(57)【要約】【課題】基板の表面及び裏面を同時に洗浄することができ、且つテーブルに対して基板を迅速に着脱可能な洗浄装置を提供する。【解決手段】基板を鉛直方向の軸心回りに回転可能に保持する基板保持手段と、基板表面に洗浄液を噴射する上ノズル２０と、基板裏面に洗浄液を噴射する下ノズル１６とを備え、基板を回転させながら洗浄する装置において、基板保持手段が、回転可能な第一テーブル２と、第一テーブルに対して第一テーブルと同じ軸心回りに回転可能な第二テーブル３と、周方向に等間隔に配置され、一端が第一テーブルに、他端が第二テーブルに各々ピン連結されて第一テーブルに対する第二テーブルの位相変更により同期的に揺動して基板の側面を互いに挟み又は解放する連動チャック４とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2006102706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を鉛直方向の軸心回りに回転可能に保持する基板保持手段と、基板表面に洗浄液を噴射する上ノズルと、基板裏面に洗浄液を噴射する下ノズルとを備え、基板を回転させながら洗浄する装置において、基板保持手段が、
回転可能な第一テーブルと、
第一テーブルに対して第一テーブルと同じ軸心回りに回転可能な第二テーブルと、
周方向に等間隔に配置され、一端が第一テーブルに、他端が第二テーブルに各々ピン連結されて第一テーブルに対する第二テーブルの位相変更により同期的に揺動して基板の側面を互いに挟み又は解放する連動チャックと
を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
第一テーブルと第二テーブルとは周方向に復元力が作用する引っ張りバネを介して連結されている請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
更に、第一テーブルの回転軸の近傍に配置されて径方向もしくは軸方向に進退可能なロッドを備え、
第一テーブルの回転軸がロッドの進退方向と交差する方向に突き出たフックを有し、第二テーブルが第一テーブルに対して位相を変更する時にはロッドが前進してフックに当たることにより第一テーブルの回転を阻止し、第一テーブルが回転する時にはロッドが後退してフックから離れる請求項１又は２に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
更に、洗浄中の基板を囲むカバーと、カバーを鉛直方向に移動させる昇降手段とを備え、カバーの内周面における周方向の複数箇所に、軸心に向かって突出し先端が基板の周縁下に達する爪が付設されている請求項１〜３のいずれかに記載の基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板の表裏面を洗浄することのできる装置に属し、半導体基板、液晶ガラス基板、マスク基板などの精密基板の洗浄に好適に利用されうる。
【背景技術】
【０００２】
基板を洗浄する装置として、従来より図５に示すものが知られている（例えば特許文献１）。この装置１０１は、基板１５０の裏面を図略の真空ポンプにより吸着して保持するテーブル１０２と、テーブル１０２を装置本体に対して回転させるモータ１２５と、テーブル１０２の上方で旋回可能な洗浄液噴射ノズルを基本的に備えている。
そして、テーブル１０２とともに回転する基板１５０に対して噴射ノズルをテーブル１０２の半径方向に往復動させながら洗浄液を噴射することにより、基板１５０の表面を洗浄する。洗浄中はカバー１１０にて基板１５０が囲まれており、洗浄液の飛散が防止されている。裏面を洗浄するときは、一旦真空引きを解除し、手袋をはめた作業者が人力で基板１５０を裏返すか、又は搬出テーブル１６１にて基板１５０を取りだして反転装置（例えば特許文献３）にて反転させた後に、搬入テーブル１６０にて装置本体内に搬入し、再び洗浄操作を行う。搬出搬入時にはカバー１１０はエアーシリンダー１３１によって上方の退避位置まで押し上げられる。
【０００３】
基板を洗浄する別の従来装置として、中央に凹部を有するテーブルの周縁で基板を保持し、凹部内に下部ノズルを配置し、テーブルの回転軸内を通る管より下部ノズルに洗浄液を供給できるようにしたものが提案されている（特許文献２）。この装置によれば、下部ノズルから噴射される洗浄液によって基板の裏面も洗浄されるので、基板を裏返す必要はない。尚、特許文献２には基板をテーブルに固定する手段が記載されていないが、図面の構成からして、基板の周縁の複数箇所をテーブルで各々独立に把持しているものと想像される。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９９９１８
