JP2001237209A

JP2001237209A - スクラブ洗浄装置

Info

Publication number: JP2001237209A
Application number: JP2000044343A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sawaura; 満雄沢浦; Akira Yonetani; 章米谷; Tsutomu Kawashima; 川島　　勉
Original assignee: Nisso Engineering Co Ltd
Current assignee: Nisso Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】洗浄効率のより高性能化及びメンテナンス性
に優れたスクラブ洗浄装置を実現する。【解決手段】ウエハＷを略垂直に保持しながら回転さ
せるウエハ回転保持手段１と、ウエハＷの片面又は両面
に対し回転しながら擦るブラシ手段２と、洗浄液をウエ
ハＷ側に供給する液供給手段３とを備えたスクラブ洗浄
装置において、ブラシ手段２は、有底筒状をなして、壁
面に多数の液通し孔２５を形成している回転軸部材２１
と、回転軸部材２１の外周に装着されるブラシ部材２２
とからなり、洗浄液が、液供給手段３から回転軸部材２
１の一端開口２１ａより筒内へ供給されて、液通し孔２
５からブラシ部材２２を通って吐き出されるよう構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハや他のウ
エハについて、当該ウエハ面をブラシで擦りながら洗浄
するスクラブ洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５はスクラブ洗浄装置の２つの従来例
を示している。図５（ａ）の装置は特開平６−３２６０
６６号に、図５（ｂ）の装置は特開平１１−０００６２
５号にそれぞれ記載されたものである。両装置は、ウエ
ハＷを保持しながら回転させるウエハ回転保持手段４１
又は５１と、ブラシ手段４２又は５２と、洗浄液を供給
する液供給手段４３又は５３とを備え、化学機械研磨
（ＣＭＰ）等の処理後のウエハＷに付着された粒子状異
物を洗浄除去するものである。

【０００３】ここで、ウエハ回転保持手段４１又は５１
はウエハＷを略垂直に保持しながら回転させる縦型であ
る。回転保持手段４１はウエハＷの略全外周を保持する
回転治具構造、回転保持手段５１はウエハ外周下側を２
個の回転ローラで保持するローラ構造からなる。ブラシ
手段４２又は５２は、ウエハＷの片面又は両面に対し回
転しながら擦るものである。ブラシ手段４２はウエハＷ
と同様に略垂直に配置され、ブラシ手段５２は略水平に
配置されている。なお、各ブラシ手段４２又は５２は、
軸部材にブラシ部材を装着したもので、軸部材が両側で
軸支した状態で回転される。液供給手段４３又は５３
は、何れもが供給ノズルをウエハＷの上部に配置してお
り、洗浄液がウエハＷの上部に向けて吐き出されるよう
にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来装置は、
例えば、ウエハＷを略水平に保持する横型よりも、供給
された洗浄液が落下形態で下向きの流れとなり、付着さ
れた異物をウエハ外へ同伴し易いことから洗浄効率的に
優れているが、次のような問題があった。すなわち、ウ
エハＷに付いている各種の異物は、洗浄液に同伴されて
ウエハ下へ洗浄除去されるもの以外に、一部がブラシ手
段４２又は５２の表面を形成しているブラシ部材に付き
易く、その付着物が洗浄液によっても除去されないこと
も起こる。そして、このようにブラジ部材の表面に付着
した異物は、例えば、ウエハＷを取り出す際にウエハ面
に付いたり、ウエハ洗浄時に悪影響を及ぼし、製品歩留
まりを低下する要因となる。また、洗浄精度を維持する
めにはブラシ手段４２又は５２を早期に交換しなければ
ならなず、装置稼動率が悪くなるという二次的な問題も
内在していた。

【０００５】本発明の目的は、以上の問題を解消し、従
来のブラシ手段及び洗浄液吐き出し構造を改良し、洗浄
効率のより高性能化及びメンテナンス性に優れたスクラ
ブ洗浄装置を実現することにある。他の目的は以下の内
容説明の中で明らかにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、図１等に例示される如く、ウエハＷを略垂直
に保持しながら回転させるウエハ回転保持手段１と、前
記ウエハＷの片面又は両面に対し回転しながら擦るブラ
シ手段２と、洗浄液をウエハＷ側に供給する液供給手段
３とを備えたスクラブ洗浄装置において、前記ブラシ手
段２は、有底筒状をなして、壁面に多数の液通し孔２５
を形成している回転軸部材２１と、該回転軸部材２１の
外周に装着されるブラシ部材２２とからなり、前記洗浄
液が、前記液供給手段３から前記回転軸部材２１の一端
開口２１ａより筒内へ供給されて、前記液通し孔２５か
ら前記ブラシ部材２２を通って吐き出されるよう構成し
たものである。

