の一部が洗浄液では流されずに、ブラシに付着・堆
積し、洗浄効果が減少すると共に、被洗浄物への再付着
が発生するためである。

【０００６】また、洗浄後の被洗浄物の搬送時に、搬送
手段であるベルトコンベアまたはローラーコンベア等か
ら被洗浄物裏面に汚染物質が付着し易いという問題点も
あった。これは、ベルトまたはローラー等を使用して被
洗浄物の安定した搬送を行なうには、ベルトまたはロー
ラー等と被洗浄物裏面との接触面積を所定値以上確保す
る必要があり、接触部分を介して被洗浄物裏面に再び汚
染物質が付着するためである。

【０００７】さらに、洗浄度や洗浄処理量の向上を図る
ため、洗浄部を直線上に複数段配設し、その間を直線搬
送方式で接続した場合、装置全体の寸法が搬送方向に大
きくなるという問題点があった。また、このような構成
では、各洗浄部を搬送方向へ順次通過させる所定のシー
ケンスしか選定できず、被洗浄物の種類や状況に応じた
過不足のない処理を行なうのが困難であるという問題点
もあった。

【０００８】本発明はこのような従来の問題点に鑑み、
無駄のない適度な洗浄処理を行なうと共に、被洗浄物へ
の汚染物質の再付着を抑制できるコンパクトなブラシ式
洗浄装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、円筒状本体の周壁に軟質の洗浄用部材を有
し、該本体の中心軸回りを回転するブラシを、前記中心
軸が相互に略平行になるように複数配置した洗浄部と、
該洗浄部のブラシの間への被洗浄物の搬入および搬出を
行なう搬送部と、を含んで構成されるブラシ式洗浄装置
において、一端縁を前記ブラシに当接させて前記ブラシ
に付着した汚染物質を除去する板状スクレイパーを、前
記ブラシから接離可能に、前記複数のブラシの各々に対
応させて設ける。

【００１０】このように構成したブラシ式洗浄装置で
は、スクレイパーによりブラシに付着した汚染物質を取
り除くことで、被洗浄物への汚染物質の再付着等が防止
される。また、請求項２に係る発明では、前記洗浄用部
材として、柔軟であり、親水性・保水性の優れた、複数
の突起を有するスポンジを用いる。

【００１１】また、請求項３に係る発明では、非洗浄時
に回転している前記ブラシに前記スクレイパーの一端縁
を当接させて行なう汚染物質除去の、実施期間および回
数を制御する制御装置を設け、必要かつ十分な除去を行
なう。また、請求項４に係る発明では、前記板状スクレ
イパーの一端縁付近に、洗浄液を吐出する複数の吐出孔
を設け、スクレイパーから洗浄液を供給しながらブラシ
に付着した汚染物質を除去する。

【００１２】また、請求項５に係る発明では、前記板状
スクレイパーの吐出孔に超音波エネルギーが印加された
洗浄液を吐出する超音波洗浄液吐出ノズルを取り付け、
超音波エネルギーによる高い洗浄効果を得る。また、請
求項６に係る発明では、前記板状スクレイパーの一端縁
付近に、前記ブラシに付着した汚染物質を吸引する複数
の吸引孔を設け、スクレイパーで汚染物質を掻き落とし
つつ、これを吸引して処理する。

【００１３】また、請求項７に係る発明では、前記ブラ
シの円筒状本体の周壁に洗浄液を吐出する複数の吐出孔
を設け、汚染物質の堆積し易い円筒状本体付近を洗い流
す。また、請求項８に係る発明では、前記洗浄部の複数
のブラシは、中心軸が水平で上下に対になるように配設
され、該上下対に配設されたブラシのうち少なくとも一
方は洗浄位置と待避位置との間を可動に設けられたもの
であり、前記搬送部は、被洗浄物を載置する少なくとも
３本の支持ピンを有する支持部材と、該支持部材を上辺
として、この支持部材を上下動させつつ前後動させる４
節回転連鎖と、前記複数のブラシが待避位置にあるとき
に、上昇端近傍にある前記支持部材との間で被洗浄物の
外周部近傍の底面を支持して受け渡しを行なう搬送アー
ムと、を含んで構成される。

