JP2004306033A - 基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダウンタイムの発生が少なく、効果的な洗浄処理を行うことができる基板洗浄装置を提供する。
【解決手段】装置の立ち上げ時に作業者がブラシスキャンの開始位置および終了位置等のティーチング処理を行った（ステップＳ１）後、作業者が各カセットをカセットステージ１１に投入し（ステップＳ２）、その後、作業者が対象とするカセットに応じてブラシ回転速度、洗浄スキャン速度、洗浄スキャン幅等が異なった洗浄処理レシピを設定する（ステップＳ３）。その後、順次、カセットごとにそれに対応した洗浄処理レシピに従ってそれらのカセットに収納された基板に対して洗浄処理が自動的に行われていく。そのため、カセット毎に洗浄スキャン速度の設定が必要ないため、ダウンタイムの発生が少なく、効果的な洗浄処理を行うことができる。
【選択図】図７

Description

この発明は、回転する半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板（以下「基板」という。）表面に対し洗浄ヘッドを支持する支持アームを相対的に移動させて基板の洗浄スキャンを行う基板洗浄装置に関する。

従来から、基板洗浄装置とりわけスピンスクラバにおいては基板を回転しながらブラシを押圧して回転しつつ、ブラシがその先端に取り付けられた支持アームを回動することにより洗浄スキャン動作を行い基板の洗浄を行っている。

このような装置においては基板の膜種や膜厚等の特性に応じてカセット単位でブラシの洗浄スキャン速度を設定して洗浄処理を行っている。

ところで、上記のような洗浄スキャン速度の設定作業においては、例えばカセット毎に基板種類が異なる場合に１つのカセットにおける基板の洗浄処理の終了ごとに装置を停止させて、洗浄スキャン速度の設定をダイヤル設定を手動操作して変更しているため、ダウンタイムが頻繁に発生し、また人為的な設定ミスにより基板の特性に応じた効果的な洗浄を行うことができなかった。

この発明は、従来技術における上述の問題の克服を意図しており、ダウンタイムの発生が少なく、効果的な基板洗浄を行うことができる基板洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、洗浄ヘッドを支持する支持アームを回転する基板表面に対して相対的に移動させて基板の洗浄スキャンを行い基板を洗浄する基板洗浄装置において、前記洗浄ヘッドについての複数の洗浄スキャン幅を記憶する記憶手段と、予め前記記憶手段に記憶された前記複数の洗浄スキャン幅のうちから任意のものを選択して指定する指定手段と、前記指定手段から指定された洗浄スキャン幅に基づいて洗浄スキャンの開始位置および終了位置を制御する制御手段と、を備える。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る基板洗浄装置において、前記洗浄ヘッドをブラシとしている。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る基板洗浄装置において、前記洗浄ヘッドを高圧の洗浄液を吐出するジェット洗浄ヘッドとしている。

また、請求項４の発明は、請求項１の発明に係る基板洗浄装置において、前記洗浄ヘッドを超音波洗浄ヘッドとしている。

本発明によれば、予め記憶手段に記憶された複数の洗浄スキャン幅のうちから任意のものを選択して指定手段から指定し、それに基づいて制御手段が洗浄スキャンの開始位置および終了位置を制御するので、洗浄スキャン幅を容易に変更でき、それにより、ダウンタイムの発生を抑えることができる。また、基板の特性に応じた洗浄スキャン幅を選択することができるので、効果的な基板洗浄を行うことができる。

＜１．実施の形態における機構的構成と装置配列＞
図１（ａ）は第１の実施の形態の基板洗浄装置１の平面図であり、図１（ｂ）はその正面図である。以下、図１を用いてこの基板洗浄装置１について説明していく。

図１に示すようにこの装置は、主にインデクサ１０、基板搬送部２０、スピンスクラバ３０、メインコンピュータ４０、メインパネル５０、ティーチングパネル６０、レシピ設定パネル７０を備えている。

