(57)【要約】【課題】  基板に作用する洗浄ブラシの押付荷重を適切に管理できると共に、省スペース化を実現できること。【解決手段】  洗浄槽３１内に、表面洗浄ブラシ４３を備えた表面洗浄ブラシユニット３３、裏面洗浄ブラシ４４を備えた裏面洗浄ブラシユニット３４が基板３に対し進退可能に枢支され、表面洗浄ブラシユニットに連結された表面第１リンク４８、裏面洗浄ブラシユニットに連結された裏面第１リンク６１が洗浄槽を貫通して上方へ延び、表面第１リンクに連結された表面第２リンク４９に表面錘５０の重量が作用し、この表面錘の重量が表面洗浄ブラシユニットの重量と相殺されて、表面洗浄ブラシが基板の表面に作用する押付荷重が調整され、また、裏面第１リンクに連結された裏面第２リンク６２に裏面錘６４の重量が作用し、この裏面錘の重量が裏面洗浄ブラシユニットの重量と相殺されて、裏面洗浄ブラシが基板の裏面に作用する押付荷重が調整されるものである。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽内で洗浄ブラシを基板に押し付けて回転させることにより、上記基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
上記洗浄槽内には、上記洗浄ブラシを備えた洗浄ブラシユニットが上記基板に対し進退可能に枢支され、
この洗浄ブラシユニットに連結された第１リンクが上記洗浄槽を貫通して上方へ延び、この第1リンクに連結された第２リンクが回動可能に設けられ、
この第２リンクに錘の重量が作用し、この錘の重量は上記第１リンクを介して上記洗浄ブラシユニットに伝達され、この洗浄ブラシユニットの重量と相殺されることにより、上記洗浄ブラシが上記基板に作用する押付荷重が調整されるよう構成されたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
上記第２リンクにアクチュエータから作動力が作用することにより、第1リンクを上昇または下降させて洗浄ブラシユニットを回動させ、この洗浄ブラシユニットの洗浄ブラシを基板から退避させる洗浄ブラシ退避機構を有し、上記アクチュエータは、非作動時に上記第２リンクに対し隙間を有して配置されることを特徴とする請求項1に記載の基板洗浄装置。
【請求項３】
上記洗浄ブラシユニットは、基板の表面を洗浄する表面洗浄ブラシを備えた表面洗浄ブラシユニットと、上記基板の裏面を洗浄する裏面洗浄ブラシを備えた裏面洗浄ブラシユニットであり、
上記表面洗浄ブラシユニットの重量が、表面第２リンク及び表面第１リンクを介して当該表面洗浄ブラシユニットに伝達される表面錘の重量と相殺されることにより、上記表面洗浄ブラシが上記基板に作用する押付荷重が調整され、
上記裏面洗浄ブラシユニットの重量が、裏面第２リンク及び裏面第１リンクを介して当該裏面洗浄ブラシユニットに伝達される裏面錘の重量と相殺されることにより、上記裏面洗浄ブラシが上記基板に作用する押付荷重が調整されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の基板洗浄装置。
【請求項４】
上記洗浄ブラシ退避機構は、表面アクチュエータからの作動力により、表面洗浄ブラシを基板から退避させる表面洗浄ブラシ退避機構と、裏面アクチュエータからの作動力により、裏面洗浄ブラシを上記基板から退避させる裏面洗浄ブラシ退避機構であることを特徴とする請求項２に記載の基板洗浄装置。
【請求項５】
上記表面アクチュエータは、ピストンロッドの先端に断面コ字形状のストッパを備えた表面シリンダ装置であり、上記ストッパが、上記表面シリンダ装置の非作動時に、表面第２リンクと表面第1リンクとを連結する連結ロッドに対し隙間を有して配置され、
上記裏面アクチュエータは、非作動時に、ピストンロッドの先端が裏面第２リンクに対し隙間を有して配置された裏面シリンダ装置であることを特徴とする請求項４に記載の基板洗浄装置。
【請求項６】
上記洗浄ブラシが基板に作用する押付荷重は５０〜２００ｇｆであることを特徴とする請求項１乃至５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】
本発明は、基板洗浄装置に係り、特に半導体基板等のように高度の清浄度が要求される基板を洗浄するに好適な基板洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化が進むことに伴い半導体デバイスの高集積化が進行し、その結果、微量の不純物であっても半導体デバイスの性能や歩留まりに大きな影響を与える。このため、半導体デバイスを構成する半導体基板に非常に高い清浄度が要求されている。
【０００３】
化学的機械的研磨により処理された基板としての半導体ウェーハ表面には、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、半導体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が大量に付着している。このため、この基板を洗浄する必要があり、この洗浄方法として所謂ＲＣＡ洗浄が従来から行われている。このＲＣＡ洗浄は、アルカリ溶液（アンモニア−過酸化水素水）によりパーティクルを除去する第１の工程と、第１の工程で処理した基板を酸溶液（ＤＨＦ（希フッ酸）等）で処理して金属不純物を取り除く第２の工程とを有するものである。
