(57)【要約】      （修正有）【課題】洗浄ブラシの押圧力の変動を最小に抑え、安定した洗浄能力を期待し、押圧力過剰による基板の損傷を防止し、洗浄時間の短縮を図りスループットを向上させ、押圧力を無段階で且つ容易に変更し、ブラシ加圧調整用エアシリンダを基板の搬出入時、洗浄ブラシの退避用駆動手段としても機能する洗浄装置を提供。【解決手段】一端側に洗浄ブラシ１４，２４を回転自在に軸支し、他端側に固着した回動軸を洗浄槽２側に回動自在に支持させて洗浄ブラシ１４，２４を基板６に対し進退自在としたユニットフレーム１７，２５と、他端側に配置され回転伝動手段を介して洗浄ブラシ１４，２４を回転させるブラシ回転用モータと、作動力出力端がユニットフレーム１７，２５に連結され、洗浄ブラシ１４，２４の押圧力を調整するブラシ加圧調整用アクチュエータ２３，２８とを有する洗浄装置１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽内で回転する基板に洗浄ブラシを回転させて前記基板を洗浄する洗浄装置において、
一端側に前記洗浄ブラシを回転自在に軸支するとともに他端側に固着した回動軸を前記洗浄槽側に回動自在に支持させて前記洗浄ブラシを前記基板に対し進退自在としたユニットフレームと、該ユニットフレームにおける前記他端側に配置され回転伝動手段を介して前記洗浄ブラシを回転させるブラシ回転用モータと、作動力出力端が前記ユニットフレームに連結され、前記基板に対する前記洗浄ブラシの押圧力を調整するブラシ加圧調整用アクチュエータとを有することを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
洗浄槽内で回転する基板に洗浄ブラシを回転させて前記基板を洗浄する洗浄装置において、一端側に上記基板の表面を洗浄する上洗浄ブラシが回転自在に軸支されるとともに他端側に上回動軸が固着された上ユニットフレームと一端側に上記基板の裏面を洗浄する下洗浄ブラシが回転自在に軸支されるとともに他端側に下回動軸が固着された下ユニットフレームであり、上記ブラシ回転用モータは、前記上洗浄ブラシを回転させる上ブラシ回転用モータと前記下洗浄ブラシを回転させる下ブラシ回転用モータであり、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダは、前記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力を調整する上ブラシ加圧調整用エアシリンダと前記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力を調整する下ブラシ加圧調整用エアシリンダであることを特徴とする洗浄装置。
【請求項３】
上記ユニットフレームにおける他端側には、モータ収納部が水密的に形成され、上記ブラシ回転用モータは該モータ収納部内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の洗浄装置。
【請求項４】
上記ブラシ回転用モータの配線は、中空軸からなる上記回動軸における該中空軸部を挿通して上記洗浄槽外に導出されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の洗浄装置。
【請求項５】
上記ブラシ加圧調整用アクチュエータは、ブラシ加圧調整用エアシリンダであることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の洗浄装置。
【請求項６】
上記ブラシ加圧調整用エアシリンダは、緩衝手段を介して洗浄槽外に取り付けられていることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の洗浄装置。
【請求項７】
上記ブラシ加圧調整用エアシリンダを動作させる加圧エアは、電空レギュレータで制御されたパイロットエアにより動作する外部パイロット式精密レギュレータの制御出力であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載の洗浄装置。
【請求項８】
上記基板の搬出入時には、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダの作動力により上記ユニットフレームを介して上記洗浄ブラシを前記基板から退避させることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の洗浄装置。
【請求項９】
上記上ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、上記上洗浄ブラシ及び上記上ユニットフレームを含む上ブラシユニットの自重により上記基板の表面に接近する方向に発生する上記上回動軸回りのモーメントを相殺して、上記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力が調整され、上記下ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、上記下洗浄ブラシ及び上記下ユニットフレームを含む下ブラシユニットの自重により上記基板の裏面から離反する方向に発生する上記下回動軸回りのモーメントを相殺して、上記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力が調整されることを特徴とする
請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄装置に関するものであり、特に、化学機械的研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により処理した後の半導体ウェーハ等の基板を洗浄するのに好適な洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学機械的研磨（ＣＭＰ）等により処理されたウェーハ表面には、使用した研磨剤等のパーティクルや、化学薬品に含まれる金属不純物、ウェーハ上の金属配線に使用した金属のイオン及び微粒子等が大量に付着している。これらのパーティクル等は製品としての半導体装置等に悪影響を与えることから、研磨後のウェーハ表面を洗浄することが行われている。そして、この洗浄工程において、洗浄効果を高めるためには、基板としてのウェーハに対する洗浄ブラシの押付荷重を適切に管理することが必要である。