インデクサ１０はカセットＣＳをその投入時に載置するカセットステージ１１およびそれらのカセットＣＳと基板搬送部２０の間で基板の搬送を行う搬送ユニット１２を備えている。基板搬送部２０は図示しない基板搬送ロボットを備えており、インデクサ１０とスピンスクラバ３０との間の基板の搬送を行う。スピンスクラバ３０は後に詳述するようにカップ内に基板を保持して回転しながら洗浄する。メインコンピュータ４０はその内部にメモリを備え、上記各部の制御を行う。

さらに、この装置は後に詳述する３種のコンソールパネルであるメインパネル５０、ティーチングパネル６０、レシピ設定パネル７０を備えている。

そして、以上のような装置構成により、インデクサ１０に投入される各カセットＣＳの基板Ｗを搬送ユニット１２により取り出し、基板搬送部２０に受け渡し、基板搬送部２０は基板搬送ロボットによりその基板をスピンスクラバ３０に搬送し、そこでその基板を洗浄し、洗浄が終了すると逆の手順でその基板をもとのカセットＣＳに戻すといった動作を各基板に対して順次繰り返して、インデクサ１０に投入された各カセットＣＳの基板Ｗを順次洗浄する。

つぎに、この実施の形態のスピンスクラバ３０を図面を用いて説明する。図２はスピンスクラバ３０の要部の概略縦断面図であり、図３は平面図である。

スピンチャック３１は電動モータ３１１がその駆動軸周りに設けられた軸受け３１２を介して鉛直方向の軸芯周りで回転する回転軸３１３に連結されており、さらに、その回転軸上端には基板Ｗを吸着保持する回転台３１４を備えるとともに、回転軸３１３の内部には軸方向に沿って図示しない真空経路が設けられており、その一端は回転台３１４上面に設けられた図示しない吸引口に連結されているとともに、他端は軸受け３１２を通じて外部の真空配管３１５に連結され、真空配管３１５は１つのポートが大気解放された三方弁３１６を介して外部の真空ラインに連結されている。

そして、回転台３１４上面に基板Ｗを載置した状態で、吸引口から真空経路等を通じて真空源に連通させることによって基板Ｗを吸着保持した状態で電動モータ３１１の駆動により鉛直方向の軸芯周りで回転する。

カップ３２はスピンチャック３１およびそれによって保持された基板Ｗ等の周囲を覆うように設けられ、図示しない昇降駆動機構によって昇降可能となっており、洗浄処理中に上昇して基板Ｗから飛散する洗浄液の飛沫の外部への飛散を防止し、基板Ｗの搬出入時には降下、退避する。

バックリンスノズル３３はカップ３２の内部に設けられており、スピンチャック３１に保持された基板Ｗの裏面に純水等の洗浄液を噴射する。

リンスノズル３４はカップ３２の側方に設けられており、基板Ｗの回転中心側に向けて純水などの洗浄液を噴射供給する。

ブラシ部３５はカップ３２側方に設けられている。図４はブラシ部３５の機構的構成を示す図である。図４に示すように、アングル形状の支持アーム３５１の回転支軸３５２が前述のスピンチャック３１、カップ３２、バックリンスノズル３３、リンスノズル３４が設けられた基台３６に固設された支持体３５３に昇降および鉛直方向の第１の軸芯Ｐ１周りで回動可能に設けられるとともに、その回転筒３５４に昇降のみ可能に設けられ、その支持アーム３５１の先端部分の下部に、鉛直方向の第２の軸芯Ｐ２周りで回転可能に、基板Ｗ表面を洗浄する洗浄ブラシ３５５が設けられている。

さらに、回転支軸３５２の下方には、出力ロッド３５６ａを回転支軸３５２の下端に押し当てて進退させることにより支持アーム３５１を昇降させる昇降用エアシリンダ３５６が設けられている。また、回転筒３５４にタイミングベルト３５７を介してアーム回動モータ３５８が連動連結されている。図中、エンコーダ３５９は、洗浄ブラシ３５５が基板Ｗの中心位置ＣＰ（図３参照）付近の洗浄スキャン開始位置、基板Ｗの外周縁位置ＥＰ（図３参照）付近の洗浄スキャン終了位置、および、基板Ｗの上方から外れた非洗浄時の待機位置ＷＰのいずれにあるかを検出する。

