(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される洗浄ブラシによって回転駆動される被洗浄物を洗浄するブラシ洗浄装置において、
上記被洗浄物を保持して回転駆動する保持手段と、
回転駆動される上記洗浄ブラシを上記被洗浄物の径方向に沿って移動させる駆動手段と、
上記洗浄ブラシを上記駆動手段による駆動方向に対して所定の角度で傾斜させて径方向の一端部だけが上記被洗浄物に接触するよう保持する角度調整手段と
を具備したことを特徴とするブラシ洗浄装置。
【請求項２】
上記角度調整手段は、上記洗浄ブラシの上記駆動手段による駆動方向に対する傾斜角度の変更調整が可能であることを特徴とする請求項１記載のブラシ洗浄装置。
【請求項３】
上記駆動手段は上記被洗浄物の径方向に沿って揺動駆動される揺動アームを有し、
この揺動アームは基端部と、上記洗浄ブラシが設けられた先端部に分割されていて、上記基端部の先端と上記先端部の後端にはそれぞれフランジが設けられ、上記洗浄ブラシが所定の角度で傾斜するよう、上記先端部のフランジが上記基端部のフランジにねじ止め固定されることを特徴とする請求項２記載のブラシ洗浄装置。
【請求項４】
回転駆動される洗浄ブラシによって回転駆動される被洗浄物を洗浄するブラシ洗浄方法において、
上記洗浄ブラシを上記被洗浄物の径方向中心部から外方へ揺動させて被洗浄物を洗浄する際に、上記洗浄ブラシを上記揺動方向に対して傾斜させることで、この洗浄ブラシの径方向の一端部だけを上記被洗浄物に接触させることを特徴とするブラシ洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体ウエハや液晶ガラス基板などの被洗浄物を洗浄ブラシを用いて洗浄するブラシ洗浄装置およびブラシ洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置や液晶製造装置などにおいては、被洗浄物としての半導体ウエハやガラス基板に回路パタ−ンを形成するリソグラフィプロセスがある。このリソグラフィプロセスは、周知のように上記被洗浄物にレジストを塗布し、このレジストに回路パタ−ンが形成されたマスクを介して光を照射し、ついでレジストの光が照射されない部分（あるいは光が照射された部分）を除去し、除去された部分をエッチングするなどの一連の工程を数十回繰り返すことで回路パタ−ンを形成するものである。
【０００３】
上記一連の各工程において、上記被洗浄物が汚染されていると回路パタ−ンを精密に形成することができなくなり、不良品の発生原因となる。したがって、それぞれの工程で回路パタ−ンを形成する際には、レジストや塵埃などの微粒子が残留しない清浄な状態に上記被洗浄物を洗浄するということが行われている。
【０００４】
上記被洗浄物を洗浄する装置としては、複数枚の半導体ウエハを洗浄液が収容された洗浄タンク内に漬けて洗浄するバッチ方式と、１枚の被洗浄物を回転させ、その被洗浄物に対して洗浄液を噴射させて洗浄する枚葉方式とがあり、被洗浄物の大型化にともない洗浄効果の高い枚葉方式が用いられる傾向にある。
【０００５】
枚葉方式の洗浄処理装置には被洗浄物を回転させながら洗浄するスピン洗浄方式があり、このスピン洗浄方式において、洗浄効果をより一層高めるためには、回転駆動される被洗浄物の上面に洗浄ブラシとしてのスポンジブラシを接触させ、その接触部分に洗浄液を供給して洗浄するということが知られている。
【０００６】
従来、スポンジブラシを用いた洗浄装置においては、上記スポンジブラシの回転軸線を上記被洗浄物の洗浄される板面に対してほぼ垂直にし、スポンジブラシの下端面全体を上記被洗浄物の板面の径方向中心部に所定の圧力で接触させ、その状態で接触部分に洗浄液を供給しながら上記スポンジブラシを被洗浄物の径方向外方へ揺動（移動）させることで洗浄するようにしていた。
【０００７】
ところで、図５に示すように、スポンジブラシＳの下面全体を被洗浄物Ｗの板面に接触させた状態で、被洗浄物Ｗを矢印Ｘで示す反時計方向に回転させ、スポンジブラシＳを矢印Ｙで示す反時計方向に回転させてこのスポンジブラシＳを同図に矢印Ｄで示すように被洗浄物Ｗの径方向中心部から外方へ移動させると、上記スポンジブラシＳの移動方向に沿う径方向の一端のＡ点側と、他端のＢ点側とでは、同図に矢印ａ，ｂで示すように被洗浄物Ｗの回転方向Ｘに対してＢ点側は同じ方向となるものの、Ａ点側は逆方向となる。