【０００４】
この基板の洗浄工程は、例えば特許文献１に記載された基板洗浄工程及び基板洗浄装置(図７及び図８参照)によって実施される。
【０００５】
図７に示すように、第１の工程Ａは、有機アルカリ性処理液を基板３の表裏両面に供給しながら洗浄して、基板３に付着したパーティクルを除去する工程である。この第１の工程Ａで使用する基板洗浄装置１は、図８に示すように、それぞれ基板３の表裏両面に対応して配置された一対の洗浄ブラシ１１及び２１と、基板３の表裏両面に対して洗浄液（この場合、有機アルカリ性処理液）を供給する洗浄液供給ノズル９と、基板３を保持すると共に回転駆動する駆動ローラ７と、基板３を保持する保持ローラ６とを有して構成される。
【０００６】
駆動ローラ７は図示しない駆動力付与手段に連結され、たとえば矢印Ｒ方向（又は、その逆方向）に正逆回転可能であり、保持ローラ６は矢印Ｒ方向及びその逆方向に回転自在になっている。駆動ローラ７及び保持ローラ６は、移動機構（不図示）によって全体が矢印Ｋ及びＱ方向に移動可能であり、基板３の搬出入時には矢印Ｋ方向に移動して基板３から退避し、基板３が搬送装置（不図示）により搬入された後には、矢印Ｑ方向に移動して基板３を所定の位置に保持する。この状態で、基板３の周縁端部は、駆動ローラ７及び保持ローラ６にそれぞれ係合保持される。
【０００７】
洗浄ブラシ１１、２１は基板３の表面、裏面のそれぞれに対し接近または離反する矢印Ｈ（矢印Ｚ）方向に進退可能に設けられる。基板３が搬送装置により搬入される際には、洗浄ブラシ１１、２１がそれぞれ上方、下方に基板３から退避し、基板３が所定の位置に保持されると、各々逆方向に進退移動して、基板３の表面、裏面にそれぞれ当接する。また、洗浄ブラシ１１及び２１は駆動機構(図示せず)に連結されており、互いに逆方向（矢印Ｓ及び矢印Ｔ方向）に回転駆動される。また、洗浄ブラシ１１及び２１は軸部１１ａ，２１ａに多孔質スポンジ部材、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等からなるブラシ部１１ｂ，２１ｂが被覆され、ブラシ部１１ｂ，２１ｂの表面に多数の凸部１１ｃ，２１ｃが形成されている。
【０００８】
従って、駆動ローラ７を駆動力付与手段（図示せず）によって矢印Ｒ方向（又はその逆方向）に回転することで、基板３を矢印Ｖ方向（又はその逆方向）に回転駆動し、この状態で洗浄液供給ノズル９から洗浄液（この場合、有機アルカリ性処理液）を滴下し、洗浄ブラシ１１及び２１を互いに逆方向（矢印Ｓ、矢印Ｔ方向）に回転駆動することにより、基板３の表面、裏面が洗浄ブラシ１１、２１のそれぞれの凸部１１ｃ，２１ｃに接触して洗浄される。この有機アルカリ性処理液による洗浄が完了すると、基板３の表裏両面に対して純水が供給され、基板３上に残留している洗浄液及び基板３から離脱したパーティクル等が洗浄される。
【０００９】
上述の第１の工程Ａの処理が完了すると、基板３は搬送装置(不図示)によって搬出され、第２の工程Ｂに向けて搬送される。なお、基板３を搬出する際の基板洗浄装置１の動作は搬入時と逆の動作であり、基本動作は同一であるので説明は省略する。
【００１０】
この第２の工程Ｂは、図７に示すように、有機酸性処理液を基板３の表裏両面に供給しながら洗浄して、基板３の表面に付着した金属不純物の除去を行う工程である。なお、第２の工程Ｂは、第１の工程Ａにおいて使用する洗浄液（この場合、有機酸性処理液）のみが異なるものであり、基板洗浄装置１の構成および動作については同一であるので、説明を省略する。
【００１１】
尚、図７における第３の工程Ｃは、第二の工程Ｂで処理した基板３の表面に純水を供給して液膜を形成し、基板３の裏面に高酸化力処理液を供給し、この基板３を回転しながら洗浄する工程である。また、図７における第４の工程Ｄは、第３の工程Ｃで処理した基板３に超音波洗浄を実施した後、スピン乾燥を行う工程である。
【００１２】
ところで、洗浄ブラシ基板３に作用する押付荷重を洗浄ブラシの重量と錘の重量とのバランスによって調節する基板洗浄装置が、図示しないが特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載の装置は、ブラシ保持機構に支点を設け、この支点の一端側に洗浄ブラシを取り付け、上記支点の他端側に錘を移動可能に取り付け、その錘の位置を変化させることにより上記押付荷重を調整するものである。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−２９９３００号公報