【０００３】
これに関連する従来技術として、例えば次のような自動調節式半導体ウェーハ清掃用ブラシ装置が知られている。この従来技術は、上方回転ブラシと下方回転ブラシによって半導体ウェーハに加えられる圧力は、半導体ウェーハの厚さと上方回転ブラシ及び下方回転ブラシ間の間隔に依存する。このため、自動支持装置により上方回転ブラシと下方回転ブラシとの間の平行性を維持しながら上方回転ブラシの高さを調節し、上方回転ブラシと下方回転ブラシの間に必要な間隔が得られるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の従来技術として、例えば次のような洗浄方法及びその装置が知られている。この従来技術は、ステージ上に保持されて回転するウェーハ表面を回動するブラシでこすって洗浄する洗浄方法であって、ウェーハに対するブラシの接触圧を圧電素子で検出し、この検出情報を制御部に送り込む。制御部は検出情報を受けて、接触圧が設定圧となるように駆動部を制御する。ブラシは駆動部によって上下に駆動され、ウェーハに対するブラシの接触圧が常に設定圧を維持するように制御される。この接触圧の検出、及びこの検出結果に基づく設定圧への維持制御はブラシによる洗浄中に常時行われる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、他の従来技術として、例えば次のような基板洗浄装置が知られている。この従来技術は、洗浄槽内に回動自在に枢支された表面ユニットフレームに基板の表面を洗浄するための表面洗浄ブラシが回転自在に軸支され、前記表面ユニットフレームには表面リンク機構及びワイヤロープを介して基板表面に対する押付荷重を調整するための表面錘が取り付けられている。該表面リンク機構及び表面錘等により表面押付荷重調整機構が構成されている。また、洗浄槽内に回動自在に枢支された裏面ユニットフレームに基板の裏面を洗浄するための裏面洗浄ブラシが回転自在に軸支され、前記裏面ユニットフレームには裏面リンク機構及びワイヤロープを介して基板裏面に対する押付荷重を調整するための裏面錘が取り付けられている。該裏面リンク機構及び裏面錘等により裏面押付荷重調整機構が構成されている。そして、表面洗浄ブラシが基板表面に作用する押付荷重と、裏面洗浄ブラシが基板裏面に作用する押付荷重とが、前記表面錘、裏面錘のそれぞれの重量を変更することにより、独立して調整されるようになっている。該基板洗浄装置には、前記表面押付荷重調整機構及び裏面押付荷重調整機構の他に、基板の搬出入時に表面洗浄ブラシ及び裏面洗浄ブラシを基板から退避させるための表面洗浄ブラシ退避機構及び裏面洗浄ブラシ退避機構が設けられている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３３９７５２５号公報（第５，６頁、図３〜５）。
【特許文献２】特開昭５９−１９３０２９号公報（第２，３頁、図１）。
【特許文献３】特開２００５−２７７０８２号公報（第５〜８頁、図１〜５）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の従来技術においては、基板に対するブラシ押圧力の調整を、上方回転ブラシと下方回転ブラシ間の間隔を調整することにより行っている。このため、ブラシ回転時のブラシ軸の偏芯、ブラシ自体の偏芯、基板回転時のブレ等によりブラシ−基板間の間隔が変わり、基板に対するブラシ押圧力の変動が大きくなるおそれがある。
【０００７】
特許文献２に記載の従来技術においては、基板に対するブラシの接触圧の検出、及びこの検出結果に基づく設定圧への維持制御を洗浄中に常時行うようにしている。しかし、洗浄中に高速回転して位置変動しているブラシに対し、制御を追従させることは困難である。
【０００８】
特許文献３に記載の従来技術においては、洗浄ブラシが基板面に作用する押付荷重を錘の重量を変更することにより、調整するようにしている。しかし、この調整方法は洗浄ブラシ駆動部の慣性重量が増加して、前記と同様に、高速回転している洗浄ブラシに対し、調整を追従させることには問題がある。また、洗浄ブラシの押付荷重を変更する場合、錘の交換が必要であり、交換に時間を要する。さらに、この従来技術においては、押付荷重調整機構とは別に洗浄ブラシ退避機構が設けられている。このため装置構成が複雑化する。
【０００９】
そこで、基板洗浄時の洗浄ブラシの押圧力の変動を最小に抑え、安定した洗浄能力を期待しうるとともに押圧力過剰による基板の損傷を防止し、洗浄時間の短縮を図って装置のスループットを向上させ、洗浄ブラシの押圧力を無段階で且つ容易に変更し、さらにはブラシ加圧調整用エアシリンダを基板の搬出入時における洗浄ブラシの退避用駆動手段としても機能させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、洗浄槽内で回転する基板に洗浄ブラシを回転させて前記基板を洗浄する洗浄装置において、一端側に前記洗浄ブラシを回転自在に軸支するとともに他端側に固着した回動軸を前記洗浄槽側に回動自在に支持させて前記洗浄ブラシを前記基板に対し進退自在としたユニットフレームと、該ユニットフレームにおける前記他端側に配置され回転伝動手段を介して前記洗浄ブラシを回転させるブラシ回転用モータと、作動力出力端が前記ユニットフレームに連結され、前記基板に対する前記洗浄ブラシの押圧力を調整するブラシ加圧調整用アクチュエータとを有する洗浄装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、基板を回転させた状態で、その基板面に洗浄液が供給される。この状態でブラシ回転用モータで回転された洗浄ブラシが、ブラシ加圧調整用アクチュエータからの作動力により調整された所要の押圧力で前記基板面に押し付けられて該基板面が洗浄される。この洗浄処理中に、ユニットフレームの一端側に、基板に対し進退自在に軸支されている洗浄ブラシは、前記基板面の動きに適切に追従する。また、比較的重量物であるブラシ回転用モータはユニットフレームにおける他端側の回動軸近傍に配置されていることで、回動軸回りのモーメントが小さな値に抑えられる。この結果、安定した洗浄が行われる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、洗浄槽内で回転する基板に洗浄ブラシを回転させて前記基板を洗浄する洗浄装置において、一端側に上記基板の表面を洗浄する上洗浄ブラシが回転自在に軸支されるとともに他端側に上回動軸が固着された上ユニットフレームと一端側に上記
