JPH10321573A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 経時変化によってスポンジ等の洗浄部材にヘ
タりや摩耗が生じても洗浄部材の被洗浄物への押し付け
荷重を常に高度に一定に保つことができ、しかも微妙な
押し付け荷重の変化にも即座に対応することができる洗
浄装置を提供する。 【解決手段】 半導体ウエハＷの表面に回転しながら当
接してこれを洗浄する洗浄部材１０５と、洗浄部材１０
５を回転駆動する駆動モータ５０とを具備する。洗浄部
材１０５と駆動モータ５０の間には、洗浄部材１０５が
回転軸方向にスライド自在となるリニアブッシュ７５
と、洗浄部材１０５の半導体ウエハＷへの押付力を一定
にするコイルスプリング８１とを取り付ける。駆動モー
タ５０等を収納するケーシング１（１−１，１−２，１
−３）内の空間を配管１１１で真空引きすることで外気
圧に対して負圧とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ等の被
洗浄物の表面に当接してこれを洗浄する洗浄装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリッシング装置によって表面研
磨をしたり化学処理をしたりした後の半導体ウエハ等の
被洗浄物は、その表面が汚染されているので、これを清
浄に洗浄するため、スクラブ洗浄装置が使用されてい
る。

【０００３】ここでスクラブ洗浄装置とは、回転する被
洗浄物に、回転するスポンジ等からなる洗浄部材を押し
付けることで被洗浄物の表面をこすって清浄にする洗浄
装置であり、洗浄部材として円柱型のものとペンシル型
のものとがある。

【０００４】ところで従来のスクラブ洗浄装置において
は、スポンジ等の洗浄部材を被洗浄物に押し付ける力を
一定にするため、洗浄部材を被洗浄物に押し付けた際
に、洗浄部材を取り付けているアームなどの部材と、被
洗浄物の間の距離が一定になるように管理していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記方法
で洗浄部材の被洗浄物への押し付け力を管理すると、経
時変化によって洗浄部材であるスポンジ等にヘタりや摩
耗が生じた場合、初期のスポンジ押し付け力よりもその
押し付け力が変化してしまい、該押し付け力を常に一定
に管理することができないという問題点があった。

【０００６】上記問題点を解決するため、洗浄部材を取
り付けているアームなどの部材に荷重計を取り付け、該
荷重計の出力をモニターしてその出力が一定になるよう
に前記洗浄部材の押し付け力を管理する方法も考えられ
る。

【０００７】しかしながらこの方法ではその構造が複雑
になり、しかも微妙な荷重の変化に対応しにくい。

【０００８】また例えば洗浄部材と洗浄部材を回転駆動
する駆動モータの間や、洗浄部材及び駆動モータ全体と
これら洗浄部材及び駆動モータ全体を上下動させる上下
駆動機構との間等に、スプリングやエアシリンダやバラ
ンスウェイトを介在せしめることによって、洗浄部材の
被洗浄物への押し付け力を一定に管理する機構もある。

【０００９】しかしながら従来のこの種のスプリングや
エアシリンダやバランスウェイトだけを用いた機構の場
合、摩擦やブレが生じ、荷重の微妙な変化に滑らかに対
応してその荷重を常に一定に保つには不十分であるとい
う問題点があった。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、経時変化によってスポンジ等の洗浄部
材にヘタりや摩耗が生じても洗浄部材の被洗浄物への押
し付け荷重を常に一定に保つことができ、しかも微妙な
押し付け荷重の変化にも即座に滑らかに対応することが
できる洗浄装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、半導体ウエハなどの被洗浄物の表面に当接
してこれを洗浄する洗浄部材を具備する洗浄装置におい
て、前記洗浄部材を被洗浄物の表面に対して離間可能な
方向にスライド自在に支持するリニアブッシュなどの直
動案内機構を設けることとした。また本発明は、前記洗
浄部材の被洗浄物への押付力を調節する、弾発手段や錘
等からなる押付力調節手段を設けることとした。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。 〔第一実施形態〕図１は本発明を適用した第一実施形態
にかかるペンシル型スクラブ洗浄装置の側断面図であ
る。同図に示すペンシル型スクラブ洗浄装置は、洗浄部
材支持部としてのケーシング１（１−１，１−２，１−
３）の下端から突出する洗浄部材１０５を、ケーシング
１内に収納した駆動モータ５０によって回転駆動するよ
うに構成されている。