【特許文献２】特開５７−１０２０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の基板洗浄装置では、洗浄ブラシ１１及び２１が基板３に当接する位置の設定は、洗浄ブラシ１１、２１が基板３と接触する位置（以下、ゼロ点という）を基準として、ある設定量だけ洗浄ブラシ１１を下方に、また洗浄ブラシ２１を上方に移動させることで行われている。この移動量により、洗浄ブラシ１１、２１が基板３の表面、裏面のそれぞれに作用する押付荷重が発生し、洗浄効果を発揮させているのであるが、ゼロ点の位置合わせを作業者が目視で行っているために、作業者の個人差によるばらつきが生じていた。
【００１５】
さらに、洗浄ブラシ１１、２１の上記位置合わせ後には、洗浄ブラシ１１、２１の停止位置が固定されているため、洗浄ブラシ１１、２１に偏心が存在していると、その偏心量とそのばらつきにより、洗浄ブラシ１１、２１の回転中に、当該洗浄ブラシ１１、２１が基板３に作用する押付荷重が変動してしまい、洗浄効果に大きなばらつきが発生する恐れがある。
【００１６】
また、特許文献２に記載の基板洗浄装置では、ブラシ保持機構と錘とを含めた全体の構造が複雑になると共に、装置の据付スペースが大きくなってしまうという課題がある。
【００１７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、基板に作用する洗浄ブラシの押付荷重を適切に管理できると共に、省スペース化を実現できる基板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】
【００１８】
請求項１に記載の発明は、洗浄槽内で洗浄ブラシを基板に押し付けて回転させることにより、上記基板を洗浄する基板洗浄装置であって、上記洗浄槽内には、上記洗浄ブラシを備えた洗浄ブラシユニットが上記基板に対し進退可能に枢支され、この洗浄ブラシユニットに連結された第１リンクが上記洗浄槽を貫通して上方へ延び、この第1リンクに連結された第２リンクが回動可能に設けられ、この第２リンクに錘の重量が作用し、この錘の重量は上記第１リンクを介して上記洗浄ブラシユニットに伝達され、この洗浄ブラシユニットの重量と相殺されることにより、上記洗浄ブラシが上記基板に作用する押付荷重が調整されるよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記第２リンクにアクチュエータから作動力が作用することにより、第1リンクを上昇または下降させて洗浄ブラシユニットを回動させ、この洗浄ブラシユニットの洗浄ブラシを基板から退避させる洗浄ブラシ退避機構を有し、上記アクチュエータは、非作動時に上記第２リンクに対し隙間を有して配置されることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記洗浄ブラシユニットは、基板の表面を洗浄する表面洗浄ブラシを備えた表面洗浄ブラシユニットと、上記基板の裏面を洗浄する裏面洗浄ブラシを備えた裏面洗浄ブラシユニットであり、上記表面洗浄ブラシユニットの重量が、表面第２リンク及び表面第１リンクを介して当該表面洗浄ブラシユニットに伝達される表面錘の重量と相殺されることにより、上記表面洗浄ブラシが上記基板に作用する押付荷重が調整され、上記裏面洗浄ブラシユニットの重量が、裏面第２リンク及び裏面第１リンクを介して当該裏面洗浄ブラシユニットに伝達される裏面錘の重量と相殺されることにより、上記裏面洗浄ブラシが上記基板に作用する押付荷重が調整されるよう構成されたことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記洗浄ブラシ退避機構は、表面アクチュエータからの作動力により、表面洗浄ブラシを基板から退避させる表面洗浄ブラシ退避機構と、裏面アクチュエータからの作動力により、裏面洗浄ブラシを上記基板から退避させる裏面洗浄ブラシ退避機構であることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、上記表面アクチュエータは、ピストンロッドの先端に断面コ字形状のストッパを備えた表面シリンダ装置であり、上記ストッパが、上記表面シリンダ装置の非作動時に、表面第２リンクと表面第1リンクとを連結する連結ロッドに対し隙間を有して配置され、上記裏面アクチュエータは、非作動時に、ピストンロッドの先端が裏面第２リンクに対し隙間を有して配置された裏面シリンダ装置であることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、上記洗浄ブラシが基板に作用する押付荷重は５０〜２００ｇｆであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１または６のいずれかに記載の発明によれば、洗浄ブラシユニットの重量と錘の重量とが相殺されることにより、洗浄ブラシユニットの洗浄ブラシが基板に作用する押付荷重が調整されることから、錘の重量を変更することで適切な押付荷重を容易に設定できるので、この押付荷重を適切に管理でき、この結果、洗浄ブラシによる基板の洗浄を安定して実現できる。
【００２５】
