JPH10154679A

JPH10154679A - 基板洗浄装置

Info

Publication number: JPH10154679A
Application number: JP31343696A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kinoshita; 英雄木下; Yasuki Sakata; 泰樹坂田; Akihiro Oonishi; 紹弘大西; Akihiro Tomosawa; 明弘友澤; Masami Otani; 正美大谷; Nobuyasu Hiraoka; 伸康平岡
Original assignee: Hitachi Microcomputer System Ltd; Hitachi Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Hitachi Microcomputer System Ltd; Hitachi Ltd; Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】基板表面の下方からその周縁部のみに向かう
中空状の洗浄液の膜を形成することにより、パーティク
ルの再付着を防止しつつも基板表面への悪影響を防止す
る。【解決手段】基板Ｗの表面を下方に向けた状態でメカ
式スピンチャック１を介して基板Ｗを回転させ、基板Ｗ
の裏面に向けて洗浄液供給ノズル７により洗浄液を供給
して基板Ｗの裏面を洗浄する基板洗浄装置において、基
板Ｗの下方からその表面の周縁部に向けて液膜用ノズル
９および洗浄液案内部１５を介して洗浄液を供給し、基
板Ｗの表面全周にわたって洗浄液の膜を形成する。洗浄
液の膜は、中空状に形成され、基板Ｗの表面周縁部より
内側には触れることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、フ
ォトマスク用のガラス基板、液晶表示装置用のガラス基
板、光ディスク用の基板など（以下、単に基板と称す
る）を洗浄する基板洗浄装置に係り、特に、基板の表面
を下方に向けた状態で基板を回転させつつ、基板の裏面
に向けて洗浄液を供給することにより基板に洗浄処理を
施す基板洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に処理を施すにあたってパーティク
ルが付着していると、その基板自身に悪影響を及ぼした
り、他の基板へそのパーティクルが付着して相互汚染を
生じる原因となるので、通常、基板の洗浄を行って付着
しているパーティクルを除去することが行われている。
特に、基板を搬送する際には基板裏面を当接支持するこ
とが多い関係上、基板間の相互汚染を防止するために基
板裏面の洗浄処理は重要である。このように基板を洗浄
する基板洗浄装置としては、例えば、回転可能に構成さ
れ、基板の表面を下方に向けて基板を支持する回転支持
部と、基板の上方から基板の裏面に向けて洗浄液を供給
する第１の洗浄液供給部とを備えているものがある。こ
の第１の洗浄液供給部の形態としては、洗浄液を強流速
でジェット噴流として供給するジェット方式や、基板裏
面に回転ブラシを当接させてブラシ洗浄にするあたり、
基板裏面に洗浄液を供給する方式や、超音波振動を印加
した洗浄液を供給する超音波方式などがある。

【０００３】このように構成されている装置では、ま
ず、基板を回転支持部に支持させ、基板を回転させつつ
その裏面に向けて第１の洗浄液供給部から洗浄液を供給
することにより裏面に付着しているパーティクルを洗浄
除去するようになっている。

【０００４】しかしながら、上述した洗浄処理によって
基板の裏面を清浄な状態とすることができる一方、基板
の裏面から除去されたパーティクルが洗浄液とともに飛
散してその表面に回り込み、基板の表面に再付着して汚
染するという恐れがある。そこで、このようなパーティ
クルの再付着を防止するために下方から基板の表面に向
けて洗浄液を供給する第２の洗浄液供給部を配設し、基
板の表面に洗浄液を供給して表面全体を洗浄液で覆うこ
とにより保護しつつ、回転している基板の裏面に洗浄液
を供給してパーティクルを除去することが行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、基板の表面には種々の処理が施されて
いる関係上、基板の表面に第２の洗浄液供給部から洗浄
液を供給すると、基板の表面に悪影響を及ぼす恐れがあ
る。例えば、表面に塗布被膜が被着されている基板を処
理する場合には、その表面に供給された洗浄液によって
塗布被膜が膨潤するといった悪影響を及ぼすことがあ
る。このように塗布被膜が膨潤すると、塗布被膜のパタ
ーンが崩れたり基板表面との密着度が低下して、その後
の工程であるエッチング処理などに悪影響を及ぼし、最
終的には製品の歩留りを低下させることになる。

