(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板面に洗浄部材を接触させ、且つ該洗浄部材を自転駆動することで、被処理基板を洗浄する基板洗浄装置において、
前記被処理基体の外周に接触させて該被処理基体を回転駆動する複数個の回転体を有し、
前記回転体には前記被処理基板の外周が接触する回転軌道溝を設け、
前記被処理基板を回転駆動する前記複数個の回転体近傍に配し、少なくとも前記被処理基板の外周が接触する回転軌道溝及びその近傍を洗浄する回転体洗浄手段を設けたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板洗浄装置において、
前記回転体は心材を樹脂材とし、該心材をゴム材で被覆したことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基板洗浄装置において、
前記回転軌道溝はその深さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の基板洗浄装置において、
前記回転体洗浄手段への洗浄液の供給は、前記回転体を回転駆動する回転駆動部をシールするシールカバー内に配置され、該シールカバーを貫通して該回転体洗浄手段に接続される洗浄液供給パイプを通して行うことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載の基板洗浄装置において、
前記回転体の下部内周面には前記被処理基板を回転させた場合、内部に浸入する液を排出する作用を奏する逆ネジ溝が形成されていることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、
前記複数個の回転体の各々は両端近傍をベアリングで支持された駆動軸で回転駆動されるようになっており、該ベアリングに所定のプリロードを加えることを特徴とする基板洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも洗浄ブラシを自動駆動することで、被処理基板を洗浄する洗浄装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＰ（化学・機械・ポリッシング）装置にて、研磨された半導体ウエハは通常、両面共に多量のスラリーや研磨切り屑等が付着している。これを除去するため、図６に示すように、洗浄ブラシ１０１が自転しつつ半導体ウエハ１０２の両面の全面にわたって接触し、半導体ウエハ両面を同時に洗浄する基板洗浄装置がある。
【０００３】
この基板洗浄装置において、半導体ウエハ１０２は図７（ａ）に示すように、その周辺に配置された複数個の回転体１０３によりクランプされ回転するようになっている。このような、回転体１０３は通常、加工された金属材質の上にウレタンゴムをライニングした構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記金属材質の上にウレタンゴムをライニングした構造の回転体１０３は超純水や薬液の下で金属が腐食するという問題があった。また、従来の回転体１０３は半導体ウエハ１０２を仮置きするために、図７（ｂ）に示すように、回転体１０３には半導体ウエハ１０２を仮置きする幅が広く且つゆるい傾斜面を有する肩部１０３ａが形成されている。
【０００５】
仮置き（図の位置Ａ）の後半導体ウエハ１０２は回転体１０３が互いに接近するように水平移動して回転体１０３によりクランプされる（図の位置Ｂ）が、該肩部１０３ａと半導体ウエハ１０２の外周近傍の下面との間に広い範囲にわたって隙間Ｃが形成されていた。
【０００６】
そのため、この隙間に表面張力等によってスラリー等の汚染物を含む洗浄液が引き込まれ、半導体ウエハ１０２のパターン面を広く汚染するという問題があった。更に、回転体１０３の半導体ウエハ１０２との接触面の汚染が半導体ウエハを逆汚染する可能性もあった。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題を解決し、安定した機械的性能と、高い洗浄性能を有する基板洗浄装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、被処理基板面に洗浄部材を接触させ、且つ該洗浄部材を自転駆動することで、被処理基板を洗浄する基板洗浄装置において、被処理基体の外周に接触させて該被処理基体を回転駆動する複数個の回転体を有し、回転体には被処理基板の外周が接触する回転軌道溝を設け、被処理基板を回転駆動する複数個の回転体近傍に配し、少なくとも被処理基板の外周が接触する回転軌道溝及びその近傍を洗浄する回転体洗浄手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板洗浄装置において、回転体は心材を樹脂材とし、該心材をゴム材で被覆したことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の基板洗浄装置において、回転軌道溝はその深さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の基板洗浄装置において、回転体洗浄手段への洗浄液の供給は、回転体を回転駆動する回転駆動部をシールするシールカバー内に配置され、該シールカバーを貫通して該回転体洗浄手段に接続される洗浄液供給パイプを通して行うことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の基板洗浄装置において、回転体の下部内周面には前記被処理基板を回転させた場合、内部に浸入する液を排出する作用を奏する逆ネジ溝が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、複数個の回転体の各々は両端近傍をベアリングで支持された駆動軸で回転駆動されるようになっており、該ベアリングに所定のプリロードを加えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の基板洗浄装置の基板回転機構の構成を示す図である。図１において、半導体ウエハ１は矢印Ｂに示すように移動するロボットハンド（図示せず）が下降し、紙面奥側から左右のステージ２、２の間に搬入される。各ステージ２、２には左右に複数個（図では３個）の回転体３が配置されている。ロボットハンドで、半導体ウエハ１の上下方向の位置決めが完了すると左右のステージ２、２は矢印Ａ、Ａに示すように互いに接近する方向に移動し、半導体ウエハ１をクランプする。