【特許文献２】特開平１１−１５６３１４
【特許文献３】特開２００３−７６６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、図５に示す従来の洗浄装置では、真空ポンプが必要であるうえに、モータ１２５がその回転軸に真空引き用の流路となる孔を有し、更に回転軸下端部にモータ１２５本体との間の真空度保持のための磁性流体シール等のシール手段を有する特殊仕様品でなければならない。従って、装置が高価である。また、特許文献２に記載の装置では、基板の周縁の複数箇所をテーブルで各々独立に把持しているので、テーブルに対する基板の着脱操作が煩わしい。
それ故、この発明の課題は、基板の表面及び裏面を同時に洗浄することができ、且つテーブルに対して基板を迅速に着脱可能な洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その課題を解決するために、この発明の基板洗浄装置は、
基板を鉛直方向の軸心回りに回転可能に保持する基板保持手段と、基板表面に洗浄液を噴射する上ノズルと、基板裏面に洗浄液を噴射する下ノズルとを備え、基板を回転させながら洗浄する装置において、基板保持手段が、
回転可能な第一テーブルと、
第一テーブルに対して第一テーブルと同じ軸心回りに回転可能な第二テーブルと、
周方向に等間隔に配置され、一端が第一テーブルに、他端が第二テーブルに各々ピン連結されて第一テーブルに対する第二テーブルの位相変更により同期的に揺動して基板の側面を互いに挟み又は解放する連動チャックと
を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明の洗浄装置によれば、基板側面を挟み又は解放する連動チャックによって基板が保持されるので、基板裏面に下ノズルを接近させて裏面に洗浄液を噴射することができる。従って、表面と裏面を同時に洗浄することができる。また、各連動チャックが第二テーブルの位相変更により同期的に揺動するので、一気に基板を挟み又は解放することができる。
第一テーブルと第二テーブルとは周方向に復元力が作用する引っ張りバネを介して連結されていると好ましい。その復元力によって連動チャックが基板側面を弾力的に挟むので、基板の損傷が防止されるからである。
【０００８】
この発明の洗浄装置において更に、第一テーブルの回転軸の近傍に配置されて径方向もしくは軸方向に進退可能なロッドを備え、
第一テーブルの回転軸がロッドの進退方向と交差する方向に突き出たフックを有し、第二テーブルが第一テーブルに対して位相を変更する時にはロッドが前進してフックに当たることにより第一テーブルの回転を阻止し、第一テーブルが回転する時にはロッドが後退してフックから離れる構成をとると好ましい。これにより第一テーブルの回転駆動源にブレーキを内蔵させる必要が無くなり、装置全体が安価になるからである。
【０００９】
更に、洗浄中の基板を囲むカバーと、カバーを鉛直方向に移動させる昇降手段とを備え、カバーの内周面における周方向の複数箇所に、軸心に向かって突出し先端が基板の周縁下に達する爪が付設されていると好ましい。これにより連動チャックが基板を解放した状態でカバーを上昇させると、それに伴って爪が基板の下面に引っ掛かり、基板が連動チャックより上方に移動する。そして、基板が上方位置にある間に第一テーブルを第二テーブルとともに少し回転させ、その後、カバーとともに基板を下降させることにより、上昇前とは異なる位置で基板を挟み、連動チャックで隠れていた部分を洗浄することができる。
【発明の効果】
【００１０】
反転装置無しで基板の表面と裏面を同時に洗浄することができ、しかも連動チャックにて基板の着脱が迅速になされるので、洗浄の工数を著しく減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施形態の洗浄装置を図面とともに説明する。図１は、実施形態に係る洗浄装置を示す一部破断正面図、図２は同じく平面図、図３は下半部断面図である。
洗浄装置１は、平面視円形の基板Ｗを回転させながら洗浄する装置であって、鉛直方向の軸心回りに回転可能に保持する以下に詳述する基板保持手段と、基板表面に洗浄液を噴射する上ノズル２０と、基板裏面に洗浄液を噴射する下ノズル１６と、洗浄中の基板を囲むカバー１０を備える。上ノズル２０は、水平方向に移動可能であるとともに角度を変更可能である。
【００１２】