【０００８】
そのため、スポンジブラシＳの径方向のＡ点側とＢ点側とでは被洗浄物Ｗに対する相対速度が大きく異なるから、その状態でスポンジブラシＳを被洗浄物Ｗの径方向に移動させて洗浄しても、被洗浄物の全面が均一に洗浄されず、洗浄むらが生じるということがあった。
【０００９】
また、スポンジブラシＳの下面全体が被洗浄物Ｗの板面に接触していると、洗浄時に被洗浄物Ｗの板面とスポンジブラシＳの下端面との間に入り込んだパーティクルが洗浄液によって排出されにくいため、十分な洗浄効果が得られないということがあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように、被洗浄物と洗浄ブラシとを互いに回転させながら接触させるとともに、上記洗浄ブラシを被洗浄物の径方向に移動させて洗浄する場合、上記スポンジブラシの移動方向の一端側と他端側とでは被洗浄物に対する相対的な回転方向、つまり相対速度が大きく異なる。それによって、洗浄効果にむらが生じるということがあり、さらには被洗浄物と洗浄ブラシとの間に入り込んだパーティクルが排出されにくいため、洗浄効果が低下するなどのことがあった。
【００１１】
この発明の目的とするところは、被洗浄物の板面に対して洗浄ブラシを傾斜させて接触させることで、被洗浄物と洗浄ブラシとの相対速度の変化を小さくして被洗浄物を洗浄することができ、しかも被洗浄物と洗浄ブラシとの接触部分にパーティクルが残留しにくいようにしたブラシ洗浄装置およびブラシ洗浄方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、回転駆動される洗浄ブラシによって回転駆動される被洗浄物を洗浄するブラシ洗浄装置において、
上記被洗浄物を保持して回転駆動する保持手段と、
回転駆動される上記洗浄ブラシを上記被洗浄物の径方向に沿って移動させる駆動手段と、
上記洗浄ブラシを上記駆動手段による駆動方向に対して所定の角度で傾斜させて径方向の一端部だけが上記被洗浄物に接触するよう保持する角度調整手段と
を具備したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、回転駆動される洗浄ブラシによって回転駆動される被洗浄物を洗浄するブラシ洗浄方法において、
上記洗浄ブラシを上記被洗浄物の径方向中心部から外方へ揺動させて被洗浄物を洗浄する際に、上記洗浄ブラシを上記揺動方向に対して傾斜させることで、この洗浄ブラシの径方向の一端部だけを上記被洗浄物に接触させることを特徴とする。
【００１４】
請求項1と請求項４の発明によれば、洗浄ブラシが移動方向に対して傾斜した状態でその径方向一端部だけを被洗浄物に接触させて洗浄する。そのため、洗浄ブラシの被洗浄物に接触する部位はこの被洗浄物に対して回転方向が一定であるから、相対速度が大きく変化して洗浄むらが生じるのを防止できるばかりか、洗浄ブラシの下端面の一部分だけが被洗浄物に接触していることで、被洗浄物と洗浄ブラシとの間からパーティクルが排出され易くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。
図１はこの発明のブラシ洗浄装置としてのスピン処理装置を示す。このスピン処理装置はスピンカップ１を備えている。このスピンカップ１は上面が開放した有底状の下カップ１ａと、この下カップ１ａに対してスライド自在に設けられ周壁の上端部が径方向内方に向かって傾斜した上カップ１ｂとからなり、この上カップ１ｂは図示しない駆動機構によって図に鎖線で示すように下降させることができるようになっている。
【００１６】
上記下カップ１ａの底部には、周辺部に複数の排出管２の一端が接続され、中心部には周囲がフランジ３によって囲まれた挿通孔４が形成されている。この挿通孔４には支持軸５が挿通されている。この支持軸５の上部は、スピンカップ１の内部に突出し、下端部は、上記スピンカップ１の下方に配置されたベ−ス板６に固定されている。上記排出管２は図示しない気水分離器を介して吸引ポンプに接続されている。上記排出管２に洗浄液、ミスト、気体が吸引されると、上記気水分離器によって水分と気体とが分離され、水分は図示しない廃液タンクへ排出されるようになっている。
【００１７】
