(57)【要約】【課題】  省電力化を推進できるようにしたウエーハ洗浄装置を提供する。【解決手段】  ウエーハＷに純水を供給すると共に、当該ウエーハＷを回転させ該純水を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハＷを洗浄する洗浄装置１００において、ウエーハＷを支持して回転可能な回転ステージ１０と、ウエーハＷの洗浄後に、回転ステージ１０の回転方向に働く力を利用して電力を発生させるモーター４０と、ウエーハＷの洗浄に使用された純水を回収するカップ２０と、カップ２０に回収された純水（廃水）をその自重により排水させる排水管６５と、排水管６５を流れる廃水の流れる力を利用して電力を発生させる水力発電機８０と、発生した電力を蓄えるバッテリー９０と、を備えたものである。【選択図】  図１
2006179784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハに洗浄水を供給すると共に、当該ウエーハを回転させ該洗浄水を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハを洗浄する洗浄装置において、
前記ウエーハを支持して回転可能な回転支持手段と、
前記ウエーハの洗浄後に、前記回転支持手段の回転方向に働く力を利用して電力を発生させる発電機と、
前記発電機で発生した前記電力を蓄える蓄電池と、を備えたことを特徴とするウエーハ洗浄装置。
【請求項２】
ウエーハに洗浄水を供給すると共に、当該ウエーハを回転させ該洗浄水を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハを洗浄する洗浄装置において、
前記ウエーハを支持して回転可能な回転支持手段と、
前記ウエーハの洗浄に使用された前記洗浄水を回収する回収手段と、
前記回収手段によって回収された前記洗浄水をその自重により排水させる排水管と、
前記排水管を流れる前記洗浄水の流れる力を利用して電力を発生させる水力発電機と、
前記水力発電機で発生した前記電力を蓄える蓄電池と、を備えたことを特徴とするウエーハ洗浄装置。
【請求項３】
ウエーハに洗浄水を供給すると共に、当該ウエーハを回転させ該洗浄水を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハを洗浄する洗浄装置において、
前記ウエーハを支持して回転可能な回転支持手段と、
前記ウエーハの洗浄後に、前記回転支持手段の回転方向に働く力を利用して一の電力を発生させる発電機と、
前記ウエーハの洗浄に使用された前記洗浄水を回収する回収手段と、
前記回収手段によって回収された前記洗浄水をその自重により排水させる排水管と、
前記排水管を流れる前記洗浄水の流れる力を利用して他の電力を発生させる水力発電機と、
前記一の電力と前記他の電力とを蓄える蓄電池と、を備えたことを特徴とするウエーハ洗浄装置。
【請求項４】
前記発電機は、モーター兼用であって且つ
前記回転支持手段を回転させる機能を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のウエーハ洗浄装置。
【請求項５】
前記ウエーハに向けて前記洗浄水を供給する給水管と、
前記給水管を流れる前記洗浄水の流れる力を利用して前記回転支持手段を回転させる水車と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のウエーハ洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハ洗浄装置に関し、特に、装置内で無駄にされてきたエネルギーを回収して再利用することにより、省電力化を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１，２に開示されたものがある。即ち、特許文献１では、ウエーハの表面を上側に向けて当該ウエーハを高速回転させる操作と、洗浄ブラシを回転させながらウエーハ表面へ押し当てる操作と、洗浄ブラシのウエーハ直径方向への移動操作とを並行して行いながら、このウエーハ表面の中心に洗浄水を供給して、ウエーハ表面を洗浄するようになっている。特許文献２についても、ほぼ同じである。
【０００３】
また、ダミーウエーハではなく、ＩＣチップが作りこまれるウエーハ（即ち、製品）に対しては、洗浄ブラシの押し当て操作やその移動操作を行わず、ウエーハを高速回転させながらその表面の中心に純水を供給して、パーティクルを除去する方法も知られている。