【００１４】このような構成とすることで、被洗浄物の
洗浄部への受け渡しを容易にすると共に、洗浄後の被洗
浄物を清浄に保つため、被洗浄物に対する物理的な接触
を最小限にする。また、請求項９に係る発明では、前記
支持部材の垂直方向所定位置で、前記被洗浄物の水平方
向位置を制御するガイドブロックを設け、ブラシ間の所
定位置に安定して被洗浄物が搬送されるようにする。

【００１５】また、請求項10に係る発明では、前記洗浄
部を上下方向に複数設けると共に、前記搬送アームを上
下動させて前記複数の洗浄部間における被洗浄物の搬送
を行なう上下動装置を設け、被洗浄物の状態に応じた適
当な洗浄処理を行なう。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明のブラシ式洗浄装
置の一例を示す全体平面図である。このブラシ式洗浄装
置１は、カセットに収納された被洗浄物である半導体ウ
ェハ（以下、単にウェハという）を装置に導入する導入
部２と、導入されたウェハを洗浄する洗浄部３と、洗浄
後のウェハを乾燥させる乾燥部４と、乾燥後のウェハを
排出し、カセットに収納する収納部５と、前記各部間お
よび内部でのウェハの搬送を行なう搬送部６と、全体の
動作を制御する制御装置７とから構成されている。

【００１７】導入部２には、収納台８の上に、水平にし
た複数枚のウェハを上下に所定間隔で収納したカセット
９が載置してある。また、搬送部６には、前後、左右お
よび上下に独立に動作する２つの搬送アーム10、11が設
けてあり、相互に干渉・衝突しないように制御される。
搬送アーム10、11の先端に取り付けられたＣ字型アーム
部の内周には、ウェハの外周近傍の裏面を搬送可能に支
持する３つの突起12が、相互に等角に設けてある。

【００１８】まず、カセット９に収納されたウェハのう
ち、所定のウェハ13をベルトコンベア等の搬送手段で送
り出し、搬送アーム11に載せて、次の洗浄部３内の所定
位置まで搬送する。図２は、洗浄部３の拡大平面図であ
り、図３は、その動作を説明する概略図（側面から見た
図）である。洗浄部３には、全体包絡形状が略円筒体の
ブラシ14および15が、各々の中心軸が略水平になるよう
上下に対にして設けてある。このブラシ14（15）は、円
筒状本体14ａ（15ａ）の周壁に、洗浄用部材として複数
の突起を有するスポンジ14ｂ（15ｂ）を取り付け、本体
14ａ（15ａ）の中心軸回りを回転して被洗浄物を洗浄す
るものである。このうち上側のブラシ14は、支持アーム
16に取り付けられており、点Ｋを支点にした支持アーム
16の揺動によって洗浄位置Ａと待避位置Ｂとの間を移動
可能に設けてある。

【００１９】洗浄用部材として樹脂製毛状体を円筒状本
体14ａ（15ａ）の周壁に植設した構成としてもよいが、
スポンジ14ｂ（15ｂ）は、親水性・保水性に優れ、その
内部に洗浄液を豊富に保持することができるため、より
高い洗浄力を得ることができる。また、スポンジは柔軟
性が高いので被洗浄物を傷つけるおそれもなく、複数の
突起を一体に形成した構造なので、円筒状本体14ａ（15
ａ）から脱落するおそれも少ない。

【００２０】スポンジ14ｂ（15ｂ）の材質としては、親
水性高分子であるＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を原
料としたＰＶＦ（ポリビニルホルマール）等が好ましく
用いられる。また、ブラシ14、15に付着した汚染物質を
除去する、ブラシ14、15と等幅のスクレイパー17、18
を、各々のブラシに対応させて接離可能に設けてある。

【００２１】そして、ブラシ14、15の下側には、支持部
材19を上辺として、この支持部材19を上下動させつつ前
後動させる４節回転連鎖20が設けてある。この４節回転
連鎖20は、クランク21の往復角運動により動作する。そ
して、支持部材19には３本の支持ピン22が、ブラシ14、
15の前後に振り分けて取り付けられており、上側のブラ
シ14が待避位置Ｂにある状態で、搬送アーム11によって
搬送されたウェハ13を上昇端近傍で受け取るように配置
されている。