【０００６】特に、第１の洗浄液供給部が上述した超音
波方式である場合には、基板の裏面に供給された洗浄液
の超音波振動が基板の表面にも伝達し、第２の洗浄液供
給部から供給されて基板の表面全体を覆って保護してい
る洗浄液までもが振動することに起因して上記の塗布被
膜のパターンが崩れるといったような悪影響が顕著に生
じるという問題点がある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板表面の下方からその周縁部のみに
向かう中空状の洗浄液の膜を形成することにより、パー
ティクルの再付着を防止しつつも基板表面への悪影響を
防止する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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の基板洗浄装置は、基板の表面を下
方に向けた状態で回転支持手段により基板を回転させ、
前記回転支持手段の上方から前記基板の裏面に向けて第
１の洗浄液供給手段により洗浄液を供給して前記基板の
裏面を洗浄する基板洗浄装置において、前記基板の下方
からその表面の周縁部に向けて洗浄液を供給し、全周に
わたって洗浄液の膜を形成する液膜形成手段を備えてい
ることを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２に記載の基板洗浄装置は、
請求項１に記載の基板洗浄装置において、前記液膜形成
手段が、前記回転支持手段の回転中心付近に配設され、
前記基板の下方からその表面に向けて洗浄液を供給する
第２の洗浄液供給手段と、前記基板の表面の周縁部に向
けて前記第２の洗浄液供給手段から供給された洗浄液を
案内する洗浄液案内手段とから構成されていることを特
徴とするものである。

【００１０】また、請求項３に記載の基板洗浄装置は、
請求項１または請求項２に記載の基板洗浄装置におい
て、前記第１の洗浄液供給手段が、洗浄液に超音波振動
を印加する超音波振動印加手段を備えていることを特徴
とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。回転支持手段により基板の表面を下方に向けて支持
し、基板を回転させつつその上方から裏面に向けて第１
の洗浄液供給手段より洗浄液を供給する。下方に向けら
れた基板の表面には、液膜形成手段によりその周縁部に
向けて洗浄液が供給され、全周にわたって洗浄液の膜が
形成される。つまり、基板表面の周縁部より回転中心側
には洗浄液が触れることのないように、周縁部のみに洗
浄液を供給して洗浄液の膜を中空状に形成する。基板の
裏面に付着していたパーティクルは、第１の洗浄液供給
手段から供給された洗浄液とともに基板の周囲に飛散し
て基板の周辺に浮遊する。しかし、基板表面の周縁部に
は中空状の洗浄液の膜が形成されているので、周縁部よ
り内部へのパーティクルの侵入を防止することができ
る。

【００１２】また、請求項２に記載の発明によれば、第
２の洗浄液供給手段から基板の表面に向けて供給される
洗浄液の方向を、洗浄液案内手段によって基板表面の周
縁部に案内することにより、基板表面の中央部付近には
洗浄液が触れることのないように、周縁部のみに洗浄液
を供給することができる。したがって、中空状の洗浄液
の膜を形成することができ、その内部にパーティクルが
侵入するのを防止できる。

【００１３】また、請求項３に記載の発明によれば、第
１の洗浄液供給手段から供給される洗浄液には超音波振
動印加手段により超音波振動が印加されるので、基板裏
面に付着したパーティクルを効率よく除去することがで
きる。さらに、超音波振動が基板の表面にも伝達するこ
とになるが、基板表面にはその周縁部より回転中心側に
洗浄液が供給されていないので、超音波振動が基板表面
に作用することを抑制できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１および図２を参照して、実施例
に係る基板洗浄装置について説明する。なお、図１は基
板洗浄装置の概略構成を示した縦断面図であり、図２は
洗浄液案内部を示す一部切り欠き斜視図である。本実施
例に係る基板洗浄装置は、洗浄液に超音波振動を印加し
て供給する超音波方式を採用したものである。

【００１５】図中、符号１は、基板Ｗを当接支持するメ
カ式スピンチャックである。このメカ式スピンチャック
１は、基板Ｗよりもやや大径の回転板１ａの上面周縁部
に複数個の支持ピン１ｂを立設されてなる。複数個の支
持ピン１ｂは、基板Ｗの端縁に当接して水平方向の位置
決めを行うとともに、基板Ｗの下面周縁部に当接して高
さ方向の位置決めを行うことによって基板Ｗを保持する
ようになっている。この装置は、基板Ｗの裏面に付着し
たパーティクルを洗浄除去するために、表面を下方に向
けた基板Ｗを支持ピン１ｂにより支持するようになって
いる。メカ式スピンチャック１は、その下面中央部から
下方に突出形成された連結部１ｃが中空回転軸３ａの上
端に嵌め付けられており、モータ３を回転することによ
り中空回転軸３ａとともに回転するようなっている。な
お、メカ式スピンチャック１と、モータ３と、中空回転
軸３ａとが本発明の回転支持手段に相当する。