【特許文献１】特開平１１−１６２８９８号公報
【特許文献２】特開昭６２−２５９４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記公報に開示されたような従来の装置によれば、ウエーハの表面からパーティクルを除去することができる。しかしながら、装置内で無駄にされてきたエネルギーを回収して再利用するという着眼点がなったために、省電力化が十分ではないという問題があった。
本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、省電力化を推進できるようにしたウエーハ洗浄装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
〔発明１〕  上記目的を達成するために、発明１のウエーハ洗浄装置は、ウエーハに洗浄水を供給すると共に、当該ウエーハを回転させ該洗浄水を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハを洗浄する洗浄装置において、前記ウエーハを支持して回転可能な回転支持手段と、前記ウエーハの洗浄後に、前記回転支持手段の回転方向に働く力を利用して電力を発生させる発電機と、前記発電機で発生した前記電力を蓄える蓄電池と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
ここで、洗浄水とは例えば純水である。また、発電機による電力発生の開始のタイミングは、例えば、ウエーハの洗浄後もその回転動作を一定時間継続させてその表面から水分を十分に取り除いた後である。
発明１のウエーハ洗浄装置によれば、回転支持手段の洗浄処理後の運動エネルギーを電力に変換して蓄電池に回収し、回収した電力の再利用が可能である。これにより、ウエーハ洗浄装置の省電力化を推進することができる。例えば、回収した電力を回転指示手段の回転用電力として使用したり、ウエーハ洗浄装置のシーケンス制御用電力として使用したりすることが可能である。
【０００７】
〔発明２〕  発明２のウエーハ洗浄装置は、ウエーハに洗浄水を供給すると共に、当該ウエーハを回転させ該洗浄水を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハを洗浄する洗浄装置において、前記ウエーハを支持して回転可能な回転支持手段と、前記ウエーハの洗浄に使用された前記洗浄水を回収する回収手段と、前記回収手段によって回収された前記洗浄水をその自重により排水させる排水管と、前記排水管を流れる前記洗浄水の流れる力を利用して電力を発生させる水力発電機と、前記水力発電機で発生した前記電力を蓄える蓄電池と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成であれば、排水管を流れる洗浄水が持つ運動エネルギーを電力に変換して蓄電池に回収し、回収した電力の再利用が可能である。これにより、ウエーハ洗浄装置の省電力化を推進することができる。
【０００９】
〔発明３〕  発明３のウエーハ洗浄装置は、ウエーハに洗浄水を供給すると共に、当該ウエーハを回転させ該洗浄水を遠心力で拡散させることによって、当該ウエーハを洗浄する洗浄装置において、前記ウエーハを支持して回転可能な回転支持手段と、前記ウエーハの洗浄後に、前記回転支持手段の回転方向に働く力を利用して一の電力を発生させる発電機と、前記ウエーハの洗浄に使用された前記洗浄水を回収する回収手段と、前記回収手段によって回収された前記洗浄水をその自重により排水させる排水管と、前記排水管を流れる前記洗浄水の流れる力を利用して他の電力を発生させる水力発電機と、前記一の電力と前記他の電力とを蓄える蓄電池と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成であれば、回転支持手段の洗浄処理後の運動エネルギーと、排水管を流れる洗浄水が持つ運動エネルギーとをそれぞれ電力に変換して蓄電池に回収し、これら回収した電力の再利用が可能である。従って、ウエーハ洗浄装置の省電力化を推進することができる。
【００１１】
〔発明４〕  発明４のウエーハ洗浄装置は、発明１から発明３の何れか一のウエーハ洗浄装置において、前記発電機は、モーター兼用であって且つ前記回転支持手段を回転させる機能を備えていることを特徴とするものである。
このような構成であれば、従来技術と比べて、新たに発電機を設ける必要がないので、装置構成が簡単である。
【００１２】