基板保持手段は、第一テーブル２、第二テーブル３及び連動チャック４からなる。第一テーブル２は、中央に軸孔を有する厚肉のボス２ａ及びその上面に固定された薄肉の環状プレート２ｂからなる。そして、ボス２ａが管状の外回転軸６の上端に固定されており、外回転軸６が装置１の本体を鉛直方向に貫通し装置本体に上下の軸受けを介して支持されていることにより、第一テーブル２が回転可能とされている。環状プレート２ｂは、周方向に等しい間隔を開けて三箇所に径方向外側に突き出た部分を有し、各々の突出部にピン４ａが上向きに固定されている。
【００１３】
第二テーブル３も、中央に軸孔を有する厚肉のボス３ａ及びその上面に固定された薄肉の環状プレート３ｂからなる。そして、ボス３ａが外回転軸６よりも長い管状の内回転軸７の上端に固定されており、内回転軸７が外回転軸６に嵌合され上下の軸受けを介して支持されていることにより、第二テーブル３が第一テーブル２に対して回転可能とされている。内回転軸７の上下端は、いずれも外回転軸６から出ており、ボス３ａの外周面は、間隙を介してボス２ａの内周面と対向している。環状プレート３ｂは、環状プレート２ｂよりも小さい相似形をなし、各々の突出部の長孔にピン４ｂが下向きに緩み嵌合されている。
【００１４】
連動チャック４は、環状プレート２ｂ、３ｂの各々の突出部に対応するように合計３個取り付けられており、各々が鉛直方向断面視でＬ字形のジョイント４ｃとその上端面より突出するように形成された爪４ｄとからなる。ジョイント４ｃは、その踵部にピン４ａが回転可能に差し込まれ、足の先端部にピン４ｂが差し込まれることにより、第一テーブル２に対する第二テーブル３の位相変更範囲を規制している。爪４ｄは、径方向断面視で内周面が中心に向かって膨らんだ円弧状をなしており、且つ内周面がジョイント４ｃの回転中心より僅かに外側に位置しており、基板の外周面はジョイント４ｃの揺動に応じてその内周面に内接し或いは間隙を介して対向する。
【００１５】
装置本体より露出した外回転軸６の下端付近にはプーリ６ａが同軸上に取り付けられ、さらにその下方外周には環状の上フランジ８が取り付けられボルトで固定されている。プーリ６ａは、装置本体に固定されたモータ２５の出力軸と無端ベルト２５ａで接続されている。上フランジ８の下面における偏芯位置の一箇所には鉛直方向に垂下する円筒状のフック８ａが固定されている。上フランジ８の近傍における装置本体には、エアシリンダ３２が固定されており、エアシリンダ３２のロッド３２ａが回転軸６における径方向に進退可能とされている。ロッド３２ａは、前進時には側面がフック８ａの外周面に当たり、後退時にはフック８ａの旋回を干渉しないように長さが設定されている。尚、フック８ａを上フランジ８より径方向に突出させ、ロッド３２ａを軸方向に進退可能な構成にしてもよい。
【００１６】
外回転軸６より露出した内回転軸７の下端外周には環状の下フランジ９が取り付けられボルトで固定されている。そして、上フランジ８と下フランジ９とは、それらの間に引っ張りバネ１２を介して連結されている。引っ張りバネ１２は、巻軸が回転軸６、７の直径線と平行になり且つ両フランジ８、９のボスと交差しないように、一端が上フランジ８における下面の偏芯位置に固定され、他端が下フランジ９の上面における位相の異なる偏芯位置に固定されている。下フランジ９の下面における偏芯位置の一箇所には鉛直方向に垂下する円筒状のフック９ａが固定されている。下フランジ９は、外回転軸６の外周面に緩み嵌合しており、下フランジ９の内周に外回転軸６の外周面に密着するシールリングが配されていることにより、下フランジ９が外回転軸６に対して気密性を保ちながら回転可能とされている。
【００１７】
下フランジ９の近傍における装置本体には、エアシリンダ３０が固定されており、エアシリンダ３０のロッド３０ａが回転軸７における径方向に進退可能とされている。ロッド３０ａは、前進時には側面がフック９ａの外周面に当たって必要ストローク分だけフック９ａを押し、後退時にはフック９ａの旋回を干渉しないように長さが設定されている。尚、フック９ａを下フランジ９より径方向に突出させ、ロッド３０ａを軸方向に進退可能な構成にしてもよい。
内回転軸７及び下フランジ９の中には、これらを貫通して上下の軸受けを介して太パイプ１７が固定され、その太パイプ１７の中に細パイプ１８が液密に固定されている。下ノズル１６は、細パイプ１８の上端に液密に固定されている。細パイプ１８の下端は洗浄液タンクに通じている。尚、第一テーブル２と第二テーブル３との間、第二テーブル３と太パイプ１７との間などの各回転体間にはラビリンスシールなどのシール手段が形成されている。
【００１８】