上記支持軸５には回転チャック１１が回転自在に設けられている。この回転チャック１１は、中心部に通孔１２ａが穿設された円盤状のベ−ス１２を有する。このベ−ス１２の下面、つまり上記通孔１２ａと対応する位置には筒状の支持部１３が垂設されている。この支持部１３は上記支持軸５に外嵌されていて、上部と下部とがそれぞれ軸受１４によって上記支持軸５に回転自在に支持されている。
【００１８】
上記支持部１３の下端部の外周面には従動プ−リ１５が設けられている。上記ベ−ス板６にはモ−タ１６が設けられ、このモ−タ１６の回転軸１６ａには駆動プ−リ１７が嵌着されている。この駆動プ−リ１７と上記従動プ−リ１５とにはベルト１８が張設されている。したがって、上記モ−タ１６が作動すれば、上記支持部１３と一体に上記回転チャック１１が回転駆動されるようになっている。
【００１９】
上記ベ−ス１２の上面には周方向に９０度間隔で４本の支柱１９が立設されている。各支柱１９の上端部には支持ピン２１ａと、この支持ピン２１ａよりも外方で、しかも支持ピン２１ａよりも背の高い係合ピン２１ｂとが突設されている。
【００２０】
上記支柱１９の上端には、被洗浄物としてたとえば半導体ウエハ２２が周辺部の下面を支持ピン２１ａに支持され、外周面を上記係合ピン２１ｂに係合させて着脱可能に保持される。したがって、上記半導体ウエハ２２は回転チャック１１と一体的に回転駆動されるようなっている。
【００２１】
上記支持軸５には、上端に支持軸５よりも大径で、円錐状をなした頭部５ａが設けられている。この支持軸５には、先端を上記頭部５ａの上面に開口させたＮ2 などの不活性ガスのガス供給路３０と、先端を同じく上記頭部５ａの上面にノズル孔３２ａを介して開口させた洗浄液供給路３０ａとが軸方向に沿って形成されている。上記ガス供給路３０は図示しないガス供給源に連通し、上記洗浄液供給路は同じく図示しない洗浄液の供給源に連通している。
【００２２】
上記ガス供給路３０に供給された不活性ガスと、上記洗浄液供給路３０ａに供給された洗浄液は、それぞれ上記半導体ウエハ２２の下面に向かって噴射されるようになっている。
【００２３】
上記回転チャック１１に保持される半導体ウエハ２２の上面側には、この半導体ウエハ２２の上面を洗浄するための洗浄ツ−ル３１が配置されている。この洗浄ツ−ル３１は、洗浄ブラシとしてのディスク状のスポンジブラシ３１ａと、下面にこのスポンジブラシ３１ａが取着された円柱状の取付け部材３１ｂと、この取付け部材３１ｂを回転駆動する回転軸３１ｄを有する回転モ−タ３１ｃとから構成されている。
【００２４】
上記洗浄ツール３１は駆動手段としての揺動機構３２によって上記半導体ウエハ２２の径方向に沿って揺動駆動されるようになっている。つまり、揺動機構３２は水平に配置された中空円筒状の揺動ア−ム３３を有する。この揺動ア−ム３３の先端部内には洗浄ツ−ル３１の回転モ−タ３１ｃが内蔵されている。この回転モータ３１ｃの回転軸３１ｄは上記揺動ア−ム３３の下面から突出し、そこには上記スポンジブラシ３１ａが取付け部材３１ｂに着脱自在に取り付けられている。
【００２５】
上記揺動ア−ム３３には図示しない洗浄液の供給源に接続された供給管３５が挿通されている。この供給管３５の先端部は上記揺動ア−ム３３の先端部から下方に向かって導出され、その先端開口は上記スポンジブラシ３１ａの外周面に向けられている。したがって、上記第１の供給管３５からは洗浄液がスポンジブラシ３１ａの径方向外方から供給されるようになっている。
【００２６】
上記揺動アーム３３は軸線を垂直にした揺動軸３６の上端が連結された基端部３３ａと、この基端部３３ａに対して上記揺動アーム３３の軸線方向を中心として角度調整自在に取り付けられた先端部３３ｂとに分割され、この先端部３３ｂに上記洗浄ツール３１が設けられている。
【００２７】
すなわち、上記基端部３３ａの先端と、上記先端部３３ｂの後端とには図２に示すようにそれぞれフランジ６１，６２が設けられている。基端部３３ａのフランジ６１には周方向に１８０度の間隔で一対のボルト６３がそのねじ部を先端部３３ｂ側に突出させて固着され、先端部３３ｂのフランジ６２には一対の長孔６４が周方向に所定の範囲の角度で形成されている。
【００２８】
上記一対のボルト６３はねじ部が上記長孔６４に挿通され、長孔６４から突出したねじ部にはナット６５が螺合されている。したがって、上記ナット６５を緩めれば、上記揺動アーム３３の先端部３３ｂを基端部３３ａに対して回動させることができ、締め付ければ、所定の角度で固定できるようになっている。
【００２９】