また、洗浄ブラシユニットの重量と錘の重量との相殺により、洗浄ブラシユニットの洗浄ブラシが基板に作用する押付荷重が定まり、この押付荷重により洗浄ブラシの基板に対する位置が決定されるため、洗浄ブラシが偏心している場合にも、その偏心量相当分だけ洗浄ブラシが上下動することになり、上記押付荷重を一定に保持できる。このため、洗浄ブラシの偏心に影響されることなく、洗浄ブラシによる基板の洗浄を安定化できる。
【００２６】
更に、洗浄ブラシが基板に作用する押付荷重によって、この洗浄ブラシの基板に対する位置が定まるので、洗浄ブラシの位置を作業者が設定する作業が不要となる。従って、洗浄ブラシの位置が作業者の個人差に起因してばらつくことで上記押付荷重が変動し基板の洗浄が不安定化する事態を回避できる。
【００２７】
また、洗浄槽の上方に第１リンク、第２リンク及び錘を備えた押付荷重調整機構が配置されるので、この押付荷重調整機構等が洗浄槽の側方に配置される場合に比べ、基板洗浄装置の据付面積の省スペース化を実現できる。このため、基板洗浄装置の洗浄槽内へ基板を搬出入する搬送装置のレイアウトを容易化できる。
【００２８】
また、洗浄槽には、第1リンクが貫通する貫通開口が設けられるだけなので、この貫通開口をシールすることにより、洗浄槽内での基板洗浄時に、洗浄液等が洗浄槽外へ飛散することを防止できる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、第２リンクにアクチュエータから作動力が作用することにより、第1リンクを上昇または下降させて洗浄ブラシユニットを回動させ、この洗浄ブラシユニットの洗浄ブラシを基板から退避させる洗浄ブラシ退避機構を有することから、基板の搬出入時に洗浄ブラシを基板から退避させることで、基板の搬出入を好適に実施できる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、表面洗浄ブラシが基板に作用する押付荷重と、裏面洗浄ブラシが基板に作用する押付荷重とが、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ことから、基板の大きさや洗浄液の種類、洗浄ブラシの材質等に応じて、上記それぞれの押付荷重を個々に最適に設定することができる。
【００３１】
請求項４または５に記載の発明によれば、表面洗浄ブラシを基板から退避させる表面洗浄ブラシ退避機構と、裏面洗浄ブラシを基板から退避させる裏面洗浄ブラシ退避機構とが独立して設置されたことから、表面洗浄ブラシ、裏面洗浄ブラシをそれぞれ基板から退避させる退避動作を独立して実施できるので、これら表面洗浄ブラシの退避移動量、裏面洗浄ブラシの退避移動量を個々に最適に設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係る基板洗浄装置の一実施形態を示す概略側断面図である。図２は、図１のII‐II線に沿う断面図である。
【００３４】
図１に示す基板洗浄装置３０は、洗浄槽３１内に基板保持回転装置３２、表面洗浄ブラシユニット３３、裏面洗浄ブラシユニット３４及び洗浄液供給ノズル３５が配設され、洗浄槽３１の外側上方に表面押付荷重調整機構３６、裏面押付荷重調整機構３７、表面洗浄ブラシ退避機構３８及び裏面洗浄ブラシ退避機構３９が配置されて構成される。
【００３５】
上記基板保持回転装置３２は、複数の保持ローラ４０及び駆動ローラ４１を備え、これらが基板３の周縁端部を保持する。このうち、保持ローラ４０は回転自在に設けられ、駆動ローラ４１は回転駆動されて基板３に回転力を付与し、当該基板３をその水平面内で回転させる。これらの保持ローラ４０及び駆動ローラ４１は、基板３の周縁端部から離反して、当該基板３の洗浄槽３１に対する搬出入を可能とし、基板３の搬入後に当該基板３の周縁端部に接近して、この基板３の周縁端部を保持する。上記基板３の洗浄槽３１への搬入または洗浄槽３１からの搬出は、洗浄槽３１の側部に設けられた搬出入扉６３を開放することにより、図示しない搬送装置によって実行される。
【００３６】
上記表面洗浄ブラシユニット３３は、洗浄槽３１内で基板保持回転装置３２の上方に配置され、図２に示す断面コ字形状の表面ユニットフレーム４２に、基板３の表面を洗浄する表面洗浄ブラシ４３が回転自在に軸支され、この表面洗浄ブラシ４３を回転駆動する駆動源（不図示）が上記表面ユニットフレーム４２の内側に設置されたものである。更に、上記表面ユニットフレーム４２は、図１に示す枢支軸４５によって洗浄槽３１に対し回動自在に枢支される。これにより、表面洗浄ブラシユニット３３の表面洗浄ブラシ４３は、基板３の表面に接近すべく進出し、または基板３の表面から離反すべく退避する。
【００３７】
上記裏面洗浄ブラシユニット３４は、洗浄槽３１内で基板保持回転装置３２の下方に配置され、図２に示す断面コ字形状の裏面ユニットフレーム４６に、基板３の裏面を洗浄する裏面洗浄ブラシ４４が回転自在に軸支され、この裏面洗浄ブラシ４４を回転駆動する駆動源（不図示）が上記裏面ユニットフレーム４６の内側に設置されたものである。更に、上記裏面ユニットフレーム４６は、図１に示す枢支軸４７によって洗浄槽３１に対し回動自在に枢支される。これにより、裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４は、基板３の裏面に接近すべく進出し、または基板３の裏面から離反すべく退避する。
