JPH1140524A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板が厳密に水平に保持されていない場合で
あっても、基板の全表面を十分に洗浄することができる
基板処理装置を提供する。 【解決手段】 洗浄ブラシ５０は、ベアリング５２によ
って上下方向に移動自在に保持されるとともに、バネ５
３およびエアシリンダ５５によって基板Ｗに対する押圧
力が最適となるように調整されている。また、バネ５９
をブラシ軸５４の底部とブラシ保持部材５８との間に設
けている。バネ５９のストロークを傾斜した基板Ｗの回
転による上下動の幅よりも大きな値にするとともに、バ
ネ５９の振動数が基板Ｗの回転数よりも大きくなるよう
なバネ定数を有するバネ５９を使用している。このよう
にすれば、ブラシ６０の振動が基板Ｗの傾斜による上下
動に追随することが可能となり、基板Ｗに未洗浄部分を
生じる可能性がなくなり、基板Ｗの全表面を十分に洗浄
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体基板や液
晶ガラス基板などの薄板状基板（以下、「基板」と称す
る）を回転させて洗浄処理を行う基板処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記基板に対しては、レジスト
塗布、露光、現像などの諸処理が順次施されて、所望の
基板処理が行われる。この際に、基板にパーティクルな
どが付着して汚染されていると、処理済み基板の特性が
著しく劣化するため、上記のような基板処理装置は、洗
浄ブラシなどの洗浄手段を使用して、基板を洗浄する。

【０００３】基板に対する洗浄処理は、水平に保持した
基板を回転させつつ当該回転中の基板に洗浄ブラシを当
接させるとともに、洗浄ブラシを基板の主面に沿って平
行に移動させることにより行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、洗浄処理に
際し、基板を厳密に水平に保持することは極めて困難で
あり、特に基板の周縁部を機械的に保持するタイプの基
板保持部を使用した場合にその傾向が強い。そして、基
板が水平に保持されていない場合は以下のような問題を
生じる。

【０００５】図３は、従来の基板洗浄処理を説明するた
めの図である。図示の如く、基板Ｗは水平方向から傾い
て基板保持部９０に保持されている。なお、同図は、理
解を容易にするため基板Ｗを水平方向から極端に傾けて
描いている。

【０００６】図３（ａ）に示すように、基板Ｗの標準的
高さよりも基板Ｗの洗浄ブラシ９５の位置する側が高く
なる状態においては、基板Ｗの主面が洗浄ブラシ９５を
押し上げることとなる。一方、図３（ａ）の状態から基
板Ｗが１８０゜回転した図３（ｂ）の状態においては、
基板Ｗの標準的高さよりも基板Ｗの洗浄ブラシ９５の位
置する側が低くなり、基板Ｗの主面は洗浄ブラシ９５か
ら離れようとする。

【０００７】一般に、洗浄ブラシ９５は押圧手段（図示
省略）によって上方から押圧されており、上記のように
洗浄ブラシ９５の位置における基板Ｗの高さが変化した
としても洗浄ブラシ９５の基板Ｗに対する押付圧力が一
定になるように当該押圧手段が洗浄ブラシ９５に対する
押圧を自動調整している。

【０００８】しかしながら、通常、基板Ｗは１０００ｒ
ｐｍから２０００ｒｐｍの回転数で高速回転されてい
る。すなわち、図３（ａ）の状態と図３（ｂ）の状態と
が極めて短い周期で交互に繰り返されることとなる。

【０００９】このようになると、上記の自動調整が基板
Ｗの回転に伴う上下動に追随することが不可能となり、
洗浄ブラシ９５の基板Ｗに対する押付圧力を一定に維持
することができなくなる。そして、洗浄ブラシ９５が基
板Ｗの表面に対してバウンドするようになり、洗浄処理
結果に不具合を生じるようになる。

【００１０】図４は、このようにして生じた従来の洗浄
処理結果の不具合の一例を示す図である。図示のよう
に、基板Ｗのうち未洗浄部分ＷＲが存在しており、この
部分については当然パーティクルなどの汚染が除去され
ていない。

【００１１】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、基板が厳密に水平に保持されていない場合であ
っても、基板の全表面を十分に洗浄することができる基
板処理装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【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の発明は、基板を回転させつつ洗浄処理を
行う基板処理装置であって、(a) 前記基板を保持して回
転させる回転台と、(b)回転中の前記基板の主面と当接
あるいは近接して、前記基板を洗浄する洗浄具と、(c)
前記基板に対する前記洗浄具の押圧力を付与する押圧力
付与手段と、(d)前記基板の主面のうち少なくとも前記
洗浄具による洗浄位置に洗浄液を供給する洗浄液供給手
段と、を備え、弾性部材を介して前記洗浄具と前記押圧
力付与手段とを接続している。

【００１３】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
に係る基板処理装置において、前記弾性部材をバネとし
ている。