【００２２】搬送アーム11から支持ピン22の上端に載置
されたウェハ13は、ウェハ13の外周と略同じ曲面を有す
るガイドブロック23により、左右から水平方向位置を調
節された後、４節回転連鎖20の揺動に連動して下降しな
がら前方に進み、裏面が下側のブラシ15に当接する位置
まで移動する。支持ピン22はこの位置で一旦停止し、上
側ブラシ14が洗浄位置Ａに移動してウェハ13を挟持す
る。支持ピン22は、その後さらに下降して停止する。

【００２３】そして、図示しないノズルからウェハ13表
面に洗浄液を供給しながら、ブラシ14および15が相互に
反対方向に回転することにより、ウェハ13をＭ矢印の方
向に送り出す力が作用する。ウェハ13のＭ矢印方向に
は、ブラシ14、15の軸線にウェハ13の直径が略重なる位
置でウェハ13の外周部が当接する２つのローラ24が設け
てある。ローラ24は、それぞれ軸線が略垂直で、この軸
線を中心に同方向に回転し、当接したウェハ13を所定方
向に自転させる。

【００２４】このように、ウェハ13が自転した状態で、
その表裏面がブラシ14、15のスポンジ14ｂ、15ｂと洗浄
液の洗浄力とで洗浄される。このとき、前述したノズル
の他に、ブラシ14、15の円筒状本体14ａ、15ａの周壁に
洗浄液を吐出する複数の吐出孔28（図３参照）を設けて
おき、複数個所から洗浄液を供給するようにすれば、ウ
ェハ13の表面全体に確実に洗浄液をゆきわたらすことが
でき、より効果的に洗浄することができる。

【００２５】所定期間の洗浄が終了すると、洗浄液の供
給が停止され、上側のブラシ14が待避位置Ｂに移動する
と共に、支持ピン22が上昇しながら後退して、ウェハ13
を受け渡し位置へ移動する。このような、４節回転連鎖
20を用いたウェハの受け渡しでは、支持ピン22が、上下
方向のみならず前後方向にも移動するため、空間的に障
害になるブラシを避けた位置でウェハの受け渡しを行う
ことができる。

【００２６】そして、図１に示した、Ｃ字型の搬送アー
ム10が、ウェハ13を次の乾燥部４へ搬送する。洗浄後ま
だ濡れているウェハの搬送には、ウェハ裏面の広い面積
にわたって接触するベルトやローラではなく、外周部近
傍の裏面の３点を支持する搬送アームを用いることで、
素子として利用される部分への汚染物質の再付着を可及
的に防止することができる。

【００２７】その後、ウェハ13は乾燥部４でスピン乾燥
され、収納部５の搬送アーム25がこれをカセット26に収
納する。一方、洗浄部３のブラシ14、15は、ウェハ13が
乾燥部４に搬送された後、スクレイパー17、18による、
付着・堆積した汚染物質の除去が行われる。図３は、ブ
ラシ14およびスクレイパー17の、汚染物質を除去すると
きの動作を説明する概略図である。

【００２８】ブラシ14に接離可能に設けられたスクレイ
パー17は、ブラシ14の軸線方向の長さと同じ幅を有し、
ブラシ14に当接する側の一端縁付近は、ブラシ14との間
で過度の摩擦が生じないように、所定のＲ形状に加工し
てある。また、この一端縁付近には、洗浄液を吐出する
複数の吐出孔27が穿設してある。スクレイパー17の材質
は、汚染物質が付着し難く洗い流し易いテフロン樹脂
や、汚染物質がブラシ14から転写され易い石英等を、被
洗浄物に付着した汚染物質の種類や量に合わせて使い分
ければよい。

【００２９】ウェハ13が乾燥部４に搬送された後、スク
レイパー17がブラシ14に当接する所定位置まで移動す
る。そして、ブラシ14を回転させてスクレイパー17がス
ポンジ14ｂを絞りながら、ブラシ14に付着・堆積した汚
染物質を掻き落とすと共に、ブラシ14の円筒状本体14ａ
に設けられた吐出孔28と、スクレイパー17の先端部近傍
に設けられた吐出孔27とから洗浄液を吐出して、汚染物
質を洗い流す。

【００３０】このようにして、ブラシ14の清浄度を保持
することにより、洗浄効果を維持でき、被洗浄物である
ウェハへの汚染物質の再付着を防止することができる。
さらに、スクレイパー17の一端縁付近に設けられた複数
の吐出孔27の各々に、超音波エネルギーが印加された洗
浄液を吐出する超音波洗浄液吐出ノズル29を取り付けて
もよく、この場合、超音波エネルギーによってより効果
的に汚染物質の除去を行なうことができる。