【００３８】
ここで、上記表面洗浄ブラシ４３及び裏面洗浄ブラシ４４は、互いに逆方向に回転駆動される。また、図２に示すように、これらの表面洗浄ブラシ４３及び裏面洗浄ブラシ４４は、軸部２７に多孔質スポンジ部材、例えばＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などからなるブラシ部２８が被覆されてなり、このブラシ部２８の表面に多数の凸部２９が形成されている。
【００３９】
図１に示すように、基板保持回転装置３２の駆動ローラ４１を駆動させて基板３をその水平面内で回転させた状態で、洗浄液供給ノズル３５から洗浄液を基板３の表面及び裏面に供給し、この状態で、表面洗浄ブラシ４３の凸部２９を基板３の表面に押し付けて回転させることで、この基板３の表面が洗浄され、裏面洗浄ブラシ４４の凸部２９を基板３の裏面に押し付けて回転させることで、この基板３の裏面が洗浄される。
【００４０】
さて、前記表面押付荷重調整機構３６は、表面第１リンク４８、表面第２リンク４９及び表面錘５０を有して構成され、洗浄槽３１の外側上方に設けられた支持フレーム５１に支持される。
【００４１】
上記表面第１リンク４８は、図２及び図３に示すように一対設けられ、それぞれの下端部が表面洗浄ブラシユニット３３の表面ユニットフレーム４２に軸支ピン５２を用いて回転自在に軸支される。また、上記表面第２リンク４９は一対設けられ、それぞれの先端部が連結ロッド５３により一体化されると共に、基端部が枢支軸５４を用いて支持フレーム５１に回動自在に枢支される。また、表面第１リンク４８は、洗浄槽３１の天井部に形成された貫通開口５５を貫通して洗浄槽３１の上方へ延び、その上端部が連結ロッド５３に回転自在に連結支持される。
【００４２】
上記表面第２リンク４９の連結ロッド５３にワイヤロープ５６の一端が固定されて、このワイヤロープ５６は、支持フレーム５１に支持された複数のプーリ５７に巻き回され、他端に上記表面錘５０が固定される。従って、この表面錘５０の重量は、表面第２リンク４９に作用して当該表面第２リンク４９を上方向で回動させると共に、表面第１リンク４８に作用して当該表面第１リンク４８を上方へ移動させ、表面洗浄ブラシユニット３３に伝達される。これにより、表面洗浄ブラシユニット３３の重量が表面錘５０の重量と相殺され、表面錘５０の重量を変更することにより、表面洗浄ブラシユニット３３の表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に作用する押付荷重が調整される。
【００４３】
この表面押付荷重調整機構３６による基板３の表面への押付荷重について、図５（Ａ）を用いて説明する。表面洗浄ブラシユニット３３の重量の枢支軸４５回りのモーメントによる軸支ピン５２に作用する荷重をｗ１とする。また、表面第２リンク４９の重量の枢支軸５４周りのモーメントによる連結ロッド５３に作用する荷重をｗ２とする。表面第１リンク４８及びワイヤロープ５６の重量を無視し、表面錘５０の重量をＷとしたとき、表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に接しないでつり合っている場合、そのつり合い式は
ｗ１＋ｗ２＝Ｗ
で表される。
【００４４】
表面錘５０の重量をＷ´に変化させて表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に押付荷重Ｆを作用したときのつり合い式は、
ｗ１＋ｗ２＝Ｗ´＋（ｍ／Ｌ）×Ｆ
となる。ここで、Ｌが枢支軸４５と軸支ピン５２間の寸法、ｍは押付荷重Ｆの作用点と枢支軸４５間の寸法である。従って、表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に作用する押付荷重Ｆは
Ｆ＝（Ｌ／ｍ）×（ｗ１＋ｗ２−Ｗ´）
となり、荷重Ｗ１、Ｗ２を消去して、
Ｆ＝（Ｌ／ｍ）×（Ｗ−Ｗ´）
となる。Ｌ、ｍが一定値であることから、表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に作用する押付荷重Ｆは、表面錘５０の荷重Ｗからの減少分によって一義的に決定される。
【００４５】
図２及び図３に示すように、前記表面洗浄ブラシ退避機構３８は、表面アクチュエータとしての表面シリンダ装置５８からの作動力により、表面洗浄ブラシユニット３３の表面洗浄ブラシ４３を基板３の表面から退避させるものである。この表面シリンダ装置５８は支持フレーム５１に設置され、ピストンロッド５９の先端に断面コ字形状のストッパ６０を備える。このストッパ６０内に表面第２リンク４９の連結ロッド５３が配設される。表面シリンダ装置５８は、非作動時にピストンロッド５９を押し出しており、作動時にピストンロッド５９を引き戻す。ピストンロッド５９のストッパ６０は、表面シリンダ装置５８の非作動時に、表面押付荷重調整機構３６における表面第２リンク４９の連結ロッド５３との間に隙間ｅ１を有し、表面洗浄ブラシユニット３３が、表面第１リンク４８、表面第２リンク４９の連結ロッド５３及びワイヤロープ５６を介して表面錘５０の重量のみにより支持される構造となっている。