上記先端部３３ｂは、図３に実線で示すように洗浄ツール３１の軸線を垂直にした傾斜角度０の状態から同図に鎖線で示す左右方向へ所定の角度、たとえば３０度の角度で傾斜させることができるよう、上記長孔６４は周方向に沿う長さが設定されている。つまり、洗浄ツール３１は、上記揺動アーム３３を揺動させたときの上記半導体ウエハ２２の径方向に沿う移動方向に傾斜させることができるようになっている。
【００３０】
なお、揺動アーム３３を基端部３３ａと先端部３３ｂとに分割して洗浄ツール３１の角度を調整する角度調整手段としたが、揺動アーム３３を分割せず、この揺動アーム３３の先端部に上記洗浄ツール３１を角度調整自在に設けることで、角度調整手段を構成するようにしてもよい。
【００３１】
上記揺動ア−ム３３の基端部３３ａは軸線を垂直にした揺動軸３６の上端に連結されている。この揺動軸３６の下端部は上記ベ−ス板６に形成された通孔６ａからその下方へ突出している。
【００３２】
上記揺動軸３６の下端部は、上下動自在に設けられた支持体３７に回転自在に支持されている。この支持体３７は中空箱型状をなしていて、その上部壁には上記揺動軸３６を挿通するための挿通孔３８が形成され、内部には上記挿通孔３８から挿入された揺動軸３６の下端部を回転自在に支持するための軸受３９が設けられている。揺動軸３６の下端は上記軸受３９から突出し、そこには従動プ−リ４０が嵌着されている。
【００３３】
上記支持体３７の一側面には一対のガイド４１が上下方向に沿って所定間隔で設けられ、このガイド４１はレ−ル４３にスライド自在に係合している。このレ−ル４３は上記ベ−ス板６の下面に垂設された取付板４２の一側面に上下方向に沿って設けられている。
【００３４】
上記取付板４２には上下駆動源としてのリニアモ−タ４４が設けられている。このリニアモ−タ４４の駆動軸４４ａは上記支持体３７の下端面にブラケット４５を介して連結されている。したがって、リニアモ−タ４４が作動すれば、上記支持体３７を介して上記揺動ア−ム３３が上下駆動されるようになっている。
【００３５】
つまり、揺動ア−ム３３が下降すると、上記スポンジブラシ３１ａは上記回転チャック１１に保持された半導体ウエハ２２の上面に所定の接触距離で接触し、上カップ１ｂよりも上方に上昇すると、スポンジブラシ３１ａとともにスピン処理装置の外方へ揺動可能となる。
【００３６】
上記支持体３７の他側には上記リニアモ−タ４４とで駆動手段を構成する揺動駆動部４６が設けられている。この揺動駆動部４６は上記支持体３７の他側面に取付けられた収納ボックス４７を有する。この収納ボックス４７の下面にはモ−タ４８が設けられている。このモ−タ４８の回転軸４８ａは上記収納ボックス４７内に突出し、この内部に設けられた減速部４９に連結されている。この減速部４９の出力軸５５には駆動プ−リ５２が嵌着されている。
【００３７】
上記支持体３７と上記収納ボックス４７との内部空間は開口部５３によって連通している。上記開口部５３には、上記駆動プ−リ５２と従動プ−リ４０とに張設されたタイミングベルト５０が挿通されている。
【００３８】
したがって、上記モ−タ４８が作動して上記減速部４９の出力軸５５が正逆方向に駆動されると、その回転がタイミングベルト５０を介して揺動軸３６に伝達されるから、この揺動軸３６とともに揺動ア−ム３３の先端部３３ｂに設けられたスポンジブラシ３１ａが半導体ウエハ２２の表面を径方向に沿って揺動するようになっている。
【００３９】
上記揺動軸３６の揺動駆動、上記揺動ア−ム３３の上下駆動および上記洗浄ツ−ル３１の回転駆動は制御装置５４によって制御されるようになっている。
つぎに、上記構成のスピン処理装置によって半導体ウエハ２２を洗浄処理するときの工程を説明する。
【００４０】
まず、揺動アーム３３の先端部３３ｂを基端部３３ａに対して左右方向、つまり上記揺動アーム３３の揺動方向に対して所定の角度、たとえば図３における右方向に３０度の角度で傾斜させる。
【００４１】
スピン処理装置の回転チャック１１に半導体ウエハ２２が供給保持したならば、揺動駆動部４６のモ−タ４８を作動させて揺動ア−ム３３を上記スピン処理装置の上方の半導体ウエハ２２の径方向中心部に揺動位置決めする。
【００４２】
ついで、揺動ア−ム３３の先端部に設けられたスポンジブラシ３１ａを回転させるとともに供給管３５から洗浄液を噴射させながらリニアモ−タ４４を作動させて揺動ア−ム３３を所定距離だけ下降させる。
【００４３】