【００３１】また、図５に示したように、吐出孔27に代
えて、スクレイパー17の一端縁付近に吸引孔30を設け、
ブラシ14に付着・堆積した汚染物質を掻き落とし、これ
を洗浄液と共に真空吸引すれば、スポンジ14ｂの微細な
気孔内に入り込んだパーティクル等も除去することがで
きる。スクレイパー17を当接させて汚染物質を除去する
期間、回数やブラシ14の回転数は、制御装置７で制御可
能であり、これらを調節するれば、ブラシ14の損耗を最
小限に抑えることができる。

【００３２】同様にして、ブラシ15に付着・堆積した汚
染物質の除去もスクレイパー18により行われる。上述の
例では、洗浄部３を１つのみ設けた構成について説明し
たが、これを複数設けた構成としてもよい。例えば、図
１に示した本発明のブラシ式洗浄装置１において、上述
した洗浄部３と同様の構成の洗浄部31〜34を、図６のよ
うに、上下方向に重ねて設けると共に、搬送アーム10、
11を上下動させて、複数の洗浄部３間におけるウェハの
搬送を行なう上下動装置35を設ける。そして、各洗浄部
における洗浄の期間および回数は、制御装置７に予め入
力されたプログラムに従って制御されるように構成す
る。

【００３３】このような構成のブラシ式洗浄装置では、
被洗浄物を、直線上に水平に配設した複数の洗浄部を順
次通過させるものとは異なり、被洗浄物の状態に合わせ
て処理内容を調整し、搬送アーム10、11と上下動装置35
とによって、選択された洗浄部だけに被洗浄物を搬送
し、処理を施すことができるため、処理速度が向上する
と共に、過不足のない洗浄を行なうことが可能となる。

【００３４】また、上下方向に複数の洗浄部を設けたた
め、同一平面上に複数の洗浄部を設けたものに比べ、装
置の設置面積も小さくて済み、狭いスペースへの設置が
容易である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、スクレイパーによりブラシに付着した汚染
物質を取り除くことができるため、被洗浄物への汚染物
質の再付着等が防止され、より高い洗浄効果を得ること
ができるという効果がある。また、請求項２に係る発明
によれば、被洗浄物を傷つけることなく、高い洗浄力を
得ることができるという効果がある。

【００３６】また、請求項３に係る発明によれば、スク
レイパーの一端縁をブラシに当接させて行なう汚染物質
除去の実施期間および回数を、制御装置により適当な範
囲に制御することで、ブラシの損耗を最小限に抑えつ
つ、必要かつ十分な汚染物質の除去を行なうことができ
るという効果がある。また、請求項４に係る発明によれ
ば、スクレイパーの一端縁付近に設けた複数の吐出孔か
ら洗浄液を供給することで、ブラシから掻き落とされた
汚染物質を洗浄液で洗い流し、確実に汚染物質を除去す
ることができるという効果がある。

【００３７】また、請求項５に係る発明によれば、超音
波エネルギーが印加された洗浄液による高い洗浄効果が
得られ、より短時間で汚染物質を除去することができ、
洗浄液を節約できるという効果もある。また、請求項６
に係る発明によれば、真空吸引することにより、ブラシ
に強固に付着した汚染物質も除去することができるとい
う効果がある。

【００３８】また、請求項７に係る発明によれば、ブラ
シの円筒状本体の周壁に設けた吐出孔から洗浄液を吐出
することで、汚染物質の堆積し易い円筒状本体付近を洗
い流し、より高い清浄度を得ることができるという効果
がある。また、請求項８に係る発明によれば、空間的に
障害になるブラシから離れた位置で、洗浄部への被洗浄
物の受け渡しを行なうことができると共に、被洗浄物に
対する搬送部の物理的な接触を少なくすることができる
ため、洗浄後の被洗浄物を清浄に保つことができるとい
う効果がある。

【００３９】また、請求項９に係る発明では、ガイドブ
ロックにより被洗浄物の水平方向位置を制御すること
で、ブラシ間の所定位置に安定して被洗浄物が搬送さ
れ、被洗浄物全体を確実に洗浄することができるという
効果がある。また、請求項10に係る発明では、被洗浄物
の状態に応じて、複数の洗浄部を組み合わせて使用し、
適当な期間および回数の洗浄を行なうことで、必要かつ
十分な洗浄ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態を示す全体平面図