【００４６】
表面シリンダ装置５８の作動時には、ピストンロッド５９が引き戻されてストッパ６０が連結ロッド５３に当接し、表面第２リンク４９が上方に回動されると共に、表面第１リンク４８が上方に引き上げられて、表面洗浄ブラシユニット３３が表面シリンダ装置５８の作動力により持ち上げられる。これにより、表面洗浄ブラシユニット３３の表面洗浄ブラシ４３は、基板３の表面から離反してこの基板３から退避し、基板３の搬出入が可能となる。
【００４７】
一方、前記裏面押付荷重調整機構３７は、図１に示すように、裏面第１リンク６１、裏面第２リンク６２及び裏面錘６４を有して構成され、支持フレーム５１に支持される。
【００４８】
上記裏面第１リンク６１は一対設けられ、それぞれの下端部が、図２及び図４に示す断面コ字形状の裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面ユニットフレーム４６に軸支ピン６５を用いて回転自在に軸支される。また、上記裏面第２リンク６２は一対設けられ、それぞれの先端部が連結ロッド６６により一体化されると共に、基端部が枢支軸６７を用いて支持フレーム５１に回動自在に枢支される。また、裏面第１リンク６１は、洗浄槽３１の天井部に形成された貫通開口６８を貫通して洗浄槽３１の上方へ延び、その上端部が連結ロッド６６に回転自在に連結支持される。
【００４９】
裏面第１リンク６１が貫通する上記貫通開口６８と、表面第１リンク４８が貫通する貫通開口５５（図１）にはシール６９が施される。これにより、基板３の洗浄時に、洗浄槽３１内の洗浄液等が外部へ飛散することが防止される。
【００５０】
図４に示す上記裏面第２リンク６２の長手方向略中央位置にワイヤロープ７０の一端が固定され、このワイヤロープ７０は、支持フレーム５１に支持された複数のプーリ７１に巻き回され、他端に上記裏面錘６４が固定される。従って、この裏面錘６４の重量は、裏面第２リンク６２に作用して当該裏面第２リンク６２を上方向へ回動させると共に、裏面第１リンク６１に作用して当該裏面第１リンク６１を上方へ移動させ、裏面洗浄ブラシユニット３４に伝達される。これにより、裏面洗浄ブラシユニット３４の重量が裏面錘６４の重量と相殺され、裏面錘６４の重量を変更することにより、裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重が調整される。
【００５１】
この裏面押付荷重調整機構３７による基板３の裏面の押付荷重について、図５（Ｂ）を用いて説明する。裏面洗浄ブラシユニット３４の重量の枢支軸４７周りのモーメントによる軸支ピン６５に作用する荷重をｚ１とする。また、裏面第２リンク６２の重量の枢支軸６７周りのモーメントによる連結ロッド６６に作用する荷重をｚ２とする。裏面第１リンク６１及びワイヤロープ７０の重量を無視し、裏面錘６４の重量をＺとしたときに、裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に接しないでつり合っている場合、そのつり合い式は、枢支軸６７のモーメントで考えると、
（ｚ１＋ｚ２）×Ｌ２＝Ｚ×ｔ
で表すことができる。
【００５２】
裏面錘６４の重量をＺ´に変化させて裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に接して当該裏面に押付荷重Ｐを作用した状態でのつり合い式は
（ｚ１＋ｚ２＋Ｐ×ｓ／Ｌ１）×Ｌ２＝Ｚ´×ｔ
となる。荷重ｚ１、ｚ２を消去して整理すると、裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重Ｐは、
Ｐ＝（Ｚ´−Ｚ）×（Ｌ１／ｓ）×（ｔ／Ｌ２）
となる。ここで、Ｌ１は枢支軸４７と軸支ピン６５間の寸法、ｓは押付荷重Ｐの作用点と枢支軸４７間の寸法、Ｌ２は枢支軸６７と連結ロッド６６間の寸法、ｔは裏面錘６４の重量の裏面第２リンク６２への作用点と枢支軸６７間の寸法であり、いずれも一定値である。従って、裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重Ｐは、裏面錘６４の重量Ｚへの増加分によって一義的に決定される。
【００５３】
図４に示すように、前記裏面洗浄ブラシ退避機構３９は、裏面アクチュエータとしての裏面シリンダ装置７２からの作動力により、裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４を基板３の裏面から退避させるものである。この裏面シリンダ装置７２は、支持フレーム５１に設置され、ピストンロッド７３の先端にノーズブロック７４を備える。裏面シリンダ装置７２は、作動時にピストンロッド７３を押し出し、非作動時にピストンロッド７３を引き戻す。ノーズブロック７４は、裏面シリンダ装置７２の非作動時に裏面押付荷重調整機構３７における裏面第２リンク６２との間に隙間ｅ２を有し、裏面洗浄ブラシユニット３４が、裏面第１リンク６１、裏面第２リンク６２及びワイヤロープ７０を介して裏面錘６４の重量のみにより支持される構造となっている。