基板の裏面を洗浄する下洗浄ブラシが回転自在に軸支されるとともに他端側に下回動軸が固着された下ユニットフレームであり、上記ブラシ回転用モータは、前記上洗浄ブラシを回転させる上ブラシ回転用モータと前記下洗浄ブラシを回転させる下ブラシ回転用モータであり、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダは、前記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力を調整する上ブラシ加圧調整用エアシリンダと前記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力を調整する下ブラシ加圧調整用エアシリンダである洗浄装置を提供する。
【００１３】
この構成によれば、上ブラシ回転用モータで回転された上洗浄ブラシが、上ブラシ加圧調整用エアシリンダからの作動力により調整された所要の押圧力で基板の表面に押し付けられて該基板の表面が洗浄される。また、下ブラシ回転用モータで回転された下洗浄ブラシが、下ブラシ加圧調整用エアシリンダからの作動力により調整された所要の押圧力で基板の裏面に押し付けられて該基板の裏面が洗浄される。このように、上洗浄ブラシと下洗浄ブラシにより、基板の表、裏両面が洗浄される。この洗浄処理中に、上洗浄ブラシは基板表面の動きに適切に追従し、下洗浄ブラシは基板裏面の動きに適切に追従する。
【００１４】
請求項３記載の発明は、上記ユニットフレームにおける他端側には、モータ収納部が水密的に形成され、上記ブラシ回転用モータは該モータ収納部内に配置されている洗浄装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、ユニットフレームにおける他端側の回動軸近傍に配置したブラシ回転用モータに洗浄液等が付くのが防止される。
【００１６】
請求項４記載の発明は、上記ブラシ回転用モータの配線は、中空軸からなる上記回動軸における該中空軸部を挿通して上記洗浄槽外に導出されている洗浄装置を提供する。
【００１７】
この構成によれば、ユニットフレームが回動軸を支点として回動する際のモータ配線による外乱の発生が抑えられる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、上記ブラシ加圧調整用アクチュエータは、ブラシ加圧調整用エアシリンダである洗浄装置を提供する。
【００１９】
この構成によれば、基板に対する洗浄ブラシの押圧力の調整が、具体的にはブラシ加圧調整用エアシリンダにより行われる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダは、緩衝手段を介して洗浄槽外に取り付けられている洗浄装置を提供する。
【００２１】
この構成によれば、ブラシ加圧調整用エアシリンダが、ショックアブソーバー又はダンパー等の緩衝手段を介して洗浄槽の外部位置に取り付けられる。これにより、基板洗浄時に洗浄装置本体に生じる振動がブラシ加圧調整用エアシリンダに及ぶのが抑えられる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダを動作させる加圧エアは、電空レギュレータで制御されたパイロットエアにより動作する外部パイロット式精密レギュレータの制御出力である洗浄装置を提供する。
【００２３】
この構成によれば、外部電気信号をパイロット信号として電空レギュレータが動作し、該電空レギュレータから前記外部電気信号の信号レベルに対応したエア圧からなるパイロットエアが出力される。このパイロットエアで外部パイロット式精密レギュレータが動作し、該外部パイロット式精密レギュレータから前記パイロットエアのエア圧に対応したエ
ア圧からなる加圧エアが出力される。この加圧エアでブラシ加圧調整用エアシリンダが動作し、該ブラシ加圧調整用エアシリンダの作動力により基板に対する洗浄ブラシの押圧力が無段階で所要の押圧力に調整される。
【００２４】
請求項８記載の発明は、上記基板の搬出入時には、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダの作動力により上記ユニットフレームを介して上記洗浄ブラシを前記基板から退避させる洗浄装置を提供する。
【００２５】
この構成によれば、ブラシ加圧調整用エアシリンダは、基板の搬出入時に洗浄ブラシを基板から退避させる退避用駆動手段としても利用され、基板の搬出入時には該ブラシ加圧調整用エアシリンダの作動力により洗浄ブラシは退避位置に移動する。
【００２６】
請求項９記載の発明は、上記上ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、上記上洗浄ブラシ及び上記上ユニットフレームを含む上ブラシユニットの自重により上記基板の表面に接近する方向に発生する上記上回動軸回りのモーメントを相殺して、上記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力が調整され、上記下ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、上記下洗浄ブラシ及び上記下ユニットフレームを含む下ブラシユニットの自重により上記基板の裏面から離反する方向に発生する上記下回動軸回りのモーメントを相殺して、上記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力が調整される洗浄装置を提供する。