【００１３】駆動モータ５０にはモータシャフト５３が
連結されており、モータシャフト５３はキー５５を介し
て部材５７に連結されている。部材５７はネジ７３によ
ってその下のハウジングブッシュ６１に固定されてい
る。なお駆動モータ５０としては発塵防止モータを使用
することが好ましい。

【００１４】ここで図２はハウジングブッシュ６１を示
す図であり、同図（ａ）は側断面図（同図（ｂ）のＡ−
Ａ断面図）、同図（ｂ）は裏面図である。

【００１５】同図に示すようにハウジングブッシュ６１
はその中央に貫通孔６３を設け、またその下面の貫通孔
６３の周囲にリング溝６５を設け、さらにその周囲に２
つのバネ挿入穴６７と、２つの係止穴６９と、４つの溝
７０内にそれぞれ設けた固定孔７１とを設けて構成され
ている。なお貫通孔６３の内部上下には、下記する止め
金７７，７９を嵌合して固定するための円周溝６４，６
４が設けられている。

【００１６】そして図１に示すハウジングブッシュ６１
は、４つの固定孔７１に挿入したネジ７３を、部材５７
に設けたネジ穴５９に螺合することで固定されている。
つまりモータシャフト５３と部材５７とハウジングブッ
シュ６１は一体に回転する。

【００１７】次にハウジングブッシュ６１の貫通孔６３
内には、シャフトピン８３のシャフトを支持するための
直動案内手段としてリニアブッシュ７５が止め金７７，
７９によって固定される。

【００１８】一方図１に示すシャフトピン８３は、該シ
ャフトピン８３の下端に設けたネジ部９３をスポンジケ
ーシング１０１に螺合することによってスポンジケーシ
ング１０１に一体に固定されている。

【００１９】シャフトピン８３には外方に張り出す板部
９５が設けられており、その上面の前記リング溝６５に
対向する位置にはリング状突起９１が設けられ、また前
記２つの係止穴６９に対向する位置にはピン９４が取り
付けられている。スポンジケーシング１０１の下端に
は、洗浄部材として、例えばポリビニルホルマール（Ｐ
ＶＦ）の多孔質材で作られたスポンジ１０５が取り付け
られている。

【００２０】そしてバネ挿入穴６７内にコイルスプリン
グ８１を挿入した状態で、スポンジケーシング１０１と
一体にされたシャフトピン８３を、ハウジングブッシュ
６１の下側に取り付けるが、そのときリニアブッシュ７
５内に挿入したシャフトピン８３の上端を上側の止め金
７７の上に突出し、該上端にワッシャ８７をネジ８９で
固定する。これによってシャフトピン８３が鉛直下方へ
抜けるのを防止できる。

【００２１】なおスポンジ１０５の洗浄能力が落ちて来
て交換が必要になったら、ケーシング１−３を取り外
し、スポンジケーシング１０１とスポンジ１０５を一体
にシャフトピン８３からネジ部９３を緩めて取り外し、
新品のものと交換すればよい。

【００２２】一方、シャフトピン８３のリング状突起９
１はハウジングブッシュ６１のリング溝６５内に挿入さ
れ、またピン９４は係止穴６９内に挿入される。

【００２３】つまりシャフトピン８３は、リニアブッシ
ュ７５によって上下動自在に支持されると同時に、コイ
ルスプリング８１によって下方向に弾発された状態とな
っている。なお図１では説明の都合上、ワッシャ８７と
止め金７７の間に隙間が設けられているが、実際は無負
荷（半導体ウエハＷに押圧されていない）状態では両者
は当接している。