【００１６】メカ式スピンチャック１の周囲には、洗浄
液が周囲に飛散することを防止するための飛散防止カッ
プ５が配備されている。この飛散防止カップ５は、上部
に開口を有し、側面に傾斜面を有する上カップ５ａと、
上カップ５ａの下端外周部を嵌め込まれている下カップ
５ｂとから構成されている。下カップ５ｂは、その底部
に環状の排液ゾーン５ｃが形成されており、基板Ｗに供
給されて飛散し、上カップ５ａの傾斜面により下方に案
内された洗浄液を貯留する。排液ゾーン５ｃに貯留して
いる洗浄液は、ドレイン５ｄを介して排出されて回収さ
れるようになっている。また、飛散防止カップ５とモー
タ３とを相対昇降する昇降機構（図示省略）が配備され
ており、これらを昇降機構によって相対昇降することに
よりメカ式スピンチャック１が飛散防止カップ５に対し
て進退するようになっている。図示しない基板搬送機構
とメカ式スピンチャック１との間で基板Ｗを受け渡しす
る際には、昇降機構が動作するようになっている。

【００１７】基板Ｗの上方には、洗浄液を供給するため
の洗浄液供給ノズル７が配備されている。この洗浄液供
給ノズル７は、基板Ｗの受け渡しの際には、飛散防止カ
ップ５の側方に離れた側方待機位置に移動し、基板Ｗに
対して洗浄処理を行う際には、図に示す上方待機位置を
経て図中に二点鎖線で示した洗浄位置にまで下降するよ
うに構成されている。また洗浄処理の際には、図示しな
い揺動機構によって洗浄液供給ノズル７が基板Ｗの直径
方向に沿って揺動駆動されるようになっている。洗浄液
供給ノズル７は、供給部７ａから供給される洗浄液に対
して超音波印加部７ｂにより超音波振動を印加して、下
方に向けて洗浄液を供給するものである。洗浄液として
は、純水やアルコールなどが用いられる。超音波印加部
７ｂは、圧電効果や電気ひずみ効果を有す材料を、所望
の機械共振周波数（例えば、１．５ＭＨｚ程度の超音波
と呼ばれる周波数）を得られるような形状に成形した振
動板を含み、機械共振周波数にほぼ等しい周波数の高周
波電圧を印加して励振するようになっている。なお、洗
浄液供給ノズル７は本発明における第１の洗浄液供給手
段に相当し、超音波印加部７ｂは本発明の超音波振動印
加手段に相当するものである。

【００１８】上述した中空回転軸３ａの中空部には、モ
ータ３を貫通して先端部が回転板１ａの上面よりやや上
方に突出するように液膜用ノズル９が配設されている。
液膜用ノズル９には、図示しない洗浄液供給部から洗浄
液が供給されるようになっている。この洗浄液としても
上記と同様に純水やアルコールが用いられる。回転板１
ａの回転中心側には、液膜用ノズル９の先端部から上方
へ一定間隔離間するように４個の支持部材１１ａによっ
て平面視円形状の拡散プレート１１が取り付けられてお
り、液膜用ノズル９の先端部から上方に向けて供給され
た洗浄液を水平方向に拡散するようになっている。な
お、上記液膜用ノズル９は、本発明における第２の洗浄
液供給手段に相当する。