カバー１０は、上部及び下部が中部に比べて縮径された円筒状をなし、基板を洗浄中は基板並びに第一及び第二テーブル２、３を包囲するように配置されている。カバー１０の下端には周方向に１２０度間隔で合計３本のロッド３１ａが装置本体を軸方向に貫通するように取り付けられ、ロッド３１ａの下端が内外の回転軸６、７を大きく囲む１つの環状フレーム３１ｂに固定されている。そして、フレーム３１ｂが、装置本体に固定されたシリンダ３１のロッドに連結されていることにより、３本のロッド３１ａが同期して昇降するとともにカバー１０が安定して昇降可能とされている。カバー１０の内周面には中心に向かって突出する爪１１が周方向に等しい間隔で同じ高さの３箇所に設けられている。爪１１は、その先端が基板の外径線と第一テーブル２の突出部を除く円周線との間に位置するように、また洗浄中は基板よりも下位に位置し上昇時に基板の下面に係るように長さ及び高さが各々設定されている。
【００１９】
次に、洗浄装置１を用いて基板を洗浄する操作について説明する。
ロッド３１ａを下降させることにより、カバー１０を下方に降ろし、上ノズル２０を退避位置に移動させる。前後してもしくは同時にロッド３２ａを前進させて図４に水平方向断面図で示すようにフック８ａに当てておくことにより、外回転軸６及びそれに伴う第一テーブル２が時計方向に回転するのを阻止する。この状態でロッド３０ａを前進させてフック９ａに接触させると、フック９ａがロッド３０ａの前進に従動し、引っ張りバネ１２に抗して時計方向に移動する。それに伴って内回転軸７及び第二テーブル３が時計方向に少し回転して第一テーブル２との位相差が縮まる。そして、３つのジョイント４ｃが同時に揺動して爪４ｄの内周面が回転中心から僅かに遠ざかる。
【００２０】
図略の搬送ロボットによって基板をジョイント４ｃの上端面に載せた後、搬送ロボットを退避させる。ロッド３０ａを後退させてフック９ａへの圧力を解除するとともに、ロッド３２ａを後退させて上フランジ８を自由にする。引っ張りバネ１２の復元力により第二テーブル３が第一テーブル２に対して反時計方向に逆転し、３つの爪４ｄの内周面が同期的に回転中心に接近しようとして基板の外周面に当たり、基板を挟んで拘束する。拘束力は、引っ張りバネ１２の復元力に基づくので弾性的であり、基板を傷つけることはない。
【００２１】
上ノズル２０を基板の上方に戻し、モータ２５を駆動して基板を回転させながら、上下のノズル２０、１６より洗浄液を噴射する。上ノズル２０は水平移動しながら下向きに噴射し、一方の移動先で噴射角度を変えて斜めから噴射することにより、基板の表面及び側面を洗浄する。下ノズル１６は上向きに噴射することにより、基板の裏面を洗浄する。洗浄終了後はモータ２５を停止し、再び第一テーブル２の回転を阻止しながら第二テーブル３を少し時計方向に回転させて爪４ｄを回転中心から遠ざけ、基板を解放する。前後して又は同時に上ノズル２０を退避位置に移動させ、搬送ロボットによって基板を次工程に搬送する。
【００２２】
連動チャックの影で隠れていた部分まで洗浄したいときは、搬送ロボットで搬送する前に爪４ｄが基板を解放した状態でカバー１０を上昇させる。すると、それに伴って爪１１ａが基板の下面に引っ掛かり、基板が連動チャックより上方に移動する。そして、基板が上方位置にある間にモータ２５を瞬間的に駆動させて第一テーブル２を第二テーブル３とともに少し回転させ、その後、カバー１０とともに基板を下降させることにより、上昇前とは異なる位置で基板を挟む。これにより、連動チャックで隠れていた部分も現れて洗浄することができる。
【００２３】
以上のとおり、この発明の洗浄装置においては、基板を反転させずに基板の表面と裏面を同時に洗浄することができるので、反転装置が不要である。しかも連動チャックにて基板の着脱が迅速になされるので、洗浄の工数を著しく減らすことができる。また、基板を固定するための真空ポンプも不要である。更に、第一テーブルの回転駆動源にブレーキを内蔵させる必要が無いので、モータ２５は汎用品で足りる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る洗浄装置を示す一部破断正面図である。
【図２】上記洗浄装置の平面図である。
【図３】上記洗浄装置の下半部を示す軸方向断面図である。
【図４】ロッドとフックとの関係を示す水平方向断面図である。
【図５】従来の洗浄装置を示す軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  基板洗浄装置
２  第一テーブル
３  第二テーブル
４  連動チャック
６  外回転軸
７  内回転軸
８  上フランジ
９  下フランジ
１０  カバー  
【図１】
2006102706.tif 000003
【図２】
2006102706.tif 000004
【図３】
2006102706.tif 000005
【図４】
2006102706.tif 000006
【図５】
2006102706.tif 000007