【００２４】なおケーシング１−２，１−３には、この
ペンシル型スクラブ洗浄装置全体を揺動したり上下動さ
せるための旋回アーム１１０が取り付けられている。ま
たケーシング１−３には配管１１１の一端が接続されて
おり、該配管１１１の他端には図示しない真空ポンプが
取り付けられている。

【００２５】そして駆動モータ５０を駆動すると、モー
タシャフト５３と部材５７とハウジングブッシュ６１が
一体に回転し、ハウジングブッシュ６１の回転力はさら
にピン９４を介してシャフトピン８３に伝えられ、シャ
フトピン８３とスポンジケーシング１０１とスポンジ１
０５が一体に回転駆動される。

【００２６】なおこのとき同時に配管１１１に接続され
た真空ポンプを駆動することでケーシング１内の空間を
外気圧に対して負圧にしておく。

【００２７】そしてこの状態で回転する半導体ウエハＷ
にスポンジ１０５を押し付け、旋回アーム１１０でスポ
ンジ１０５の押し付け位置を半導体ウエハＷの少なくと
も中心から半径方向に移動すれば、半導体ウエハＷ全体
が洗浄される。

【００２８】ところでシャフトピン８３は前述のように
上下動自在で且つコイルスプリング８１によって下方向
に弾発された状態となっているので、半導体ウエハＷに
スポンジ１０５を当接して押し付けた際、その押し付け
力が強いと、シャフトピン８３はその分上昇する。

【００２９】そしてスポンジ１０５がその経時変化でヘ
タりや摩耗が生じた場合であっても、その分シャフトピ
ン８３が上昇又は下降することによって、初期のスポン
ジ１０５の押し付け力に対する経時変化後のスポンジ１
０５の押し付け力の変動幅を極力小さく維持できる。

【００３０】しかも本発明の場合、洗浄部材１０５側に
固定されているシャフトピン８３と、駆動モータ５０側
に固定されているハウジングブッシュ６１との間に、ハ
ウジングブッシュ６１に対してシャフトピン８３が回転
軸方向（上下方向）にスライド自在となるようにリニア
ブッシュ７５を取り付けたので、駆動モータ５０側の各
部材に対して洗浄部材１０５側の各部材が正確且つスム
ーズに回転軸方向にスライド移動できる。従ってスポン
ジ１０５の半導体ウエハＷへの押し付け荷重を常に一定
に保つことができ、しかも微妙な押し付け荷重の変化に
も即座に滑らかに対応することができる。

【００３１】ところでハウジングブッシュ６１内のコイ
ルスプリング８１は、その表面がフッ素樹脂などの合成
樹脂によってコーティングされており、これによってコ
イルスプリング８１を構成する金属が流出して洗浄中の
半導体ウエハＷを汚染することを防止し、同時にコイル
スプリング８１自体の腐食を防止している。

【００３２】また前述のように本発明においては、ケー
シング１内を外気に対して負圧としているので、ケーシ
ング１内で発生する恐れのある各種汚染物質が、ケーシ
ング１の外部に漏れ出す恐れはなく、この点からも洗浄
中の半導体ウエハＷの汚染が防止できる。

【００３３】また本実施形態においては、リング状突起
９１がリング溝６５内に挿入されているので、洗浄中の
半導体ウエハＷに供給される純水や薬液等の洗浄液が、
リニアブッシュ７５の部分に流入することを防止でき、
その腐食を防止することができる。

【００３４】〔第二実施形態〕図３は第二実施形態にか
かるペンシル型スクラブ洗浄装置を示す側断面図であ
る。なお前記図１に示す第一実施形態と同一部分には同
一符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００３５】このペンシル型スクラブ洗浄装置におい
て、図１に示す第一実施形態と相違する点は、図１に示
すコイルスプリング８１を省略し、その代りにシャフト
ピン８３の板部９５の下面に略円柱状の錘１２０を取り
付けた点のみである。