【００２７】
この構成によれば、上ブラシユニットには、その自重により基板の表面に接近する方向に上回動軸回りのモーメントが発生する。上ブラシ加圧調整用エアシリンダからの作動力により前記上回動軸回りのモーメントが相殺された上で上洗浄ブラシが所要の押圧力に調整されて基板の表面に押し付けられる。また、下ブラシユニットには、その自重により基板の裏面から離反する方向に下回動軸回りのモーメントが発生する。下ブラシ加圧調整用エアシリンダからの作動力により前記下回動軸回りのモーメントが相殺された上で下洗浄ブラシが所要の押圧力に調整されて基板の裏面に押し付けられる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の発明は、一端側に洗浄ブラシを回転自在に軸支するとともに他端側に固着した回動軸を洗浄槽側に回動自在に支持させて前記洗浄ブラシを基板に対し進退自在としたユニットフレームと、該ユニットフレームにおける前記他端側に配置され回転伝動手段を介して前記洗浄ブラシを回転させるブラシ回転用モータと、作動力出力端が前記ユニットフレームに連結され、前記基板に対する前記洗浄ブラシの押圧力を調整するブラシ加圧調整用アクチュエータとを具備させたので、洗浄処理中に洗浄ブラシが基板面の動きに適切に追従することで、洗浄処理中における基板面に対する洗浄ブラシの押圧力の変動を最小に抑えることができる。また、ブラシ回転用モータの配設によるユニットフレームの回動軸回りのモーメントを小さな値に抑えることができる。したがって、安定した洗浄能力を期待することができるとともに押圧力過剰による基板の損傷を防止することができる。さらには、洗浄時間の短縮を図ることができて装置のスループットを向上させることができる。さらにはまた、ブラシ加圧調整用アクチュエータにより基板面に対する洗浄ブラシの押圧力を無段階で、且つ容易に変更することができるという利点がある。
【００２９】
請求項２記載の発明は、洗浄槽内で回転する基板に洗浄ブラシを回転させて前記基板を洗浄する洗浄装地置において、一端側に上記基板の表面を洗浄する上洗浄ブラシが回転自在に軸支されるとともに他端側に上回動軸が固着された上ユニットフレームと一端側に上記基板の裏面を洗浄する下洗浄ブラシが回転自在に軸支されるとともに他端側に下回動軸が固着された下ユニットフレームであり、上記ブラシ回転用モータは、前記上洗浄ブラシを回転させる上ブラシ回転用モータと前記下洗浄ブラシを回転させる下ブラシ回転用モー
タであり、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダは、前記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力を調整する上ブラシ加圧調整用エアシリンダと前記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力を調整する下ブラシ加圧調整用エアシリンダとしたので、洗浄処理中に上洗浄ブラシが基板表面の動きに適切に追従し、下洗浄ブラシが基板裏面の動きに適切に追従することで、洗浄処理中における基板の表、裏各面に対する上洗浄ブラシ及び下洗浄ブラシの各押圧力の変動を最小に抑えることができる。したがって、基板の表、裏両面に対する安定した洗浄能力を期待することができるという利点がある。
【００３０】
請求項３記載の発明は、上記ユニットフレームにおける他端側には、モータ収納部が水密的に形成され、上記ブラシ回転用モータは該モータ収納部内に配置されているので、ブラシ回転用モータに洗浄液等が付くのが防止されて、洗浄ブラシに対する回転機能を常時正常に生じさせることができるとともに該ブラシ回転用モータの長寿命化を図ることができるという利点がある。
【００３１】
請求項４記載の発明は、上記ブラシ回転用モータの配線は、中空軸からなる上記回動軸における該中空軸部を挿通して上記洗浄槽外に導出されているので、ユニットフレームが回動する際のモータ配線による外乱の発生が抑えられて、ブラシ加圧調整用アクチュエータによる基板面に対する洗浄ブラシ押圧力の容易調整性が得られる。また、洗浄処理中における基板面に対する洗浄ブラシ押圧力の変動を一層確実に抑えることができるという利点がある。
【００３２】
請求項５記載の発明は、上記ブラシ加圧調整用アクチュエータは、ブラシ加圧調整用エアシリンダとしたので、基板に対する洗浄ブラシの押圧力を、動作用加圧エアのエア圧に対応したレベルの作動力を出力するブラシ加圧調整用エアシリンダにより無段階で所要の押圧力に調整することができるという利点がある。
【００３３】
請求項６記載の発明は、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダは、緩衝手段を介して洗浄槽外に取り付けられているので、基板洗浄時に洗浄装置本体に生じる振動がブラシ加圧調整用エアシリンダに及ぶのが抑えられて、洗浄ブラシ押圧力の変動を、より一層確実に抑えることができるという利点がある。
【００３４】
請求項７記載の発明は、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダを動作させる加圧エアは、電空レギュレータで制御されたパイロットエアにより動作する外部パイロット式精密レギュレータの制御出力としたので、外部電気信号により、電空レギュレータ、外部パイロット式精密レギュレータ及びブラシ加圧調整用エアシリンダを介して基板面に対する洗浄ブラシの押圧力を無段階で所要の押圧力に容易に調整することができるという利点がある。
【００３５】
請求項８記載の発明は、上記基板の搬出入時には、上記ブラシ加圧調整用エアシリンダの作動力により上記ユニットフレームを介して上記洗浄ブラシを前記基板から退避させるようにしたので、ブラシ加圧調整用エアシリンダを、基板の搬出入時に洗浄ブラシを基板から退避させる退避用駆動手段としても機能させることができるという利点がある。
【００３６】