【０００７】以上の装置構造によれば、洗浄液が洗浄供
給手段３から回転軸部材２１に一旦導入されて、ブラシ
部材２２の周囲略径方向に吐き出される。ウエハＷの異
物は、ブラシ部材２２に擦られて該ブラシ部材２２の表
面に付着することがあっても、該付着物は回転軸部材２
１の液通し孔２５を通ってブラシ部材２２の周囲から吐
き出される洗浄液により流され易くなる。このため、本
発明は、従来構造に比してブラシ部材２２に付着した異
物の影響を受けることがなくなり、洗浄精度及び歩留ま
りを向上できる。同時に、ブラシ部材２２の交換頻度を
少なくし、装置稼働率を向上できる。また、洗浄液は、
従来構造の如くウエハＷの上部からウエハＷの片面又は
両面に向けて吐き出される態様に対し、ウエハ面に接す
るブラシ部材２２から直に吐き出される。このため、本
発明は、ブラシ部材２２のブラッシング作用と液洗浄作
用とをより有効に発揮できる。

【０００８】以上の本発明は次のように具体化されるこ
とがより好ましい。第１に、前記回転軸部材２１は垂直
又は傾斜した状態に配置されて、その下端側が駆動部に
軸支され、前記液供給手段３の供給部３１は前記回転部
材２１の上端開口内へ洗浄液を注入可能に配置されてい
る構成である。この構造では、回転軸部材２１が下片持
ち状態で回転可能に支持されることから、後述するよう
にブラシ部材２２をカセット方式で取り換える上で最適
な態様となる。なお、本発明は、回転軸部材２１の配置
態様として、図５（ｂ）の如く水平方向に配置すること
を排除するものではないが、垂直又は傾斜する方が洗浄
効率的に好ましい形態となる。第２に、前記ブラシ部材
２２は、前記回転軸部材２１の上端側から差し込まれて
交換可能に装着される構成である。これは、例えば、回
転軸部材２１が装置にセットされている状態で、ブラシ
部材２２だけを交換可能にして、ブラシ部材２２のメン
テナンス性を良好にし、装置稼動率の低下を防ぐもので
ある。第３に、前記ブラシ部材２２は筒状で、その内周
に圧入されて、壁面に多数の吐出孔２９を形成した保形
部材２８に組み付けられている構成である。これは、ブ
ラシ部材２８としてはスポンジ状の弾性透水性のものが
多く、装置側に軸支された回転軸部材２１に直に装着す
ると、交換性に欠けるため、保形部材２８を介在させて
カセット式に容易に交換可能にしたものである。この構
成では、保形部材２８の吐出孔２９として、前記回転軸
部材２１の筒内に供給される洗浄液の液圧に対応して、
下側から上側へ行くほど密に、又は、孔径を大きくした
状態に設け、洗浄液が回転軸部材２１からその吐出孔２
９を介しブラシ部材２２の全周から均一に吐き出される
ようにすることが好ましい。

【０００９】第４に、本発明のウエハ回転保持手段１
は、ウエハＷを略垂直に保持して回転する構成であれ
ば、図５（ａ）の保治具構造、図（ｂ）のローラ構造で
あってもよいが、ウエハＷの出し入れ性の観点からロー
ラ構造の方が好ましい。そして、この場合には、３個以
上のローラでウエハＷを保持するが、ウエハＷを専ら保
持しながら回転させる２以上の回転保持用ローラ１１
Ａ，１１Ｃと、前記ブラシ部材２２と同じか、類似する
弾性素材を介しウエハＷ外周を擦る少なくとも１個の回
転洗浄用ローラ１１Ｂとの２種類にて構成することが好
ましい。これは、回転保持と、回転洗浄作用を予め分け
ておくことで、それぞれの機能を充分に発揮でき、メン
テナンス性を考慮した設計を可能にするためである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１〜図４に示し
た実施の形態より説明する。図１は形態例のスクラブ洗
浄装置要部を示す模式構成図、図２は同装置の各部材配
置関係を示示し、同（ａ）は一方のブラシ手段側から見
た概念図、同（ｂ）は（ａ）の右側から見た概念図であ
る。図３は同装置のブラシ手段を縦方向に断面した図で
ある。図４はブラシ手段の構成を示し、同（ａ）は回転
軸部材を正面から見た図である。同（ｂ）はブラシ部材
の一部を断面した図である。なお、図面上ではブラシ部
材の外表面の小突起を省略している。形態例のスクラブ
洗浄装置は、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ）や、薬液
処理したウエハＷについて、片面又は両面に付着された
異物を洗浄除去するものである。装置主要部は、ウエハ
Ｗを保持しながら回転させるウエハ回転保持手段１と、
ウエハＷの両側に設けられて回転しながらウエハ面を擦
る対のブラシ手段２と、ブラシ手段２に洗浄液を供給す
る液供給手段３とで構成されている。