このエンコーダの検出結果を監視しつつ、アーム回動モータ３５８の駆動を制御することにより後述する設定された洗浄処理レシピの「洗浄スキャン周期」や「洗浄スキャン幅」の項目に応じて、洗浄ブラシ３５５による洗浄スキャン周期や洗浄スキャン幅を変更することができる。

そして、バックリンスノズル３３やリンスノズル３４から洗浄液を回転している基板Ｗ上に噴出しつつ、基板Ｗ上方に洗浄ブラシ３５５が位置するように支持アーム３５１が移動し（図３参照）、支持アーム３５１が降下して基板Ｗ上面に当接又は近接した（図２参照）後、洗浄ブラシ３５５が回転することによって基板Ｗの洗浄を行う。

なお、基板Ｗの洗浄中、洗浄ブラシ３５５を回転しつつ、支持アーム３５１が図３の矢符Ａ１のように基板中心付近から基板外周付近へ回動動作を行うことによって基板Ｗ上面の全面を洗浄する。この際の支持アーム３５１の矢符Ａ１方向の回動を以下、洗浄スキャンと呼ぶ。

図５は支持アーム３５１の断面図である。支持アーム３５１の先端部にはブラシ回転押圧機構３７が設けられている。ブラシ回転押圧機構３７において、洗浄ブラシ３５５は角軸として形成された回転軸３７１下端に設けられ、ベアリング３７２は回転軸３７１の４つの側面にそれぞれ２個ずつローラ３７２ａの外周面が当接したベアリングとなっており、回転軸３７１は上下方向に移動可能であるとともに、ベアリング３７２に取り付けられた回転体３７３の回転とともに回転軸３７１は回転可能となっている。

回転体３７３の外周に取り付けられたプーリ３７４と支持アーム３５１のブラシ回転モータ３８１に取り付けられたプーリ３８２との間にはタイミングベルト３７５が掛けられており、回転スピード可変可能なブラシ回転モータ３８１と連動して回転体３７３が回転し、その回転の駆動力がベアリング３７２を介して回転軸３７１を回転させ、それによって洗浄ブラシ３５５が鉛直方向を軸として回転する。ブラシ回転モータ３８１の回転スピードを制御することにより後述する設定された洗浄処理レシピの「ブラシ回転速度」の項目に応じて、洗浄ブラシ３５５の回転速度を変更することができる。

さらに、回転体３７３上部にはバネ３７６が設けられ、その上部には押圧板３７７が設けられている。そしてエアシリンダ３７８には圧力計３９１、電空レギュレータ３９２、開閉弁３９３を介して給排気管３９が連結され、その給排気管３９はエア供給源３９４（図６参照）に連結している。そして、圧力計３９１による圧力信号をもとにＣＰＵ３００（図６参照）が電空レギュレータ３９２を制御し、エア流量を調節してエアシリンダ３７８に供給するエアの圧力を制御する。そして、エアシリンダ３７８の押圧力に応じて押圧板３７７が押下されることによって回転軸３７１が押下され、それにより洗浄ブラシ３５５が基板Ｗ上に押圧される圧力が制御される。

つぎに、主要部についてさらに詳細に説明していく。

図６は第１の実施の形態の基板洗浄装置１における全体構成図である。ＣＰＵ４１およびメモリ４２を備えたメインコンピュータ４０にはメインパネル５０、４機のレシピ設定パネル７０、基板搬送部２０の制御機構、インデクサ１０の制御機構およびスピンスクラバ３０のＣＰＵ３００が接続されており、さらにそのＣＰＵ３００には主に洗浄液供給源３３１，３４１、電動モータ３１１、三方弁３１６、昇降用エアシリンダ３５６、アーム回動モータ３５８、エンコーダ３５９、ブラシ回転モータ３８１、電空レギュレータ３９２、開閉弁３９３およびティーチングパネル６０が接続されている。