請求項９記載の発明は、上記上ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、上記上洗浄ブラシ及び上記上ユニットフレームを含む上ブラシユニットの自重により上記基板の表面に接近する方向に発生する上記上回動軸回りのモーメントを相殺して、上記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力が調整され、上記下ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、上記下洗浄ブラシ及び上記下ユニットフレームを含む下ブラシユニットの自重により上記基板の裏面から離反する方向に発生する上記下回動軸回りのモーメントを相殺して、上記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力が調整されるようにしたので、上ブラシユニットに、その自重により上回動軸回りのモーメント
が生じ、また下ブラシユニットに、その自重により下回動軸回りのモーメントが生じても、上ブラシ加圧調整用エアシリンダの作動力及び下ブラシ加圧調整用エアシリンダの作動力により前記各モーメントを相殺することで、基板の表面に対する上洗浄ブラシの押圧力及び基板の裏面に対する下洗浄ブラシの押圧力をそれぞれ所要の押圧力に調整することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
基板洗浄時の洗浄ブラシの押圧力の変動を最小に抑え、安定した洗浄能力を期待しうるとともに押圧力過剰による基板の損傷を防止し、洗浄時間の短縮を図って装置のスループットを向上させ、洗浄ブラシの押圧力を無段階で且つ容易に変更し、さらにはブラシ加圧調整用エアシリンダを基板の搬出入時における洗浄ブラシの退避用駆動手段としても機能させるという目的を達成するために、洗浄槽内で回転する基板に洗浄ブラシを押し付けて回転させることにより前記基板を洗浄する洗浄装置において、一端側に上洗浄ブラシを回転自在に軸支するとともに他端側に固着した上回動軸を前記洗浄槽側に回動自在に支持させて前記上洗浄ブラシを前記基板の表面に対し進退自在とした上ユニットフレームと、一端側に下洗浄ブラシを回転自在に軸支するとともに他端側に固着した下回動軸を前記洗浄槽側に回動自在に支持させて前記下洗浄ブラシを前記基板の裏面に対し進退自在とした下ユニットフレームと、前記上ユニットフレームにおける前記他端側に配置され上回転伝動手段を介して前記上洗浄ブラシを回転させる上ブラシ回転用モータと、前記下ユニットフレームにおける前記他端側に配置され下回転伝動手段を介して前記下洗浄ブラシを回転させる下ブラシ回転用モータと、作動力出力端が前記上ユニットフレームに連結され、前記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力を調整する上ブラシ加圧調整用エアシリンダと、作動力出力端が前記下ユニットフレームに連結され、前記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力を調整する下ブラシ加圧調整用エアシリンダとを有し、前記上ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、前記上洗浄ブラシ及び前記上ユニットフレームを含む上ブラシユニットの自重により前記基板の表面に接近する方向に発生する前記上回動軸回りのモーメントを相殺して、前記基板の表面に対する前記上洗浄ブラシの押圧力が調整され、前記下ブラシ加圧調整用エアシリンダから出力される作動力が、前記下洗浄ブラシ及び前記下ユニットフレームを含む下ブラシユニットの自重により前記基板の裏面から離反する方向に発生する前記下回動軸回りのモーメントを相殺して、前記基板の裏面に対する前記下洗浄ブラシの押圧力が調整されることにより実現した。
【実施例１】
【００３８】
以下、本発明の好適な実施例を図面に従って詳述する。図１は洗浄装置の内部構成を示す平面図、図２は洗浄装置の内部構成を示す側面図である。
【００３９】
まず、本実施例に係る洗浄装置の構成を説明する。図１及び図２において洗浄装置１は、主として、洗浄槽２内に、基板保持回転機構３、上ブラシユニット４、下ブラシユニット５及び半導体ウェーハ等の基板６の表裏両面に対し洗浄液を供給する図示しない洗浄液供給ノズルが配設され、洗浄槽２の外側には、上ブラシ加圧調整用アクチュエータ機構としての上ブラシ加圧調整用シリンダ機構７及び下ブラシ加圧調整用アクチュエータ機構としての下ブラシ加圧調整用シリンダ機構８が配設されている。
【００４０】
前記基板保持回転機構３は、１個の駆動ローラ９ａと３個の保持ローラ９ｂ〜９ｄからなる４個のローラを主体として構成されている。該１個の駆動ローラ９ａと３個の保持ローラ９ｂ〜９ｄは、それぞれ軸部材１０ａ，１０ｂ，‥及びベアリング１１ａ，１１ｂ，‥を介して洗浄槽２の底板２ｂ側に回動自在に支持されている。
【００４１】
前記１個の駆動ローラ９ａは、ギヤ１２等を介して図示しないモータ等の回転駆動手段に連結されている。また、軸部材１０ａ，１０ｂ，‥の周囲はシール部材１３で覆われて
、該軸部材１０ａ，１０ｂ，‥が洗浄液で濡れるのが防止されるとともに洗浄液が洗浄槽２外に飛散するのが防止されている。基板６は前記１個の駆動ローラ９ａと３個の保持ローラ９ｂ〜９ｄとの合計４個のローラで保持されて駆動ローラ９ａの駆動力により回転駆動される。
【００４２】
各２個の駆動ローラ９ａと保持ローラ９ｂ、及び保持ローラ９ｃと保持ローラ９ｄは、それぞれ図示しない共通のベース上に搭載され、図示しない移動機構により２個の駆動及び保持ローラ９ｂ，９ｃは図１中の矢印Ｐ方向に、他の２個の保持ローラ９ａ，９ｄは矢印Ｑ方向にそれぞれ移動可能に構成されている。
【００４３】
基板６が、図示しない搬送手段により開放された搬出入扉２ａを介して洗浄槽２内に搬入されるとき、２個の駆動及び保持ローラ９ｂ，９ｃは矢印Ｐ方向に移動して退避し、他の２個の保持ローラ９ａ，９ｄは矢印Ｑ方向に移動して退避する。基板６が洗浄槽２内に搬入されると、駆動ローラ９ａ，各保持ローラ９ｂ，９ｃ，９ｄは、図１に示す所定位置に復帰して基板６の周縁部を保持する。このとき搬出入扉２ａは閉止される。
【００４４】