【００１９】拡散プレート１１の周囲には、内径が拡散
プレート１１の外径より小さく形成されるとともに、外
径が拡散プレート１１の外径よりも大きく形成された環
状の偏向プレート１３が配設されている。さらに偏向プ
レート１３は、その内周部が拡散プレート１１より下側
に位置し、その外周部が拡散プレート１１より上側に位
置するように、つまり内周部から外周部にかけて上方に
向かう傾斜面を形成するようになっている。さらに偏向
プレート１３は、その外周部が支持ピン１ｂに支持され
た基板Ｗの表面より下方に位置するように支持部材１１
ａに取り付けられている。なお、偏向プレート１３の外
周部を延長すると、その先が基板Ｗの表面周縁部に到達
するように構成されている。液膜用ノズル９から供給さ
れて拡散プレート１１により水平方向に拡散された洗浄
液は、偏向プレート１３により基板Ｗの表面周縁部に向
けて斜め上方に偏向される。これにより液膜用ノズル９
から供給された洗浄液は、基板Ｗの表面周縁部に供給さ
れてその全周にわたって洗浄液の膜を形成することにな
る。つまり、洗浄液が中空の逆円錐形状に形成され、基
板Ｗの周縁部より回転中心側には洗浄液が触れないよう
になっている。なお、上述した拡散プレート１１と、支
持部材１１ａと、偏向プレート１３とは洗浄液案内部１
５を構成している。また、液膜用ノズル９と洗浄液案内
部１５とが本発明における液膜形成手段に相当し、洗浄
液案内部１５が本発明における洗浄液案内手段に相当す
る。

【００２０】次に、図３ないし図５を参照して、上述し
たように構成されている装置の動作について説明する。
なお、これらの図は基板Ｗの近辺の構成を示した模式図
であり、図中の符号Ｐはパーティクルを示している。

【００２１】まず、基板洗浄装置は、図示しない昇降機
構を駆動して、メカ式スピンチャック１を飛散防止カッ
プ５に対して上方に突出させる。この状態で、洗浄処理
の対象である基板Ｗを図示しない基板搬送機構からメカ
式スピンチャック１に受け取った後に、メカ式スピンチ
ャック１を飛散防止カップ５内に収納する。そして、側
方待機位置にある洗浄液供給ノズル７を、上方待機位置
を経て洗浄位置にまで移動する。

【００２２】次いで、モータ３を駆動することにより基
板Ｗを回転させ、洗浄液供給ノズル７から基板Ｗの裏面
に対して洗浄液を供給する前に、液膜用ノズル９から洗
浄液を供給開始する。このときの状態を示したのが図３
である。液膜用ノズル９から供給された洗浄液は、その
上方に位置する拡散プレート１１により基板Ｗの周縁方
向に拡散され、偏向プレート１３により基板Ｗの表面周
縁部に向けて供給される。これにより図３に示すような
中空の逆円錐形状の洗浄液の膜を形成する。したがっ
て、種々の処理が施された基板Ｗの表面には、洗浄液が
触れることがない。例えば、この基板Ｗの表面に塗布被
膜が被着されている場合には、洗浄液が触れることによ
り塗布被膜が膨潤し、形成されているパターンが崩れた
り剥離しやすくなって後の工程に悪影響を及ぼすが、こ
の装置ではそのような悪影響を防止することができる。

【００２３】基板Ｗの表面に洗浄液の膜が形成された後
に洗浄液供給ノズル７から基板Ｗの裏面に洗浄液を供給
するとともに、図４中に二点鎖線で示すように洗浄液供
給ノズル７を水平方向に揺動して基板Ｗの裏面を洗浄す
る。洗浄液には、超音波印加部７ｂによって超音波振動
が印加されているので、基板Ｗの裏面に付着しているパ
ーティクルＰは容易に基板Ｗの裏面から除去され、基板
Ｗの遠心力により周囲に飛散する。このように基板Ｗの
裏面に供給されている洗浄液には超音波振動が印加され
ている関係上、この振動が基板Ｗの表面にもある程度伝
達する。しかし、基板Ｗの表面周縁部より回転中心側に
は、液膜用ノズル９からの洗浄液が洗浄液案内部１５の
作用により触れないようになっているので、超音波振動
の作用が抑制できて基板Ｗの表面に悪影響を及ぼすこと
を防止できる。

【００２４】洗浄液供給ノズル７から洗浄液を供給開始
して一定時間が経過した後、その供給を停止する。基板
Ｗの裏面から除去されて周囲を浮遊しているパーティク
ルＰは、図５中に点線で示すように基板Ｗの表面の回転
中心側に生じている負圧に引かれるように基板Ｗの表面
に回り込もうとするが、その周縁部より回転中心側には
洗浄液案内部１５によって上述したような洗浄液による
膜が形成されているので、その侵入を阻止することがで
きる。したがって、基板Ｗの裏面から除去されたパーテ
ィクルＰが基板Ｗの表面に再付着することを防止でき
る。このようにして洗浄が行われた基板Ｗは、モータ３
を高速回転することにより液切り乾燥されて洗浄処理を
終える。