以上各部のうち、メインパネル５０は作業者が自動モード、手動モードの切換えや、後述する各種洗浄処理のパラメータをまとめたデータである洗浄処理レシピを新たに作成したり、洗浄処理レシピの各項目の部分的変更等を行うためのコンソールパネルである。

また、４機のレシピ設定パネル７０は、それぞれカセットステージ１１上の各カセット載置位置に対応しており、各カセットの基板Ｗの洗浄処理条件を指定するデータである洗浄処理レシピ（「洗浄処理パラメータ群」に相当）を選択指定するためのコンソールパネルである。

さらに、ティーチングパネル６０はその取り付けられたスピンスクラバ３０の初期設定としてスキャン開始位置および終了位置を設定する作業であるティーチングを作業者が行う際に支持アーム３５１の位置の移動量等を入力するためのコンソールパネルである。

そして、この装置では作業者は初期設定として予めティーチングを行っておく。より詳細にはティーチングは、図３のようにブラシアームがスキャン開始位置の初期設定としてチャック上に保持された基板Ｗの中心位置ＣＰと、スキャン終了位置の初期設定として洗浄ブラシ３５５が基板Ｗの周縁に接する外周縁位置ＥＰをティーチングしてメモリ４２に記憶させる。なお、中心位置ＣＰおよび外周縁位置ＥＰが「基準位置」に相当する。

さらに、この装置ではティーチング以外に、洗浄処理対象の基板Ｗの膜種、膜厚、ブラシ種類、前工程の種類等の特性に応じて洗浄処理の各種洗浄処理のパラメータをまとめたデータである洗浄処理レシピを多数、メインコンピュータ４０内のメモリ４２に予め記憶している。そして、作業者はレシピ設定パネル７０によって洗浄処理にあたり各カセット毎にそれに収納された基板Ｗの上記特性に応じた洗浄処理レシピを選択する。さらに、その洗浄処理レシピをそのまま利用することもできるが、基板Ｗの種類によってはさらに微妙な洗浄処理の条件を指定したい場合などには、作業者はメインパネル５０により洗浄処理レシピの各項目のデータ（「洗浄処理パラメータ」に相当）を部分的に変更して設定することも可能となっている。なお、メインパネル５０を洗浄処理レシピを選択指定するパネルとして使用することもできる。

具体的には、洗浄処理レシピの例としては表１〜表３のようなものが挙げられる。

これらの表に示すように、洗浄処理レシピには洗浄処理における各ステップ毎に各ステップの「時間」、「基板回転速度」、「ブラシ回転速度」、「洗浄スキャン周期」、「洗浄スキャン幅」、「薬液等」、「ブラシ荷重」といった項目が設けられている。

このうち、「ブラシ回転速度」は洗浄ブラシ３５５の回転速度を表わしている。なお、表３では洗浄処理中にもブラシ回転速度を０ｒｐｍに保っている。すなわち洗浄処理ブラシを回転しないとするものである。このようにこの実施の形態の装置では洗浄処理ブラシを回転しないで洗浄スキャンした方が洗浄効率がいい場合等にもレシピ変更だけで対応することができる。

また、「洗浄スキャン周期」の項目は洗浄ブラシ３５５の１回のスキャンに要する時間を秒単位であらわし、洗浄スキャン速度に相当するものである。この実施の形態では１回の洗浄処理に対して１回または複数回の洗浄スキャンを行うものである。例えば表１のステップ３では１回の洗浄スキャンを８秒とし、ステップ３は２４秒行うものと設定されているため、洗浄スキャンは表１の場合には２４／８回すなわち、３回の洗浄スキャンを行うものである。

また、「洗浄スキャン幅」の項目は洗浄対象の基板Ｗに対して洗浄スキャンの開始位置および終了位置がそれぞれティーチングされた基板Ｗの中心位置ＣＰおよび外周縁位置ＥＰとの相対的な位置として設定される。なお、表１〜表３において「洗浄スキャン幅」の項目における正負の符号は図３中、反時計回り方向を正としている。表１のステップ３ではティーチング開始位置である中心位置ＣＰより１０ｍｍ負側、すなわち洗浄ブラシ３５５外周が基板Ｗ中心にスキャンの手前側から接する位置からスキャンを開始し、ティーチング終了位置である外周縁位置ＥＰより１０ｍｍ正側、すなわち洗浄ブラシ３５５外周が基板Ｗ周縁に外側で接する位置で終了することを表わしている。そしてこれらの値（正負も含めて）は洗浄処理レシピごとに異なる値をとることが可能となっている。