前記上ブラシユニット４には、一端側に前記基板６の表面を洗浄する上洗浄ブラシ１４が回転自在に軸支され、他端側に固着した上回動軸１５，１５がベアリング１６，１６を介して前記洗浄槽２側に回動自在に支持されて前記上洗浄ブラシ１４を前記基板６の表面に対し進退自在とした上ユニットフレーム１７と、該上ユニットフレーム１７における前記他端側に配置され、スプロケット１８ａとチェーン１８ｂ及びギヤ噛合手段１８ｃ等からなる上回転伝動手段１８を介して前記上洗浄ブラシ１４を回転させる上ブラシ回転用モータ１９とが備えられている。
【００４５】
前記上ユニットフレーム１７は、平面視ほぼコ字形状に形成され、該コ字形状の開放端側に前記上洗浄ブラシ１４がベアリング２０，２０を介して回動自在に支持されている。該上洗浄ブラシ１４は、表面が軟質のスポンジ等で被覆され、該表面部に多数の突部１４ａが形成されている。
【００４６】
また、前記上ユニットフレーム１７の他端側、即ち前記コ字形状の閉止端内側には、上モータ収納部１７ａが水密的に形成され、前記上ブラシ回転用モータ１９は該上モータ収納部１７ａ内に配置されている。この配置態様により、該上ブラシ回転用モータ１９に洗浄液が付くのが防止されるとともに該上ブラシ回転用モータ１９の長寿命化が図られる。前記上モータ収納部１７ａは、前記上回転伝動手段１８側にも延設されて、該上回転伝動手段１８を覆っている。
【００４７】
前記上ブラシ回転用モータ１９の図示しない配線は、中空軸からなる前記上回動軸１５における該中空軸部１５ａを挿通して洗浄槽２外に導出されている。この導出態様により、上ユニットフレーム１７が上回動軸１５，１５を支点として回動する際の配線による外乱の発生が抑えられる。
【００４８】
前記上ユニットフレーム１７の他端側に対応した洗浄槽２の外側位置には、前記基板６の表面に対する前記上洗浄ブラシ１４の押圧力を調整する上ブラシ加圧調整用シリンダ機構７が配設されている。
【００４９】
該上ブラシ加圧調整用シリンダ機構７には、一端部が前記上回動軸１５の外部突出端に固着された上リンク２１と、上ブラケット２２を介して洗浄槽２の外部位置に取り付けられた上ブラシ加圧調整用アクチュエータとしての上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３とが備えられている。該上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３におけるピストンロッド２３ａの先端部が前記上リンク２１の他端部に回動自在に連結されている。
【００５０】
前記上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３と前記洗浄槽２の外部位置との間には、該外部位置と前記上ブラケット２２との間もしくは該上ブラケット２２と前記上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３との間にショックアブソーバー又はダンパー等の図示しない緩衝手段が介在されている。この緩衝手段の介在により、基板６の洗浄時に洗浄装置２本体に生じる振動が上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３に及ぶのが抑えられる。
【００５１】
また、該上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３及び後述する下ブラシ加圧調整用エアシリンダは、ブラシ偏心等による基板６への押圧力の変動を極力少なくするため、作動時におけるピストンロッド２３ａの抵抗の少ないものが使用されている。
【００５２】
前記下ブラシユニット５は、前記基板６を対称中心として前記上ブラシユニット４とほぼ対称的に構成されている。該下ブラシユニット５には、一端側に前記基板６の裏面を洗浄する下洗浄ブラシ２４が回転自在に軸支され、他端側に固着した図示しない下回動軸が前記洗浄槽２側に回動自在に支持されて前記下洗浄ブラシ２４を基板６の裏面に対し進退自在とした下ユニットフレーム２５が備えられている。該下ユニットフレーム２５の前記他端側には、前記下洗浄ブラシ２４を回転させる図示しない下ブラシ回転用モータが配置されている。
【００５３】
前記下洗浄ブラシ２４は、前記上洗浄ブラシ１４と同様に、表面が軟質のスポンジ等で被覆され、該表面部に多数の突部が形成されている。
【００５４】
前記下ブラシ回転用モータの駆動による前記下洗浄ブラシ２４の回転方向と、前記上ブラシ回転用モータ１９の駆動による前記上洗浄ブラシ１４の回転方向とは、互いに逆方向となっている。
【００５５】
前記下ユニットフレーム２５の他端側に対応した洗浄槽２の外側位置には、前記基板６の裏面に対する前記下洗浄ブラシ２４の押圧力を調整する下ブラシ加圧調整用シリンダ機構８が配設されている。
【００５６】
該下ブラシ加圧調整用シリンダ機構８には、一端部が前記下回動軸の外部突出端に固着された下リンク２６と、下ブラケット２７を介して洗浄槽２の外部位置に取り付けられた下ブラシ加圧調整用アクチュエータとしての下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８とが備えられている。該下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８におけるピストンロッド２８ａの先端部が前記下リンク２６の他端部に回動自在に連結されている。前記下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８と前記洗浄槽２の外部位置との間には、前記と同様の緩衝手段が介在されている。
【００５７】
前記下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８におけるピストンロッド２８ａの前進方向と、前記上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３におけるピストンロッド２３ａの前進方向とは、互いに逆方向である。下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８におけるピストンロッド２８ａが前進方向に作動すると、下ユニットフレーム２５は、図２における時計回り方向に回動して下洗浄ブラシ２４は基板６の裏面に押し付けられる。これに対し、上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３におけるピストンロッド２３ａが前進方向に作動すると、上ユニットフレーム１７は、前記と同様に時計回り方向に回動するが上洗浄ブラシ１４は基板６の表面から離反する方向に動く。