【００１６】
各回転体３は駆動軸４の先端に固定され、該駆動軸４はタイミングベルト５で駆動モータ６の回転軸に連結されており、半導体ウエハ１が左右のステージ２、２にクランプされ、更にロボットハンドが下降、後退すると、左右の駆動モータ６、６が同期して回転を始め、各回転体３は矢印Ｃに示すように所定の回転数で回転し、各回転体３の外周と半導体ウエハ１の外周が接触することにより、半導体ウエハ１に回転力を与える。
【００１７】
図２は本発明の基板洗浄装置を用いて半導体ウエハ１を洗浄する装置を模式的に示す図で、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図である。図２において、上下の洗浄ブラシ７、８が回転しながら同時に回転する半導体ウエハ１に近接する。そして、半導体ウエハ１に洗浄ブラシ７、８を接触させて上下の洗浄ノズル９、１０から洗浄液を供給しつつ半導体ウエハ１を洗浄する。
【００１８】
図３は回転体３の１個の構造例を示す図で、図３（ａ）は縦断面図、図３（ｂ）はＤ−Ｄ断面図である。図示するように、回転体３は円筒状の心材３１を具備し、その頂部及び上部外周部を被覆材３２で覆った構造である。心材３１は駆動軸４の上部にボルト１１で固着されている。
【００１９】
上記心材３１には、ここでは超純水や薬液に腐食されないＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を用いているが、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライト）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）等の超純水や薬液に腐食されない樹脂材を用いても良い。また、被覆材３２にはここでは超純水や薬液に腐食されないウレタンゴムを用いているが、ＦＫＭ（フッソゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、パーフロロ等の超純水や薬液に腐食されないゴム材を用いても良い。
【００２０】
被覆材３２の外周には半導体ウエハ１の外周が接触する回転軌道溝３３を設けているが、図７に示すように、半導体ウエハ１を仮置きするための肩部１０３ａが形成されていない。また、回転軌道溝３３の深さは０．５ｍｍ以下として、半導体ウエハ１と回転体３との隙間範囲を減らし、汚染されないようにしている。また、回転体３の下部内周面には、ネジ溝３４が形成されている。
【００２１】
なお、回転体３の側面中央部に回転軌道溝３３との縦方向の間隔を広くとった斜面状の段部３５を形成しているが、これは前述の仮置き及びクランプのために寄与せず、降りかかる洗浄液を下方に流し、回転軌道溝３３と段部３５の間に洗浄液が溜まらないようにしたものである。
【００２２】
半導体ウエハ１は基本的にこれらの被覆材３２を構成するゴム材の摩擦力によって回転されている。一方、半導体ウエハ１の洗浄中は上下の洗浄ブラシ７、８が略等しい圧力で半導体ウエハ１を上下方向から押圧するので、ブラシ７、８による合成した上下方向の抵抗力が発生しにくく、また発生したとしても僅かなので、半導体ウエハ１の位置（回転軌道溝３３内の半導体ウエハ１をクランプする個所の上下方向の位置）は変わらない。
【００２３】
更に半導体ウエハ１をクランプして回転する被覆材３２の表面には半導体ウエハ１のクランプの個所、即ち回転軌道溝３３の内部に摩耗溝が発生する。この摩耗溝で半導体ウエハ１をクランプするようにすれば、回転軌道溝３３を０ｍｍ、即ち回転軌道溝３３を設けない構成とすることも可能である。
【００２４】
上記構成の基板回転機構において、回転体３の被覆材３２の摩耗及び回転体３への汚染物の付着は免れない。そこで被覆材３２の回転軌道溝３３に向けて洗浄液をかけて洗浄する。図４（ａ）、（ｂ）は基板回転機構の１個のステージ２の構成を示す図である。図示するように、基板回転機構はシールカバー１２で覆われ、回転体３はシールカバー１２の上面に突出している。これにより、回転体３の下方に位置する基板回転機構は洗浄液に曝されないようになっている。なお、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。
【００２５】
１３はノズル体であり、該ノズル体１３はシールカバー１２の上面に突出しその内部には３個の回転体３の回転軌道溝３３にそれぞれ洗浄液を噴射する洗浄液噴射口１３ａ、１３ｂ、１３ｃが形成されている。該洗浄液噴射口１３ａ、１３ｂ、１３ｃにはシールカバー１２の内部に配置された洗浄液供給管１４から洗浄液が供給されるようになっている。洗浄液噴射口１３ａ、１３ｂ、１３ｃから噴射された洗浄液は回転軌道溝３３に付着する汚染物を洗い流し、該洗浄液はシールカバー１２の外表面に沿って流れる。
【００２６】
また、図５は回転体３を回転させる回転機構の構成を示す図である。ハウジング１８はベース２３に固定され、駆動軸４はハウジング１８内に上下をベアリング１６、１７で回転自在に支持されている。また、上部には軸シール１５を設けている。ベアリング１６の内輪はナットＡ２４で駆動軸４に固定され、ベアリング１６の外輪はブロック２１で固定されている。
【００２７】