また、「薬液等」の項目は洗浄時に基板Ｗの表面および裏面に洗浄液を供給する際に純水リンス、バックリンスの洗浄液の供給を指定するものである。

さらに、「ブラシ荷重」の項目は洗浄時に基板Ｗに当接される洗浄ブラシの押圧における荷重を表わし、実際には、前述のブラシ回転押圧機構３７に対するＣＰＵによるエア供給圧の制御値を指定するものである。表１、表２では２０ｇであるが表３では１０ｇと異なっており、これらは前述のブラシ回転押圧機構３７のＣＰＵ３００による制御により実現される。

また、このような洗浄処理レシピの選択に際して、メインパネル５０には上記の表１〜表３のような洗浄処理レシピを表示させることができるとともに、その洗浄処理レシピによる基板Ｗの回転速度の時間変化を表わすグラフを同時に表示させることもできる。このような表示により作業者は洗浄処理レシピの特徴を捉えて、その選択を容易に行うことができる。

そして、この装置はこのような洗浄処理レシピの指定に従って動作する。このようにこの装置では容易にそれらの設定を変更することができ、その変更の度に装置を停止してティーチングを行う必要がない。

＜２．実施の形態における処理手順＞
図７はこの実施の形態の基板洗浄装置の洗浄処理手順を示すフローチャートである。以下、図７に従って基板洗浄処理の手順について説明していく。

まず、装置の立ち上げ時に作業者が洗浄スキャンの開始位置および終了位置を前述のように基板Ｗ中央および外周縁に設定する等のティーチング処理を行う（ステップＳ１）。

つぎに、作業者が各カセットをカセットステージ１１に投入する（ステップＳ２）。

つぎに、作業者が対象とするカセットに応じて洗浄処理レシピを設定する（ステップＳ３）。なお、この設定は前述のように予めメモリ４２に記憶された複数の洗浄処理レシピの中から選択してそのまま利用することもできるし、それに部分的な変更を加えて設定することもできる。

つぎに、自動的に洗浄対象のカセットが設定される（ステップＳ４）。すなわち、カセットステージ１１のカセット載置順に洗浄対象のカセットが順次設定される。

つぎに、装置が自動的に基板洗浄の対象となるカセットが終了したかどうかを判断し、終了していれば洗浄処理自体を終了し、終了していなければステップＳ６に進む（ステップＳ５）。

つぎに、選択されたカセットにおいてスピンスクラバ３０により、各基板Ｗの洗浄を行い（ステップＳ６）、ステップＳ４に戻る。

そして、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理を繰返して各カセットの各基板Ｗの洗浄を行い、洗浄の対象となるカセットに対して全て洗浄したことを装置が確認するとステップＳ５において終了に進み洗浄処理を終了する。

以上のようにこの実施の形態の基板洗浄装置では、予めメモリ４２に記憶された複数の洗浄処理レシピのうちから任意のものを選択して指定し、それに基づいてブラシ回転速度、洗浄スキャン速度および洗浄スキャン幅等を制御して基板洗浄を行うので、ブラシ回転速度、洗浄スキャン速度および洗浄スキャン幅等を容易に変更できる。

また、異なる種類の基板Ｗを収容したカセット毎にそれに対応した洗浄処理レシピを設定しておくことにより、洗浄処理対象のカセットが変わる度にティーチングをしたり、ブラシ回転速度や洗浄スキャン周期等の設定を変更したりする必要がないので、ダウンタイムの発生を抑えることができ、手動操作の機会が少ないので人為的ミスの発生も抑えることができる。

さらに、カセットごとの基板Ｗの特性に応じたブラシ回転速度、洗浄スキャン速度および洗浄スキャン幅等の洗浄処理パラメータを含んだ洗浄処理レシピを選択することができるので、基板の種類に応じた効果的な基板洗浄を行うことができる。