【００５８】
図３は、洗浄装置１の制御系を概念的に示すブロック図である。エア圧源２９からのエアが外部パイロット式精密レギュレータ３０の入力ポートに入力されている。該外部パイロット式精密レギュレータ３０のパイロットポートには、コントローラ３１からの外部電
気信号をパイロット信号として動作する電空レギュレータ３２からのパイロットエアが入力されている。
【００５９】
外部パイロット式精密レギュレータ３０は、該電空レギュレータ３２からのパイロットエアで動作し、その制御出力である加圧エアが前記ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３（２８）のシリンダポートに入力されている。
【００６０】
そして、コントローラ３１からの外部電気信号をパイロット信号として電空レギュレータ３２が動作し、該電空レギュレータ３２から前記外部電気信号の信号レベルに対応したエア圧からなるパイロットエアが出力される。このパイロットエアで外部パイロット式精密レギュレータ３０が動作し、該外部パイロット式精密レギュレータ３０から前記パイロットエアのエア圧に対応したエア圧からなる加圧エアが出力される。この加圧エアでブラシ加圧調整用エアシリンダ２３（２８）が動作し、該ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３（２８）の作動力により基板６に対する洗浄ブラシ１４（２４）の押圧力が無段階で所要の押圧力に調整される。
【００６１】
ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３（２８）の作動力（推力）、即ち前記加圧エアのエア圧と基板６に対する洗浄ブラシ１４（２４）の押圧力（押付荷重）との関係は、ロードセル３３で検出されるブラシ加圧調整用エアシリンダ２３（２８）の作動力（推力）と、荷重校正用治具３４で測定される基板６への押圧力（押付荷重）とがコントローラ３１に入力されて予め求められる。そして、該コントローラ３１から所要信号レベルの外部電気信号が電空レギュレータ３２に送られ、基板６に対する洗浄ブラシ１４（２４）の押圧力（押付荷重）が、安定した洗浄能力を期待しうる圧力値に設定される。またロードセル３３により洗浄処理中のブラシ押圧の監視及び記録を行う。
【００６２】
次に、上述のように構成された洗浄装置の作用を説明する。洗浄槽２内への基板６の搬入時に、上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３が、そのピストンロッド２３ａを前進させるように作動し、該上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３の作動力により上ユニットフレーム１７が図２中時計回り方向に回動して上洗浄ブラシ１４が退避位置に移動する。また、下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８が、そのピストンロッド２８ａを後退させるように作動し、下ブラシユニット５の自重及び該下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８の作動力により下ユニットフレーム２５が図２中反時計回り方向に回動して下洗浄ブラシ２４が退避位置に移動する。
【００６３】
このように、上下のブラシ加圧調整用エアシリンダ２３，２８は、洗浄槽２に対する基板６の搬出入時に、上下の洗浄ブラシ１４，２４を基板６から退避させる退避用駆動手段としても機能する。
【００６４】
一方、基板保持回転機構３では、移動機構により、２個の駆動及び保持ローラ９ａ，９ｂが図１中矢印Ｐ方向に移動して退避し、他の２個の保持ローラ９ｃ，９ｄが矢印Ｑ方向に移動して退避する。この退避状態で、開放された搬出入扉２ａを介して搬送手段により基板６が搬入されると、駆動ローラ９ａ，各保持ローラ９ｂ，９ｃ，９ｄが所定位置に復帰して基板６の周縁部が保持される。このとき搬出入扉２ａは閉止される。
【００６５】
基板６が各ローラ９ａ〜９ｄで保持された状態で、回転駆動手段により駆動ローラ９ａが回転駆動されることで、基板６が回転始動する。基板が回転した状態で、洗浄液供給ノズルから基板６の表裏両面に洗浄液が供給される。
【００６６】
この状態で、上ブラシ回転用モータ１９で回転駆動された上洗浄ブラシ１４が、上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３からの作動力により基板６の表面に押し付けられる。また
、下ブラシ回転用モータで、前記上洗浄ブラシ１４の回転方向とは逆向きに回転駆動された下洗浄ブラシ２４が、下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８からの作動力により基板６の裏面に押し付けられる。
【００６７】
このとき、上ブラシユニット４には、その自重により基板６の表面に接近する方向に上回動軸１５回りのモーメントが発生している。上ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３からのそのピストンロッド２３ａを前進させる方向の作動力により、前記上回動軸１５回りのモーメントを軽減するように相殺することで上洗浄ブラシ１４が所要の押圧力に調整されて基板６の表面に押し付けられる。また、下ブラシユニット５には、その自重により基板６の裏面から離反する方向に下回動軸回りのモーメントが発生している。下ブラシ加圧調整用エアシリンダ２８からのそのピストンロッド２８ａを前進させる方向の作動力が、前記下回動軸回りのモーメントを上回るように該モーメントを相殺することで下洗浄ブラシ２４が所要の押圧力に調整されて基板６の裏面に押し付けられる。
【００６８】