【００１１】ウエハ回転保持手段１は、図２の如く装置
に設けられた容器４の内部に配置された３個の回転ロー
ラ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ（以下、回転ローラ１１と総
称する場合もある）によりウエハＷを半下部分で略垂直
に保持するものである。各回転ローラ１１は、固定側ベ
ースに支持された状態で、駆動軸１２を容器４外へ突出
し、外部のモーター５等により回転される。回転ローラ
１１Ａ，１１Ｃは、図１の拡大部（ａ）の如くローラ部
１３がゴム製からなり、ウエハ回転保持用として設計さ
れている。回転ローラ１１Ｂは、ウエハ回転洗浄用とし
て設計され、図１の拡大部（ｂ）の如くゴム材１４の外
周に後述するブラシ部材と同じか、類似する弾性透水性
素材又は弾性素材からなるローラ部１５を装着した構成
である。各ローラ部１３，１５は、外周にそれぞれ所定
角の略Ｖ溝１３ａ，１５ａを形成し、そこにウエハＷの
外周を当接する。このような、ウエハ保持用及び洗浄用
の回転ローラ数及び配置は適宜に決められる。

【００１２】対のブラシ手段２は、図２（ｂ）の如く容
器４の内部にあって、所定間隔を保ってそれぞれ略垂直
に設けられて、回転ローラ１１に保持されるウエハＷを
両側から挟んだ状態で、ウエハＷの両面に接する。両ブ
ラシ手段２は、容器４の下部の軸受けブラケット６に装
着支持されて、該ブラケット６及び外部のモーター７等
により異方向に回転されて、ウエハＷの両面をそれぞれ
ブラッシングする。構造的には、図３及び図４の如く回
転軸部材２１及び保形部材２８を内部に圧入しているブ
ラシ部材２２からなり、ブラシ部材２２が保形部材２８
を介して回転軸部材２１に交換可能に装着され、液供給
手段３の供給ノズル３１が回転軸部材２１の上端側の開
口２１ａ内に向けて配置されている。

【００１３】すなわち、回転軸部材２１は、下部の円柱
状軸部２３を除く上側軸部２４が筒状になっており、そ
の周囲壁に設けられた多数の液通し孔２５を有してい
る。下部の円柱状軸部２３は、径大部分２３ａ及び下端
側の径小部分２３ｂからなり、径大部分２３ａが容器４
内に位置して上側軸部２４を設計高さに配置可能にし、
径小部分２３ｂが軸受けブラケット６に装着される。径
大部分２３ａの上側軸部２４に接近した部分には、段差
部２６ｂが設けられ、この段差部２６ｂの下側が図３の
拡大部（ｂ）の如く下広がりのテーパー２３ｃに形成さ
れていると共に、径方向に貫通された孔に位置決め兼回
り止め用ピン２７が圧入されている。上側軸部２４は、
有底筒状になっており、上端外周に雄ねじ２６ａを形成
している。各液通し孔２５は、雄ねじ２６ａの下から段
差部２６ｂの間の軸周囲部分に多数設けられている。