それによって、上記スポンジブラシ３１ａは、図４に示すように３０度の角度で傾斜した状態で回転チャック１１に保持された半導体ウエハ２２の径方向中心部の上面に所定圧で接触するとともに、その接触部分には上記供給管３５から洗浄液が供給される。その状態で回転チャック１１を低速で回転させるとともに、上記揺動ア−ム３３を上記半導体ウエハ２２の径方向中心Ｏから外方に向かって揺動駆動すれば、スポンジブラシ３１ａは、図４に矢印Ｄで示すように上記半導体ウエハ２２の上面で径方向中心部から外方へ移動するから、この半導体ウエハ２の上面が洗浄されることになる。
【００４４】
スポンジブラシ３１ａが半導体ウエハ２２の上面から外れたならば、このスポンジブラシ３１ａを上昇させてから半導体ウエハ２２の径方向中心部へ戻し、ついで下降させて接触させたならば、径方向外方へ移動させるということを繰り返すことで、上記半導体ウエハ２２をより一層確実に洗浄することができる。
【００４５】
上記スポンジブラシ３１ａは半導体ウエハ２２の板面に対して３０度の角度で傾斜して移動することで、図４に示すようにその径方向の一端部だけが弾性変形して上記半導体ウエハ２２の板面に接触する。
【００４６】
それによって、上記スポンジブラシ３１ａの半導体ウエハ２２に接触した一端部は、半導体ウエハ２２の全面をほぼ同じ条件、とくに半導体ウエハ２２の回転方向に対して一定の回転方向で接触して洗浄することになる。
【００４７】
それによって、スポンジブラシ３１ａが半導体ウエハ２２の径方向外方へ移動することで、この半導体ウエハ２２の周速度の変化によって相対速度は多少変化するものの、半導体ウエハ２２と、この半導体ウエハ２２に接触するスポンジブラシ３１ａとの相対速度は、スポンジブラシ３１ａの下面全体を接触させた図５のＡ点とＢ点のように径方向一端と他端とで大きな差異が生じるということがなくなる。そのため、半導体ウエハ２を全面にわたってほぼ均一な清浄度で洗浄することができる。
【００４８】
しかも、上記スポンジブラシ３１ａは図４に示すように移動方向Ｄに対して所定の角度で傾斜しているから、その径方向の一端部だけが半導体ウエハ２２の板面に接触する。そのため、このスポンジブラシ３１ａによって半導体ウエハ２２の上面から除去されたパーティクルは、スポンジブラシ３１ａと半導体ウエハ２２との接触面間に残留しにくい。つまり、これらの接触部分に供給される洗浄液によって接触部分あるいはスポンジブラシ３１ａから排出除去され易いため、そのことによっても洗浄効果を高めることができる。
【００４９】
なお、上記一実施の形態では被洗浄物として半導体ウエハを挙げたが、半導体ウエハに代わり液晶用ガラス基板を洗浄する場合にもこの発明を適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項1と請求項４の発明によれば、洗浄ブラシを移動方向に対して傾斜させることで径方向一端部だけを被洗浄物に接触させ、その状態で被洗浄物の径方向中心部から外方へ移動させて被洗浄物を洗浄するようにした。
【００５１】
そのため、洗浄ブラシと被洗浄物との相対速度が大きく変化するのを防止して被洗浄物を洗浄することができるから、被洗浄物に洗浄むらが生じるのを抑制することができるばかりか、洗浄ブラシの下端面の径方向の一端部だけが被洗浄物に接触していることで、被洗浄物と洗浄ブラシとの間からパーティクルが排出され易くなるから、これらのことによって被洗浄物の洗浄効果を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態の全体構成を示す平面図。
【図２】同じく洗浄アームの基端部と先端部との連結部分の拡大断面図。
【図３】同じく洗浄ブラシの軸線を傾斜させて半導体ウエハに接触させた状態の説明図。
【図４】同じくスポンジブラシを半導体ウエハの上面に接触させて径方向外方へ移動させるときの説明図。
【図５】同じくスポンジブラシの下面全体を半導体ウエハに接触させた従来の洗浄方向の説明図。
【符号の説明】
１１…回転チャック（保持手段）
２２…半導体ウエハ（被洗浄物）
３１ａ…スポンジブラシ（洗浄ブラシ）
３２…揺動機構（駆動手段）
【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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