このように、互いに逆向きに回転する上洗浄ブラシ１４と下洗浄ブラシ２４とが、それぞれ所要の押圧力で基板６の表面及び裏面に押し付けられて該基板６の表、裏両面が洗浄される。
【００６９】
この洗浄処理中に、上ユニットフレーム１７の一端側に、基板６に対し進退自在に軸支されている上洗浄ブラシ１４は、基板表面の動きに適切に追従する。また、下ユニットフレーム２５の一端側に、基板６に対し進退自在に軸支されている下洗浄ブラシ２４は、基板裏面の動きに適切に追従する。
【００７０】
さらに、比較的重量物である上下のブラシ回転用モータ１９，・は各ユニットフレーム１７，２５における他端側の各回動軸１５，・近傍に配置されていることで、各ユニットフレーム１７，２５における各回動軸１５，・回りのモーメントが小さな値に抑えられる。この結果、安定した洗浄が行われる。
【００７１】
所要の洗浄工程が、終了すると、基板６は、搬送手段によって洗浄槽２外に搬出され、次の工程に向けて搬送される。なお、基板６を洗浄槽２外に搬出する際の洗浄装置の動作は、搬入時と逆の動作であり、基本動作はほぼ同じである。
【００７２】
上述したように、本実施例に係る洗浄装置においては、基板洗浄時に洗浄ブラシ１４，２４が基板面の動きに追従することで、洗浄時における基板面に対する該洗浄ブラシ１４，２４の押圧力の変動を最小に抑えることができる。ブラシ回転用モータ１９，・をユニットフレーム１７，２５の回動軸近傍に配設したことでユニットフレーム１７，２５の回動軸回りのモーメントを小さな値に抑えることができる。
【００７３】
したがって、安定した洗浄能力を期待することができるとともに押圧力過剰による基板６の損傷を防止することができる。また、洗浄時間の短縮を図ることができて装置のスループットを向上させることができる。
【００７４】
ブラシ回転用モータ１９，・をモータ収納部１７ａ，・内に配置したことで、洗浄ブラシ１４，２４に対する回転機能を常時正常に生じさせることができるとともに該ブラシ回転用モータ１９，・の長寿命化を図ることができる。
【００７５】
ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３，２８を緩衝手段を介して洗浄槽２外に取り付けたことで、基板洗浄時に洗浄装置本体に生じる振動がブラシ加圧調整用エアシリンダ２３，２８に及ぶのが抑えられて、洗浄ブラシ押圧力の変動を、より一層確実に抑えることができる。
【００７６】
ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３，２８を動作させる加圧エアを、外部パイロット式精密レギュレータ３０の制御出力としたことで、基板面に対する洗浄ブラシ１４，２４の押圧力を無段階で適切な値に容易に調整することができる。
【００７７】
ブラシ加圧調整用エアシリンダ２３，２８を、基板６の搬出入時に洗浄ブラシ１４，２４を基板６から退避させる退避用駆動手段としても機能させることができる。
【００７８】
なお、本実施例では、ブラシ加圧調整用アクチュエータをエアシリンダとしたが、該ブラシ加圧調整用アクチュエータとしては電磁プランジャ等の他のアクチュエータを適用することもできる。
【００７９】
また、本実施例では、上洗浄ブラシと下洗浄ブラシにより、基板の表、裏両面を洗浄するようにしたが、ステージ上に保持されて回転する基板の表面のみを洗浄する方法にも適用することができる。
【００８０】
さらに、本実施例では、半導体ウェーハ等の基板を洗浄対象としたが、液晶表示装置用ガラス基板等のその他の基板も洗浄対象とすることができる。
【００８１】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
図は本発明の実施例に係る洗浄装置を示すものである。
【図１】洗浄装置の内部構成を示す平面図。
【図２】洗浄装置の内部構成を示す側面図。
【図３】洗浄装置の制御系を概念的に示すブロック図。
【符号の説明】
【００８３】
１            洗浄装置
２            洗浄槽
３            基板保持回転機構
４            上ブラシユニット
５            下ブラシユニット
６            基板
７            上ブラシ加圧調整用シリンダ機構（上ブラシ加圧調整用アクチュエータ機構）
８            下ブラシ加圧調整用シリンダ機構（下ブラシ加圧調整用アクチュエータ機構）
９ａ          駆動ローラ
９ｂ〜９ｄ    保持ローラ
１０ａ，１０ｂ  軸部材
１１ａ，１１ｂ  ベアリング
１２            ギヤ
１３            シール部材
１４            上洗浄ブラシ
１５            上回動軸
１５ａ          中空軸部
１６            ベアリング
１７            上ユニットフレーム
１７ａ          上モータ収納部
１８            上回転伝動手段
１９            上ブラシ回転用モータ
２０            ベアリング
２１            上リンク
２２            上ブラケット
２３            上ブラシ加圧調整用エアシリンダ（上ブラシ加圧調整用アクチュエータ）
２３ａ          ピストンロッド
２４            下洗浄ブラシ
２５            下ユニットフレーム
２６            下リンク
２７            下ブラケット
２８            下ブラシ加圧調整用エアシリンダ（下ブラシ加圧調整用アクチュエータ）
２８ａ          ピストンロッド
２９            エア圧源
３０            外部パイロット式精密レギュレータ
３１            コントローラ
３２            電空レギュレータ
３３            ロードセル
３４            荷重校正用治具
【図１】
2008130820.tif 000003
【図２】
2008130820.tif 000004
【図３】
2008130820.tif 000005