【００１４】これに対し、ブラシ部材２２はスポンジ状
の弾性透水性のもので、内部に圧入された芯材用保形部
材２８を有し、該保形部材２８を介して回転軸部材２１
に装着される。ブラシ部材２２の材質は、例えば、ＰＶ
Ａを原料としたカネボウシグナスローラ（鐘紡株式会社
製）等に例示される如くウエハＷのブラッシングに適し
た柔軟性及び耐摩耗性に優れた素材である。保形部材２
８は、上側軸部２４を隙間８を持って差込可能な筒状を
なし、筒周囲壁に設けられた複数の吐出孔２９と、下端
に設けられた対の位置決め凹所２８ａを有している。複
数の吐出孔２９は、同一孔径で、ブラシ部材２２の周囲
壁にあって、上から下に行くに従って次第に粗になるよ
うに形成されている。これは、吐出孔２９の孔分布を上
下方向で変えることにより、洗浄液が回転軸部材２１の
液通し孔２５から、保形部材２８の各吐出孔２９を通り
ブラシ部材２２の全周からほぼ均等に吐き出されるよう
にしたものである。従って、他の構成としては、例え
ば、吐出孔２９の孔径を変えることにより、洗浄液がブ
ラシ部材２２の全周からほぼ均等に吐き出されるように
してもよい。なお、保形部材２８の下端側は、図３の拡
大部（ｂ）の如く内周がテーパー２８ｃに形成され、こ
のテーパー２８ｃが前記テーパー２３ｃに密接する形状
に設定されている。

【００１５】以上のブラシ部材２２を回転軸部材２１に
装着する場合は、図３の如くブラシ部材２２が保形部材
２８を介し回転軸部２１の上端側（一端開口２１ａ側）
から差し込まれ、凹所２８ａとピン２７との係合を介し
て位置決めされた後、上部が上端外周の雄ねじ２６ａに
螺合されるナット部材９により位置規制される。すなわ
ち、ナット部材９は、下端側が径小差込部９ａに形成さ
れており、図３の拡大部（ａ）の如く雌ねじ９ｂを雄ね
じ２６ａに螺合して締め付けることにより、保形部材２
８を下側へ押圧する。すると、径小差込部９ａは、保形
部材２８と回転軸部材２１との間に入り込んで、間に隙
間８を形成する。同時に、保形部材１０は、テーパー２
８ｃがテーパー２３ｃにシール可能に密接された状態
で、下側が凹所２８ａとピン２７の係合、上側がナット
部材９による押圧力で位置規制されて、回転軸部材２１
と一体に回転可能になる。このように、ブラシ部材２２
の装着操作は、回転軸部材２１が装置側の軸受けブラケ
ット６に支持された状態で、保形部材２８を介し回転軸
部材２１に差し込むことで容易に行うことができる。ブ
ラシ部材２２の交換も同様である。なお、このブラシ部
材２２は図面上、省略した多数の小突起（例えば、図５
（ｂ）の小突起５２ａに類似の円形又は矩形、高さが１
〜４ｍｍの小突起）が外周にほぼ均一に突出されてお
り、ウエハＷ面を該小突起によりブラッシングする構成
である。

【００１６】液供給手段３は、不図示の液供給源の洗浄
液をブラシ手段２に供給するものである。前記液供給源
は、例えば、装置に接近した箇所に液貯め部として設置
されている。洗浄液はポンプや流量弁等で制御された流
量及び圧でブラシ手段２に供給される。この形態では、
液供給手段３の先端供給管又は供給ノズル３１が前記回
転軸部材２１の上端側の開口２１ａに向けて配置されて
いる。この場合、供給ノズル３１は、例えば、ブラシ手
段２が回転されても、回転されないように回転軸部材２
１の上端開口に差し込むようにしてもよい。

【００１７】次に、以上のスクラブ洗浄装置によるウエ
ハＷの洗浄作動を概説する。ウエハＷは、専用の移送ハ
ンドで下降されて対のブラシ手段２の間を通って回転ロ
ーラ１１に保持され、回転ローラ１１が回転されること
により図１の矢印方向へ回転される。各ブラシ手段２
は、逆方向に同期して回転されつつ、ウエハＷの両面を
ブラシングする。この洗浄過程では、洗浄液が回転軸部
材２１の一端開口２１ａ内に液供給手段３から供給ノズ
ル３１を通じ圧送されると共に、液通し孔２５及び隙間
８、更に保形部材２８の吐出孔２９からブラシ部材２２
の全周に吐き出されている。このため、ウエハＷに付着
した粒状異物は、ブラシ部材２２のブラッシング作用
と、ブラシ部材２２の内側から吐き出される液洗浄作用
とにより効率的に除去されて、洗浄液と共に落下され
る。また、その異物は、洗浄水がブラシ部材２２の内側
から吐き出されているためブラシ部材２２の表面に付着
し難く、仮にブラシ部材２２の表面に付着することがあ
っても、ブラシ部材２２の周囲径方向に吐き出される洗
浄液により強制的に流される。このようにして、ブラシ
部材２２は、保形部材２８の吐出孔２９から吐き出され
る洗浄液により常に奇麗な状態に維持される。このた
め、この構造では従来の問題を解消して洗浄効率と精度
を向上できる。