〔発明５〕  発明５のウエーハ洗浄装置は、発明１から発明４の何れか一のウエーハ洗浄装置において、前記ウエーハに向けて前記洗浄水を供給する給水管と、前記給水管を流れる前記洗浄水の流れる力を利用して前記回転支持手段を回転させる水車と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
このような構成であれば、回転支持手段を回転させる動力源として、蓄電池に回収された電力と、水車から得られる回転力とを組み合わせて使用することができるので、外部電源から供給される電力量をゼロにできる可能性がある。
例えば、洗浄装置での全ての処理に要する電力と、蓄電池に回収された電力及び、水車から得られる回転力とがつり合う（即ち、エネルギー収支がプラスとなる）ならば、外部からの電力の供給が不要となる。そのような場合には、外部電源に対する接続コードが不要となり、洗浄装置の小型化に寄与することができる。
【００１４】
なお、蓄電池に回収された電力と、水車から得られる回転力は同じタイミングで用いても良いし、別々のタイミングで用いても良い。例えば、回転支持手段を静止状態から回転させるとき（即ち、初期回転時）には、一定速度で回転しているとき（即ち、定常回転時）よりも大きな動力を要する。従って、水車から得られる回転力が蓄電池に回収された電力よりも大きい場合には、水車から得られる回転力を初期回転の動力源に使用する。また、定常回転時には、クラッチ等により水車と回転支持手段とを切り離し、蓄電池に回収された電力を定常回転の動力源に使用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るウエーハ洗浄装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＳＣＲ（スクラバー）洗浄装置１００の構成例を示す概念図である。
このＳＣＲ洗浄装置（以下、単に「洗浄装置」という。）１００は、ウエーハＷの表面に純水を供給すると共に、このウエーハＷを回転させ純水を遠心力で拡散させることによって、このウエーハＷの表面を洗浄する装置である。この洗浄装置１００は、通常、クリーンルーム内に設置された状態で使用されるものである。
【００１６】
図１に示すように、この洗浄装置１００は、回転ステージ１０と、カップ２０と、ノズル３０と、モーター４０と、プーリ５０と、給水管６０と、水車７０と、クラッチ７５と、排水管６５と、水力発電機８０と、バッテリー９０とを含んだ構成となっている。
回転ステージ１０は、ウエーハＷの裏面を回転可能に支持するものである。この回転ステージ１０のウエーハＷの裏面と接触する面（以下で、接触面という）には多数の孔が設けられおり、これらの孔は真空ポンプ（図示せず）に接続されている。ウエーハＷを回転ステージ１０上に載置した状態で、これらの孔から吸気すると、ウエーハＷの裏面は回転ステージ１０の接触面に吸着されて固定される。
【００１７】
また、図１に示すように、この回転ステージ１０には回転軸１２が取り付けられており、接触面の中心を通る鉛直線回りに回転可能になっている。回転ステージ１０の接触面の中心と、ウエーハＷの中心とを重ね合わせるようにして、この回転ステージ１０上にウエーハＷを固定し、この回転ステージ１０を回転動作させることによって、ウエーハＷをその表面の中心を通る鉛直線回りに回転させることができる。
【００１８】
カップ２０は、上面に開口部を、下面に底部を有した容器状のものである。図１に示すように、このカップ２０は、回転ステージ１０に支持されたウエーハＷの側方及び下方をやや離れた位置から取り囲むようにして配置されている。このカップ２０によって、ウエーハＷの回転による純水の周囲への飛散が防止される。また、このカップ２０の底部には、図示しない排気系に通じる排気口と、排水管６５に繋がる排水口とが設けられている。この洗浄装置１００では、排気口からの排気はウエーハＷの洗浄処理のタイミングと関係なく常時行われ、クリーンルーム内のクリーンエアーがカップ２０内に常時流れ込むようになっている。
【００１９】
ノズル３０は、その先端に吐出口を有し、その後端が純水を供給する給水管６０に接続されている。このノズル３０は、例えば金属製の管部材である。このノズル３０は、その吐出口が回転ステージ１０の接触面の中心部上方にくるように、その位置が調整されている。このような位置調整によって、純水は、回転ステージ１０上に固定されたウエーハＷ表面の中心に供給される。
【００２０】