一方、ベアリング１７の内輪はカラー２６及びプーリ２０を介してナットＢ２５で固定されている。ここで、スプリング１９はベアリング１７の外輪を図の下方に力を加えるため、ベアリング１７の外輪は下方に移動する。この移動はベアリング１７の外輪、ボール、内輪及び駆動軸４を介してベアリング１６の内輪、ボール、外輪の変位が均衡したところで止まる。この均衡点がプリロードと呼ばれるものである。
【００２８】
これにより、駆動軸４の振動は抑制される。この結果、左右のステージ２、２の回転体３で半導体ウエハ１をクランプして回転させた場合、振動が少なく安定して半導体ウエハ１を回転させることができる。
【００２９】
また、ブロック２１の上部にはラビリンス軸２２を設けており、上記のように回転体３の下部内周面に回転体３の回転方向に対し、水を排出する方向のネジ溝３４（ここでは右ネジ）が形成されているから、駆動軸４を回転し、回転体３を上から見て反時計方向に回転させた場合、外部から回転体３内に浸入しようとする洗浄液等は該ネジ溝３４とラビリンス軸２２により積極的に排出される。
【００３０】
本実施形態例の場合は、回転体３の回転方向は反時計方向、ネジ溝３４は右ネジとしたが、その勝手違いとしてもよい。即ちネジ溝３４はラビリンス軸封作用を奏する。従って、回転体３の内部に洗浄液等が浸入することは無い。なお、図５において、プーリ２０にはタイミングベルト５（図１参照）が巻かれる。
【００３１】
なお、上記形態例では、被処理基板として半導体ウエハを洗浄する場合を説明したが、本発明の基板洗浄装置は半導体ウエハに限定されるものではなく、複数個の回転体３でクランプし、回転することができる被処理基板であれば、ＣＤ等の被処理基板の洗浄にも広く利用できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果がうられる。
【００３３】
請求項１乃至６に記載の発明によれば、回転体には被処理基板の外周が接触する回転軌道溝を設け、被処理基板を回転駆動する前記複数個の回転体近傍に配し、少なくとも被処理基板の外周が接触する回転軌道溝及びその近傍を洗浄する回転体洗浄手段を設けたので、回転体により被処理基板が汚染されるのを極力防止できる。
【００３４】
また、請求項２に記載の発明によれば、回転体は心材を樹脂材とし、該心材をゴム材で被覆したので、回転体は超純水や薬液に対して耐腐食性の優れたものとなり、機械的性能と、高い洗浄性能を有する基板洗浄装置を提供できる。
【００３５】
また、請求項３に記載の発明によれば、回転軌道溝深さを０．５ｍｍ以下とするので、被処理基板の下面が回転軌道溝に接触する面が小さくなり、その接触面を通して、被処理基板の汚染は極力抑制できる。
【００３６】
また、請求項５に記載の発明によれば、回転体の下部内周面には前記被処理基板を回転させた場合、内部に浸入する液を排出する作用を奏する逆ネジ溝を形成したので、回転体内部に浸入する液体は逆ネジ溝により排除され、回転体の耐腐食性が更に向上する。
【００３７】
また、請求項６に記載の発明によれば、複数個の回転体の各々は両端近傍をベアリングで支持された駆動軸で回転駆動されるようになっており、該ベアリングに所定のプリロードを加えるので、被処理基板をクランプする回転体の振動が抑制され、被処理基板を安定して回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板洗浄装置の基板回転機構の構成を示す図である。
【図２】本発明の基板洗浄装置の半導体ウエハと上下の洗浄ブラシを示す図で、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図である。
【図３】回転体の構造例を示す図で、図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）はＤ−Ｄ断面図である。
【図４】本発明の基板洗浄装置の基板回転機構のステージの構成を示す図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の基板洗浄装置の回転体の回転機構の構成を示す図である。
【図６】従来の基板洗浄装置の半導体ウエハと上下の洗浄ブラシを示す図である。
【図７】従来の基板洗浄装置の基板回転機構の構成を示す図で、図７（ａ）は斜視図、図７（ｂ）は回転体と半導体ウエハの関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１            半導体ウエハ
２            ステージ
３            回転体
４            駆動軸
５            タイミングベルト
６            駆動モータ
７            洗浄ブラシ
８            洗浄ブラシ
９            洗浄ノズル
１０          洗浄ノズル
１１          ボルト
１２          シールカバー
１３          ノズル体
１４          洗浄液供給管
１５          軸シール
１６          ベアリング
１７          ベアリング
１８          ハウジング
１９          スプリング
２０          タイミングベルト用のプーリ
２１          ブロック
２２          ラビリンス軸
２３          ベース
２４          ナットＡ
２５          ナットＢ
２６          カラー
３１          心材
３２          被覆材
３３          回転軌道溝
３４          ネジ溝
【図１】
0004008578.tif 000002
【図２】
0004008578.tif 000003
【図３】
0004008578.tif 000004
【図４】
0004008578.tif 000005
【図５】
0004008578.tif 000006
【図６】
0004008578.tif 000007
【図７】
0004008578.tif 000008