【００３６】即ちこの錘１２０はその中央孔１２１にシ
ャフトピン８３の下面中央から突出する軸部９６を貫通
して止め輪９７を取り付けることで固定される。そして
軸部９６の下端に設けたネジ部９３にスポンジ１０５を
固定したスポンジケーシング１０１を螺合して固定す
る。

【００３７】なお錘１２０は、例えば鉄や鉛等の金属の
表面に樹脂加工を施すことによって構成されている。

【００３８】この実施形態の場合、シャフトピン８３は
上下動自在で且つ錘１２０によって常に下方向に所定の
荷重が負荷された状態となっているので、この装置全体
を下降してスポンジ１０５を半導体ウエハＷに当接した
際、その下降量が大きくても、シャフトピン８３はその
分上昇することによって常に一定の荷重が半導体ウエハ
Ｗに負荷される。

【００３９】従って第一実施形態と同様に、スポンジ１
０５がその経時変化でヘタりや摩耗が生じた場合であっ
ても、初期のスポンジ１０５の押し付け力に対する経時
変化後のスポンジ１０５の押し付け力の変動幅を極力小
さく維持できる。またリニアブッシュ７５によって駆動
モータ５０側の各部材に対して洗浄部材１０５側の各部
材が正確且つスムーズに抵抗なく回転軸方向（上下方
向）に直線状にスライド移動できるので、スポンジ１０
５の半導体ウエハＷへの押し付け荷重を常に一定に保つ
ことができ、しかも微妙な押し付け荷重の変化にも即座
に滑らかに対応することができる。

【００４０】〔第三実施形態〕図４は第三実施形態にか
かるペンシル型スクラブ洗浄装置を示す側断面図であ
る。なお前記図１に示す第一実施形態と同一部分には同
一符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００４１】このペンシル型スクラブ洗浄装置におい
て、図１に示す第一実施形態と相違する点は、図１に示
すコイルスプリング８１を省略し、その代りにスポンジ
ケーシング１０１内に錘１３０を埋め込んだ点のみであ
る。

【００４２】即ちこの錘１３０はスポンジケーシング１
０１内に固定されており、該錘１３０に対してシャフト
ピン８３に設けたネジ部９３を螺合する。錘１３０は例
えば鉄や鉛等の金属の表面に樹脂加工を施すことによっ
て構成される。

【００４３】なおこの実施形態のように錘１３０をスポ
ンジケーシング１０１と別部材として設ける代わりに、
スポンジケーシング１０１自体を適当な重さのものとす
ることによって、スポンジケーシング１０１の自重で半
導体ウエハＷを押圧するようにすることもできる。

【００４４】この実施形態の場合も、前記第二実施形態
の場合と同様に半導体ウエハＷには常に一定の荷重が負
荷される。

【００４５】以上本発明の実施形態を説明したが本発明
は上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以
下のような種々の変形が可能である。 被洗浄物は半導体ウエハに限定されず、例えば液晶板
など、他のものであっても良い。

【００４６】上記実施形態では洗浄部材としてスポン
ジを用いたが、洗浄部材にはクロス，発泡ポリウレタ
ン，ポリエステル，ブラシなど他の種々の材質のものが
適用できる。特に本発明の場合は洗浄部材の被洗浄物へ
の押し付け力を一定にできるので、必ずしもスポンジの
ように押し付け力を緩衝する部材を介在させる必要はな
く、洗浄部材の材料として弾性が余り無く、比較的硬質
の材料、例えばクロス部材のみを直接使用できる。