モーター４０は、電源の供給を受けて駆動する電気モーター４０である。この電気モーター４０はプーリ５０を介して回転軸１２と繋がっており、回転軸１２を時計回り、又は反時計回りに自転させることが可能となっている。また、このモーター４０は、回転軸１２の回転する方向に働く力（即ち、回転ステージ１０の回転力）を受けて電力を発生させることも可能となっている。例えば、モーター４０がその駆動力を発揮していない状態（電源の供給を受けていない状態）のもと、回転軸１２が時計回り、又は反時計回りに回転すると、その回転力がプーリ５０を介してモーター４０に伝わる。そして、この回転力の伝達を受けて、モーター４０で電力が発生する。
【００２１】
プーリ５０は例えばゴム材からなるものである。このプーリ５０は、モーター４０の回転軸４２と、回転ステージ１０の回転軸１２との間に架設されている。給水管６０は、その一端が工場の純水供給系に接続し、その他端がノズル３０に接続している。ウエーハＷの洗浄処理に使用される純水は、この給水管を通ってノズル３０の吐出口まで送出される。図１に示すように、この給水管６０の途中には、回転軸１２を回転させるための水車７０が設けられている。
【００２２】
図２は、水車７０の構成例を示す概念図である。図２に示すように、給水管６０内に設けられた水車７０の回転軸７２は給水管６０の外側に引き出されており、給水管６０内で純水がノズル３０方向に流れると、その純水の流れに羽根車７４が押されて、回転軸７２が時計回り、又は反時計回りに回転するようになっている。
また、この回転軸７２と回転ステージの回転軸１２（図１参照。）との間にはクラッチ７５（図１参照。）が介在している。このクラッチ７５により、回転軸７２を回転ステージの回転軸１２と繋いだり切り離したりすることが可能となっている。水車７０の回転軸７２と回転ステージの回転軸１２とが繋がれている場合には、水車７０の回転力が回転ステージの回転軸１２に伝わる。また、水車７０の回転軸７２と回転ステージの回転軸１２とが切り離されている場合には、水車７０の回転力は回転ステージの回転軸１２に伝わらず、水車７０とその回転軸７２だけが空回りする。
【００２３】
図１に戻って、排水管６５は、その一端がカップ２０の排水口に接続し、その他端が工場の排水系に接続している。図１に示すように、この排水管６５は、カップ２０の直下方向に延びている。また、この排水管６５のカップ２０寄りの部分には図示しないバルブが設けられており、このバルブを開くことによって、カップ２０内を排水することが可能となっている。
【００２４】
水力発電機８０は、排水管６５を流れる使用後の純水（以下、廃水という。）の流れる力を利用して電力を発生させるものである。この水力発電機８０の羽根車は、排水管６５のバルブよりもさらに下方向に設けられており、排水管６５内を流れ落ちる廃水に押されて一方向に回転するようになっている。
バッテリー９０は、例えば鉛蓄電池であり、電力を化学的エネルギーの形に変化して蓄え、必要に応じて、再び電力として取り出すことが可能な装置である。図１の破線矢印で示すように、このバッテリー９０は、モーター４０と水力発電機８０との両方に配線を介して接続しており、モーター４０で発生した電力と、水力発電機８０で発生した電力との両方を蓄えることが可能となっている。また、蓄えた電力をモーター４０に出力することが可能となっている。
【００２５】
次に、この洗浄装置１００を用いてウエーハＷを洗浄する方法について説明する。
図３は、洗浄装置１００における処理の流れを示すタイムチャートである。以下、この図３と図１とを参照しながら、洗浄装置１００を用いたウエーハＷの洗浄方法について説明する。
図３において、各処理はステップ（ｓｔｅｐ）１からステップ７の順に実行される。また、図３中の○印は、その左側に記載された各処理を実行することを意味している。
【００２６】
まず始めに、ステップ１では、図示しない搬送系によって、洗浄装置１００のローダから回転ステージ１０上にウエーハＷを搬入する。そして、ウエーハＷの裏面を回転ステージ１０の接触面に吸着させて固定させる。
次に、ステップ２では、静止状態にある回転ステージ１０を回転させ、その速度を定常速度まで加速させる。この初期回転時には、回転ステージ１０の回転軸１２を回転させるために、定常回転時よりも大きな動力を要する。そこで、初期回転時には、クラッチ７５により、水車７０と回転軸１２とを繋げて水車７０から得られる回転力で回転軸１２を回転させる。
【００２７】
このステップ２では、バッテリー９０に蓄えられた電力は使用しない（但し、水車７０による回転力だけでは足りない場合には、バッテリー９０に蓄えられた電力や、外部電源から供給される電力を補助動力として用いても良い。）。また、このステップ２では、ノズル３０からウエーハＷの表面に向けて純水を供給し、ウエーハＷ表面の洗浄処理を行う。