【００１８】なお、以上の形態ではブラシ手段２を対に
設け、ウエハＷの両面をブラッシングする例で説明した
が、本発明は図５（ａ）の如く単一のブラシ部材２でウ
エハＷの片面だけをブラッシングする構成であってもよ
い。また、回転ローラ１１の回転方式としては、ウエハ
Ｗの外周の洗浄効率を上げるため、例えば、回転ローラ
１１Ａ，１１Ｃと回転ローラ１１Ｂの速度を変えたり、
互いに逆方向に回転することもある。更に、ブラシ部材
２２としては芯材用保形部材２８を省略して、回転軸部
材２１に直に装着したり、吐出孔２９に類似する孔を付
設してもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のスクラブ洗
浄装置は、洗浄液が洗浄供給手段からブラシ手段に一旦
導入されて、回転軸部材の液通し孔からブラシ部材を通
して吐き出されることから、ウエハの異物がブラシ手段
のブラシ部材に付着しても、ブラシ手段の周囲内側から
吐き出される洗浄液の流れと吐出圧により除去される。
このため、従来構造に比してブラシ部材に付着した異物
の悪影響を受けず、洗浄性能及び歩留まりを向上でき
る、等の効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクラブ洗浄装置例の要部を示す模式
構成図である。

【図２】上記装置の各部材配置関係を示す要部概念図で
ある。

【図３】上記装置のブラシ手段の縦断面図である。

【図４】上記ブラシ手段の回転軸部材及びブラシ部材を
示す構成図である。

【図５】従来スクラブ洗浄装置の２例を示す参考図であ
る。

【符号の説明】

１は回転保持手段２はブラシ手段３は液供給手段（３１は供給部又は供給ノズル）１１Ａ，１１Ｃは保持用回転ローラ１１Ｂは洗浄用回転ローラ２１は回転軸部材２１ａは一端開口２２はブラシ部材２８は保形部材（２９は吐出孔）２８ａは凹所（位置決め部）Ｗはウエハ

フロントページの続き (72)発明者川島勉東京都千代田区神田神保町１丁目６番１号日曹エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 3B116 AA03 AB33 AB42 BA02 BA08 BA15 BB03 CD23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを略垂直に保持しながら回転させる
ウエハ回転保持手段と、前記ウエハの片面又は両面に対
し回転しながら擦るブラシ手段と、洗浄液をウエハ側に
供給する液供給手段とを備えたスクラブ洗浄装置におい
て、前記ブラシ手段は、有底筒状をなして、壁面に多数の液
通し孔を形成している回転軸部材と、該回転軸部材の外
周に装着される弾性ブラシ部材とからなり、前記洗浄液が、前記液供給手段から前記回転軸部材の一
端開口より筒内へ供給されて、前記液通し孔から前記ブ
ラシ部材を通って吐き出されることを特徴とするスクラ
ブ洗浄装置。
【請求項２】前記回転軸部材は垂直又は傾斜した状態
に配置されて、その下端側が駆動部に軸支され、前記液
供給手段の供給部は前記回転部材の上端開口内へ洗浄液
を注入可能に配置されている請求項１に記載のスクラブ
洗浄装置。
【請求項３】前記ブラシ部材は、前記回転軸部材の上
端側から差し込まれて交換可能に装着される請求項１又
は２に記載のスクラブ洗浄装置。
【請求項４】前記ブラシ部材は筒状で、その内周に圧
入されて、壁面に多数の吐出孔を形成した保形部材に組
み付けられている請求項１から３の何れかに記載のスク
ラブ洗浄装置。
【請求項５】前記多数の吐出孔が、前記回転軸部材の
筒内に供給される洗浄液の液圧に対応して、下側から上
側へ行くほど密に、又は、孔径を大きくした状態に設け
られている請求項４に記載のスクラブ洗浄装置。
【請求項６】前記ウエハ回転保持手段は、ウエハの外
周に設けられて、ウエハを専ら保持しながら回転させる
２以上の保持用回転ローラと、前記ブラシ部材と同じ
か、類似する弾性素材を介しウエハ外周を擦る洗浄用回
転ローラとの２種類にて構成されている請求項１から５
の何れかに記載のスクラブ洗浄装置。