【００５４】
裏面シリンダ装置７２の作動時には、ピストンロッド７３が押し出されてノーズブロック７４が裏面第２リンク６２に当接し、この裏面第２リンク６２を下方向に回動させると共に、裏面第１リンク６１が下方に押し下げられて、裏面洗浄ブラシユニット３４が裏面シリンダ装置７２の作動力及び自重により下方へ回動する。これにより、裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４は、基板３の裏面から離反してこの基板３から退避し、基板３の搬出入が可能となる。
【００５５】
ここで、前記表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に作用する押付荷重と上記裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重とは、５０〜２００ｇｆの範囲に設定される。尚、１ｇｆは、ＳＩ単位で略９．８ｍＮに相当する。
【００５６】
例えば、図６に示すように、裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重を１００ｇｆとし、表面洗浄ブラシユニット３３が基板３の表面に作用する押付荷重を０から２５０ｇｆまで５０ｇｆずつ増加させる。このとき、洗浄の前後で基板３に残存する直径０，１２μｍ以上のパーティクル数は、表面洗浄ブラシユニット３３による押付荷重が５０〜２００ｇｆの範囲で最も少ない。従って、表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４による押付荷重は、５０〜２００ｇｆの範囲において洗浄効果が著しいことがわかる。
【００５７】
以上のように構成されたことから、上記実施の形態によれば、次の効果（１）〜（８）を奏する。
【００５８】
（１）表面洗浄ブラシユニット３３の重量と表面錘５０の重量とが相殺されることにより、表面洗浄ブラシユニット３３の表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に作用する押付荷重が調整され、また、裏面洗浄ブラシユニット３４の重量と裏面錘６４の重量とが相殺されることにより、裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重が調整されることから、表面錘５０、裏面錘６４のそれぞれの重量を変更することで適切な押付荷重を容易に設定できるので、この押付荷重を適切に管理でき、この結果、表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４による基板３の洗浄を安定して実現できる。
【００５９】
（２）表面洗浄ブラシユニット３３の重量と表面錘５０の重量との相殺により、表面洗浄ブラシユニット３３の表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に作用する押付荷重が定まり、この押付荷重により表面洗浄ブラシ４３の基板に対する位置がそれぞれ決定され、また、裏面洗浄ブラシユニット３４の重量と裏面錘６４の重量との相殺により、裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重が定まり、この押付荷重により裏面洗浄ブラシ４４の基板に対する位置が決定されるため、これらの表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４が偏心している場合にも、その偏心量相当分だけ表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４が上下動することになり、上記押付荷重を一定に保持できる。このため、表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４の偏心に影響されることなく、表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４による基板３の洗浄を安定化できる。
【００６０】
（３）表面洗浄ブラシ４３が基板３に作用する押付荷重によって、この表面洗浄ブラシ４３の基板３に対する位置が定まり、裏面洗浄ブラシ４４が基板３に作用する押付荷重によって、この裏面洗浄ブラシ４４の基板３に対する位置が定まるので、表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４の位置を作業者が設定する作業が不要となる。従って、表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４の位置設定が作業者の個人差に起因してばらつくことで上記押付荷重が変動し基板３の洗浄が不安定化する事態を回避できる。
【００６１】