【００４７】上記各実施形態では駆動モータ５０をス
ポンジ１０５等の真上に配置したが、駆動モータ５０を
別の場所（例えばアーム１１０の他端側）に設置して該
駆動モータ５０の駆動力をタイミングベルト等によって
スポンジ１０５に伝達するように構成しても良い。要は
駆動モータ５０はスポンジ１０５に対して駆動力を伝達
することができるように取り付ければ良い。

【００４８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 経時変化によってスポンジ等の洗浄部材にヘタりや摩
耗が生じても、洗浄部材の被洗浄物への押し付け力は変
化しない。

【００４９】弾発手段又は錘を取り付けることによっ
て構成できるので、その構造が簡単で、別途エアシリン
ダやバランスウェイト等のような大型の装置を設けなく
ても良く、装置の小型化が図れる。

【００５０】洗浄部材と駆動モータの間に弾発手段又
は錘を取り付けているので、弾発手段又は錘は洗浄部材
及びこれに付帯する部材に対してのみ荷重を付加すれば
良く、従って小型の弾発手段又は錘で済むばかりか、よ
り洗浄部材の微妙な変化に対応でき、その押し付け荷重
を一定にできる。

【００５１】洗浄部材と駆動モータの間に、駆動モー
タに対して洗浄部材が回転軸方向にスライド自在となる
ようにリニアブッシュを取り付けたので、駆動モータ側
の各部材に対して洗浄部材側の各部材が正確且つスムー
ズに抵抗なく回転軸方向に直線状にスライド移動でき、
従ってこの点からも洗浄部材の被洗浄物への押し付け荷
重を常に一定に保つことができ、しかも微妙な押し付け
荷重の変化にも即座に滑らかに対応することができる。

【００５２】ケーシング内の空間を外気圧に対して負
圧としたので、ケーシング内で発生する恐れのある各種
汚染物質がケーシングの外部に漏れ出す恐れはなく、洗
浄中の被洗浄物を汚染する恐れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施形態にかかるペンシル型スクラブ洗浄
装置の側断面図である。

【図２】ハウジングブッシュ６１を示す図であり、図２
（ａ）は側断面図（図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図）、図２
（ｂ）は裏面図である。

【図３】第二実施形態にかかるペンシル型スクラブ洗浄
装置を示す側断面図である。

【図４】第三実施形態にかかるペンシル型スクラブ洗浄
装置を示す側断面図である。

【符号の説明】

Ｗ 半導体ウエハ（被洗浄物） １（１−１，１−２，１−３） ケーシング ５０ 駆動モータ ７５ リニアブッシュ（直動案内機構） ８１ コイルスプリング（押付力調節手段） １０５ スポンジ（洗浄部材） １２０ 錘（押付力調節手段） １３０ 錘（押付力調節手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被洗浄物の表面に当接してこれを洗浄す
   る洗浄部材を具備する洗浄装置において、 前記洗浄部材を被洗浄物の表面に対して離間可能な方向
   にスライド自在に支持する直動案内機構を有することを
   特徴とする洗浄装置。
2. 【請求項２】 被洗浄物の表面に当接してこれを洗浄す
   る洗浄部材を具備する洗浄装置において、 前記洗浄部材を被洗浄物の表面に対して離間可能な方向
   にスライド自在に支持する直動案内機構と、前記洗浄部
   材の被洗浄物への押付力を調節する押付力調節手段とを
   有することを特徴とする洗浄装置。
3. 【請求項３】 前記洗浄装置は、前記洗浄部材を回転駆
   動する駆動モータを有し、前記直動案内機構と前記押付
   力調節手段は、前記駆動モータと前記洗浄部材との間に
   設けられることを特徴とする請求項２記載の洗浄装置。
4. 【請求項４】 前記直動案内機構と前記駆動モータを同
   一ケーシング内に収納したことを特徴とする請求項３記
   載の洗浄装置。
5. 【請求項５】 前記ケーシング内の空間を外気圧に対し
   て負圧としたことを特徴とする請求項４記載の洗浄装
   置。