【００２５】なお、従来装置では、上述した液膜用ノズ
ル９に相当するノズルが、基板Ｗの表面中心部に洗浄液
を供給して基板Ｗの表面全体を洗浄液で覆って保護する
ために配設されている場合がある。このような装置にお
いては、上述した洗浄液案内部１５を従来装置のメカ式
スピンチャック１に取り付けるだけで上述したような作
用効果を得ることができるので、最小限のコストで上記
の効果を得ることができる。

【００２６】また、基板Ｗの表面に洗浄液が触れる面積
を少なくするために、洗浄液案内部１５から供給される
洗浄液が基板Ｗの端縁に近い位置に供給されるように、
偏向プレート１３の取り付け角度などを調整しておくこ
とが好ましい。

【００２７】また、上記実施例装置は超音波方式を採用
しているが、超音波振動を印加せずに洗浄液を強噴流で
供給するジェット方式や、ブラシ洗浄するにあたり、基
板裏面に洗浄液を供給する方式であっても同等の効果を
得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、基板表面の周縁部より回転中
心側には洗浄液が触れることのないように、周縁部のみ
に洗浄液を供給して中空状の洗浄液の膜を形成している
ので、周縁部より内部へのパーティクルの侵入を防止す
ることができる。したがって、パーティクルが基板表面
に再付着することを防止できる。また、基板表面の周縁
部より内側には洗浄液が触れないようにしているので、
基板表面への悪影響、例えば、基板表面に被着されてい
る塗布被膜が膨潤することに起因する悪影響を防止でき
る。

【００２９】また、請求項２に記載の発明によれば、洗
浄液の方向を洗浄液案内手段によって基板表面の周縁部
に案内することにより、中空状の洗浄液の膜を形成する
ことができ、その内部にパーティクルが侵入するのを防
止できる。したがって、パーティクルの再付着を防止し
つつも基板表面への悪影響を防止するという効果を奏す
る。また、第２の洗浄液供給手段は従来装置にも配備さ
れている場合があるので、洗浄液案内手段を取り付ける
だけで同様の効果を得ることができる。

【００３０】また、請求項３に記載の発明によれば、超
音波振動が基板表面に作用することを抑制できるので、
基板裏面のパーティクル除去効率をそのまま維持しつつ
も、基板表面で生じうる超音波振動に起因する悪影響を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る基板洗浄装置の概略構成を示
す縦断面図である。

【図２】洗浄液案内部を示す一部切り欠き斜視図であ
る。

【図３】動作説明に供する模式図である。

【図４】動作説明に供する模式図である。

【図５】動作説明に供する模式図である。

【符号の説明】

Ｗ … 基板Ｐ … パーティクル１ … メカ式スピンチャック（回転支持手段）３ … モータ（回転支持手段）５ … 飛散防止カップ７ … 洗浄液供給ノズル（第１の洗浄液供給手段）７ｂ … 超音波印加部（超音波振動印加手段）９ … 液膜用ノズル（第２の洗浄液供給手段，液膜形
成手段）１１ … 拡散プレート１３ … 偏向プレート１５ … 洗浄液案内部（洗浄液案内手段，液膜形成手
段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下英雄東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者坂田泰樹東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者大西紹弘東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者友澤明弘東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者大谷正美京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者平岡伸康京都府京都市伏見区羽束師古川町322 大日本スクリーン製造株式会社洛西事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面を下方に向けた状態で回転支
持手段により基板を回転させ、前記回転支持手段の上方
から前記基板の裏面に向けて第１の洗浄液供給手段によ
り洗浄液を供給して前記基板の裏面を洗浄する基板洗浄
装置において、前記基板の下方からその表面の周縁部に向けて洗浄液を
供給し、全周にわたって洗浄液の膜を形成する液膜形成
手段を備えている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、前記液膜形成手段が、前記回転支持手段の回転中心
付近に配設され、前記基板の下方からその表面に向けて
洗浄液を供給する第２の洗浄液供給手段と、前記基板の
表面の周縁部に向けて前記第２の洗浄液供給手段から供
給された洗浄液を案内する洗浄液案内手段とから構成さ
れていることを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の基板洗
浄装置において、前記第１の洗浄液供給手段が、洗浄液
に超音波振動を印加する超音波振動印加手段を備えてい
ることを特徴とする基板洗浄装置。