【図２】 洗浄部の拡大平面図

【図３】 洗浄部の動作を説明する概略図

【図４】 汚染物質除去の動作を説明する概略図

【図５】 吸引孔を設けたスクレイパーを示す概略図

【図６】 洗浄部を上下に複数設けた構成を示す概略図

【符号の説明】

１ ブラシ式洗浄装置 ２ 導入部 ３ 洗浄部 ４ 乾燥部 ５ 収納部 ６ 搬送部 ７ 制御装置 ９ カセット 10、11 搬送アーム 12 突起 13 ウェハ 14、15 ブラシ 14ａ、15ａ 円筒状本体 14ｂ、15ｂ スポンジ 16 支持アーム 17、18 スクレイパー 19 支持部材 20 ４節回転点差 22 支持ピン 23 ガイドブロック 24 ローラ 27 吐出孔 28 吐出孔 29 超音波洗浄液吐出ノズル 30 吸引孔 31〜34 洗浄部 35 上下動装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状本体の周壁に軟質の洗浄用部材を有
   し、該本体の中心軸回りを回転するブラシを、前記中心
   軸が相互に略平行になるように複数配置した洗浄部と、 該洗浄部のブラシの間への被洗浄物の搬入および搬出を
   行なう搬送部と、 を含んで構成されるブラシ式洗浄装置において、 一端縁を前記ブラシに当接させて前記ブラシに付着した
   汚染物質を除去する板状スクレイパーを、前記ブラシか
   ら接離可能に、前記複数のブラシの各々に対応させて設
   けたことを特徴とするブラシ式洗浄装置。
2. 【請求項２】前記洗浄用部材は、複数の突起を有するス
   ポンジであることを特徴とする請求項１に記載のブラシ
   式洗浄装置。
3. 【請求項３】非洗浄時に回転している前記ブラシに前記
   スクレイパーの一端縁を当接させて行なう汚染物質除去
   の、実施期間および回数を制御する制御装置を設けたこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシ
   式洗浄装置。
4. 【請求項４】前記板状スクレイパーの一端縁付近に、洗
   浄液を吐出する複数の吐出孔を設けたことを特徴とする
   請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のブラシ式洗
   浄装置。
5. 【請求項５】前記板状スクレイパーの吐出孔に、超音波
   エネルギーが印加された洗浄液を吐出する超音波洗浄液
   吐出ノズルを取り付けたことを特徴とする請求項４に記
   載のブラシ式洗浄装置。
6. 【請求項６】前記板状スクレイパーの一端縁付近に、前
   記ブラシに付着した汚染物質を吸引する複数の吸引孔を
   設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
   １つに記載のブラシ式洗浄装置。
7. 【請求項７】前記ブラシの円筒状本体の周壁に洗浄液を
   吐出する複数の吐出孔を設けたことを特徴とする請求項
   １〜請求項６のいずれか１つに記載のブラシ式洗浄装
   置。
8. 【請求項８】前記洗浄部の複数のブラシは、中心軸が水
   平で上下に対になるように配設され、該上下対に配設さ
   れたブラシのうち少なくとも一方は洗浄位置と待避位置
   との間を可動に設けられたものであり、 前記搬送部は、被洗浄物を載置する少なくとも３本の支
   持ピンを有する支持部材と、 該支持部材を上辺として、この支持部材を上下動させつ
   つ前後動させる４節回転連鎖と、 前記複数のブラシが待避位置にあるときに、上昇端近傍
   にある前記支持部材との間で、被洗浄物の外周部近傍の
   裏面を支持して受け渡しを行なう搬送アームと、 を含んで構成されることを特徴とする請求項１〜請求項
   ７のいずれか１つに記載のブラシ式洗浄装置。
9. 【請求項９】前記支持部材の垂直方向所定位置で、前記
   被洗浄物の水平方向位置を制御するガイドブロックを設
   けたことを特徴とする請求項８に記載のブラシ式洗浄装
   置。
10. 【請求項10】前記洗浄部を上下方向に複数設けると共
    に、前記搬送アームを上下動させて前記複数の洗浄部間
    における被洗浄物の搬送を行なう上下動装置を設けたこ
    とを特徴とする請求項８または請求項９に記載のブラシ
    式洗浄装置。