【００２８】
次に、ステップ３では、回転ステージ１０を一定の速度で定常回転させる。この定常回転時には、クラッチ７５により、水車７０と回転軸とを切り離す。そして、バッテリー９０に蓄えられた電力をモーター４０に向けて放電し、放電された電力をモーター４０の動力源に使用する。（このとき、バッテリー９０に蓄えられた電力だけでは足りない場合には、外部電源から供給される電力を補助動力として用いても良い。）。また、このステップ２では、ノズル３０からウエーハＷの表面に向けて純水を供給し、ウエーハＷ表面の洗浄処理を行う。
【００２９】
次に、ステップ４では、回転ステージ１０を定常回転させた状態で、ノズル３０からウエーハＷ表面への純水の吐出を停止する。そして、回転ステージ１０を一定時間、定常回転させ続ける。これにより、ウエーハＷ表面の水分は遠心力によってその外側へ飛ばされ、ウエーハＷの表面は乾かされる。このステップ４では、バッテリー９０に蓄えられた電力をモーター４０の動力源に使用する（もちろん、バッテリー９０に蓄えられた電力だけでは足りない場合には、外部電源から供給される電力を補助動力として用いても良い。）。
【００３０】
次に、ステップ５では、モーター４０への電力の供給を停止する。モーター４０への電力の供給を停止した後、回転ステージ１０は回転しながら徐々に減速し、やがて停止する。この減速の過程で、回転ステージ１０の回転方向に働く力（運動エネルギー）はプーリ５０を介してモーター４０に伝えられ、モーター４０に伝えられた運動エネルギーは電力に変換される。そして、このモーター４０で変換された電力はバッテリー９０に蓄えられる。
【００３１】
次に、ステップ６では、排水管６５に取り付けられたバルブが開き、カップ２０内の廃水は、その自重によって排水管６５内を流れ落ちる。そして、この流れ落ちる排水が水力発電機８０の羽根車に当たって、羽根車を回転させる。これにより、排水管６５内を流れ落ちる廃水の運動エネルギーが電力に変換される。変換された電力はバッテリー９０に蓄えられる。
【００３２】
次に、ステップ７では、図示しない搬送系によって、回転ステージ１０上のウエーハＷを洗浄装置１００のアンローダへ搬出する。これにより、１枚のウエーハＷの洗浄処理を終了する。
このように、本発明の実施形態に係る洗浄装置１００によれば、乾燥処理後の回転ステージ１０の減速過程で、回転ステージ１０が持つ運動エネルギーを電力に変換してバッテリー９０に回収したり、排水管６５を流れる廃水が持つ運動エネルギーを電力に変換してバッテリー９０に回収したりする。従って、回収した電力の再利用が可能であり、ウエーハＷ洗浄装置１００の省電力化を推進することができる。
【００３３】
また、バッテリー９０に回収された電力と、水車７０から得られる回転力とを組み合わせて使用することにより、外部電源から供給される電力量をゼロにできる可能性がある。即ち、図３のステップ１〜７に示した全ての処理に要する電力と、バッテリー９０に回収された電力及び、水車７０から得られる回転力とがつり合う（即ち、エネルギー収支がプラスとなる）ならば、洗浄装置１００の外部からの電力の供給が不要となる。そのような場合には、外部電源に対する接続コードが不要となり、装置の小型化に寄与することができる。
【００３４】
この実施形態では、純水が本発明の「洗浄水」に対応し、回転ステージ１０と回転軸１２とが本発明の「回転支持手段」に対応している。また、モーター４０が本発明の「発電機」に対応し、カップ２０が本発明の「回収手段」に対応している。さらに、バッテリー９０が本発明の「蓄電池」に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態に係るＳＣＲ洗浄装置１００の構成例を示す図。
【図２】水車７０の構成例を示す図。
【図３】洗浄装置１００における処理の流れを示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００３６】
１０  回転ステージ、１２  （回転ステージの）回転軸、２０  カップ、３０  ノズル、４０  モーター、５０  プーリ、６０  給水管、６５  排水管、７０  水車、７２  （水車の）回転軸、７５  クラッチ、８０  水力発電機、９０  バッテリー、１００  洗浄装置
【図１】
2006179784.tif 000003
【図２】
2006179784.tif 000004
【図３】
2006179784.tif 000005