（４）洗浄槽３１の上方に、表面第１リンク４８、表面第２リンク４９及び表面錘５０を備えた表面押付荷重調整機構３６と、裏面第１リンク６１、裏面第２リンク６２及び裏面錘６４を備えた裏面押付荷重調整機構３７と、表面シリンダ装置５８を備えた表面洗浄ブラシ退避機構３８と、裏面シリンダ装置７２を備えた裏面洗浄ブラシ退避機構３９とがそれぞれ配置されるので、これらの表面押付荷重調整機構３６、裏面押付荷重調整機構３７、表面洗浄ブラシ退避機構３８及び裏面洗浄ブラシ退避機構３９が洗浄槽３１の側方に配置される場合に比べ、基板洗浄装置３０の据付面積の省スペース化を実現できる。このため、基板洗浄装置３０の洗浄槽３１内へ基板を搬出入する搬送装置（不図示）のレイアウトを容易化できる。
【００６２】
（５）洗浄槽３１には、表面第１リンク４８が貫通する貫通開口５５、裏面第１リンク６１が貫通する貫通開口６８がそれぞれ設けられるだけなので、これらの貫通開口５５、６８をシール６９にてシールすることにより、洗浄槽３１内での基板洗浄時に、搬出入扉６３が閉じられていることと相俟って、洗浄液等が洗浄槽３１内へ飛散することを防止できる。
【００６３】
（６）表面第２リンク４９に表面シリンダ装置５８から作動力が作用することにより、表面第１リンク４８を上昇させて表面洗浄ブラシユニット３３を上方へ回動させ、この表面洗浄ブラシユニット３３を基板３から退避させる表面洗浄ブラシ退避機構３８と、裏面第２リンク６２に裏面シリンダ装置７２から作動力が作用することにより、裏面第１リンク６１を下降させて裏面洗浄ブラシユニット３４を下方へ回動させ、この裏面洗浄ブラシユニット３４の裏面洗浄ブラシ４４を基板３から退避させる裏面洗浄ブラシ退避機構３９とを有することから、基板３の搬出入時に表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４を基板３から退避させることで、この基板３の搬出入を好適に実施できる。
【００６４】
（７）表面洗浄ブラシ４３が基板３の表面に作用する押付荷重と、裏面洗浄ブラシ４４が基板３の裏面に作用する押付荷重とが、表面錘５０、裏面錘６４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ことから、基板３の大きさや洗浄液の種類、洗浄ブラシの材質等に応じて、上記それぞれの押付荷重を個々に最適に設定することができる。
【００６５】
（８）表面洗浄ブラシ４３を基板３から退避させる表面洗浄ブラシ退避機構３８と、裏面洗浄ブラシ４４を基板３から退避させる裏面洗浄ブラシ退避機構３９とが独立して設置されたことから、表面洗浄ブラシ４３、裏面洗浄ブラシ４４をそれぞれ基板３から退避させる退避動作を独立して実施できるので、これら表面洗浄ブラシ４３の退避移動量、裏面洗浄ブラシ４４の退避移動量を個々に最適に設定できる。
【００６６】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、表面洗浄ブラシ退避機構３８、裏面洗浄ブラシ退避機構３９のアクチュエータはシリンダ装置の場合を述べたが、ソレノイドを用いてプランジャを進退させ、また電動モータとねじ機構を組み合せてロッドを進退させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る基板洗浄装置の一実施形態を示す概略側断面図である。
【図２】図１のII‐II線に沿う断面図である。
【図３】図１の表面洗浄ブラシユニット、表面押付荷重調整機構及び表面洗浄ブラシ退避機構を示す拡大断面図である。
【図４】図１の裏面洗浄ブラシユニット、裏面押付荷重調整機構及び裏面洗浄ブラシ退避機構を示す拡大断面図である。
【図５】（Ａ）は図３に示す各機構等を、（Ｂ）は図４に示す各機構等をそれぞれ簡略化し、力点作用点の関係を模式的に示す図である。
【図６】押付荷重を変化させたときの基板の洗浄効果を示し、（Ａ）は実測データを示す図表であり、（Ｂ）は洗浄効果を示すグラフである。
【図７】従来の基板洗浄工程を示す構成図である。
【図８】図７の基板洗浄装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６８】
３    基板
３０  基板洗浄装置
３１  洗浄槽
３３  表面洗浄ブラシユニット
３４  裏面洗浄ブラシユニット
３６  表面押付荷重調整機構
３７  裏面押付荷重調整機構
３８  表面洗浄ブラシ退避機構
３９  裏面洗浄ブラシ退避機構
４３  表面洗浄ブラシ
４４  裏面洗浄ブラシ
４８  表面第１リンク
４９  表面第２リンク
５０  表面錘
５３  連結ロッド
５５  貫通開口
５６  ワイヤロープ
５８  表面シリンダ装置
５９  ピストンロッド
６０  ストッパ
６１  裏面第１リンク
６２  裏面第２リンク
６４  裏面錘
６８  貫通開口
６９  シール
７０  ワイヤロープ
７２  裏面シリンダ装置
７３  ピストンロッド
ｅ１、ｅ２  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005277082.tif 000009
【図８】
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