＜３．変形例＞
この実施の形態ではスピンスクラバ３０においてブラシ部３５による洗浄スキャンを基板Ｗの半径に相当する分だけ行うものとしたが、この発明はこれに限られず、基板Ｗの直径に相当する分を行う等その他の範囲を行うものとしてもよい。

また、この実施の形態ではスピンスクラバ３０においてブラシ部３５による洗浄スキャンを支持アーム３５１を回動させて円弧状に行うものとしたが、この発明はこれに限られず、支持アームに沿ってブラシが並進移動するものとして直線状に洗浄スキャンを行う等のものとしてもよい。

また、この実施の形態では洗浄処理レシピにおいて各ステップではブラシ回転速度および洗浄スキャン速度は一定のものとして指定しているが、この発明はこれに限られず、ステップ内での初期速度と終了速度を指定して変化するものとしてもよい。

また、この実施の形態ではカセットごとに洗浄処理レシピを異なるものとしたが、この発明はこれに限られず、同一カセット内において異なる特性の基板Ｗを収納している場合に基板Ｗごとに洗浄処理レシピを異なるものを指定する等としてもよい。

また、この実施の形態では洗浄処理レシピを選択した後に各処理毎に微少な設定の変更を行えるものとしたが、この発明はこれに限られず、洗浄処理レシピは選択するのみで変更できないものとしてもよい。

また、この実施の形態では洗浄処理レシピにおいて洗浄スキャン周期の指定を含んでいるが、この発明はこれに限られず、洗浄スキャン周期の代わりにその速度を指定するものとしてもよい。

また、この実施の形態では洗浄ヘッドとして洗浄ブラシ３５５を備えるものとしたが、この発明はこれに限られず、高圧の洗浄液を吐出するジェット洗浄ヘッドや超音波洗浄ヘッド等のその他のものでもよい。

さらに、この実施の形態においては、回転台３１４を吸着式のものとしてスピンチャック３１を構成しているが、この発明はこれに限られるものではなく、例えぱ、回転台に基板Ｗの外縁を支持する基板支持部材を複数設けるとともに、この基板支持部材の上端に基板Ｗの水平方向位置を規制する位置決めピンを設けて基板保持手段を成し、基板Ｗを回転台の上面から離隔した状態で回転可能に保持させるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態の基板洗浄装置の平面図および正面図である。 スピンスクラバの主要部の概略縦断面図である。 スピンスクラバの平面図である。 スピンスクラバのブラシ部の機構的構成を示す図である。 ブラシアームの断面図である。 基板洗浄装置の全体構成図である。 この実施の形態の洗浄処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板洗浄装置
４２ メモリ
６０ ティーチングパネル
７０ レシピ設定パネル
３００ ＣＰＵ
３５１ 支持アーム
３５５ 洗浄ブラシ
ＣＰ 中心位置
ＥＰ 外周縁位置
Ｗ 基板

Claims (4)

1. 洗浄ヘッドを支持する支持アームを回転する基板表面に対して相対的に移動させて基板の洗浄スキャンを行い基板を洗浄する基板洗浄装置であって、
   前記洗浄ヘッドについての複数の洗浄スキャン幅を記憶する記憶手段と、
   予め前記記憶手段に記憶された前記複数の洗浄スキャン幅のうちから任意のものを選択して指定する指定手段と、
   前記指定手段から指定された洗浄スキャン幅に基づいて洗浄スキャンの開始位置および終了位置を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする基板洗浄装置。
2. 請求項１記載の基板洗浄装置において、
   前記洗浄ヘッドはブラシであることを特徴とする基板洗浄装置。
3. 請求項１記載の基板洗浄装置において、
   前記洗浄ヘッドは高圧の洗浄液を吐出するジェット洗浄ヘッドであることを特徴とする基板洗浄装置。
4. 請求項１記載の基板洗浄装置において、
   前記洗浄ヘッドは超音波洗浄ヘッドであることを特徴とする基板洗浄装置。

Images