【００１４】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２の発明に係る基板処理装置において、前記弾性
部材の復元力定数を前記基板の回転数よりも前記弾性部
材の振動数が大きくなるような値としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明に係る基板処理装置を示す
概略構成図である。この基板処理装置は、基板を回転さ
せつつ洗浄処理を行う回転式基板洗浄装置（スピンスク
ラバ）である。

【００１７】スピンチャック（回転台）２０の上面には
複数のピン２３が立設されており、当該複数のピン２３
によって基板Ｗの周縁部を把持して基板Ｗを水平姿勢に
保持する。また、スピンチャック２０の下面側中央には
回転軸２１を垂設しており、当該回転軸２１の下端は図
示を省略するモータに接続されている。そして、モータ
の回転は回転軸２１を介してスピンチャック２０に伝達
され、スピンチャック２０に保持された基板Ｗが鉛直方
向の軸２１ａの周りに回転されることとなる。

【００１８】水平姿勢に保持された基板Ｗは、スピンチ
ャック２０によって回転されつつ、洗浄液吐出ノズル３
０から洗浄液の供給を受け、洗浄ブラシ５０の回動動作
によって洗浄される。洗浄ブラシ５０は、基板Ｗに当接
あるいは近接した高さ位置においてブラシアーム４０に
よって保持されている。ブラシアーム４０の端部はその
下方にアーム軸４１を垂設しており、さらに当該アーム
軸４１の下端はパルスモータ４５に接続されている。従
って、パルスモータ４５の回転は、アーム軸４１を介し
てブラシアーム４０、さらには洗浄ブラシ５０に伝達さ
れる。このときにパルスモータ４５の正または逆回転に
ともなって、洗浄ブラシ５０は軸４１ａを回動軸とする
回動動作を行い、所定の回動軌跡に従って基板の主面と
平行に移動することとなる。なお、ブラシアーム４０お
よび洗浄ブラシ５０の構成についてはさらに後述する。

【００１９】また、回転式基板洗浄装置には洗浄液吐出
ノズル３０が設けられている。洗浄液吐出ノズル３０
は、洗浄液を基板Ｗの主面上に供給する機能を有してい
る。このときに、洗浄液は、基板Ｗの主面のうち少なく
とも洗浄ブラシ５０による洗浄位置には供給されてい
る。ここで、「少なくとも洗浄ブラシ５０による洗浄位
置に洗浄液が供給される」場合とは、洗浄液が洗浄ブラ
シ５０の洗浄位置に直接着液する場合の他、前記洗浄位
置以外の位置に着液した後基板Ｗ上を流れて該洗浄位置
に到達する場合も含む。なお、洗浄液吐出ノズル３０は
単に洗浄液を供給する機能を有するものに限定されず、
少なくとも洗浄ブラシ５０による洗浄位置に洗浄液を供
給する機能を有しておれば、より洗浄効果を高める超音
波振動子を備えた超音波洗浄ノズルや高圧で洗浄液を吐
出する高圧洗浄ノズルであってもよい。

【００２０】また、洗浄処理中における基板Ｗの周辺に
はカップ１０が設けられている。カップ１０は、洗浄処
理中における基板Ｗからの洗浄液の飛散を防止するとと
もに、洗浄処理後の洗浄液を回収する機能を有してい
る。

【００２１】次に、洗浄ブラシ５０について説明する。
図２は、ブラシアーム４０および洗浄ブラシ５０の要部
断面図である。ブラシアーム４０の先端内部には、エア
シリンダ５５とバネ５３とベアリング５２とが設けられ
ている。洗浄ブラシ５０のブラシ軸５４は、ブラシアー
ム４０の先端内部に挿嵌され、ベアリング５２によって
案内されて、その先端は押圧部材５７に固設されてい
る。押圧部材５７は、バネ５３によって鉛直方向上向き
への力を受けるとともに、ブラシアーム４０に固設され
たエアシリンダ５５のピストン５６によって下向きに押
圧されている。ここで、バネ５３は洗浄ブラシ５０の重
量を支えるために設けられており、エアシリンダ５５は
洗浄ブラシ５０の基板Ｗに対する押圧力を付与するため
に設けられている。すなわち、洗浄ブラシ５０は、ベア
リング５２によって上下方向に移動自在に保持されると
ともに、バネ５３およびエアシリンダ５５によって基板
Ｗに対する押圧力が最適となるように調整されている。

【００２２】洗浄ブラシ５０は、ブラシ軸５４とブラシ
６０とブラシ保持部材５８とバネ５９とで構成されてい
る。ブラシ６０はブラシ保持部材５８の底部に固設され
ており、所定の押圧力にて基板Ｗに当接され、当該基板
Ｗ上のパーティクルなどの汚染を除去する機能を有して
いる。また、バネ５９はブラシ軸５４の底部とブラシ保
持部材５８との間に設けられている。すなわち、本発明
に係る基板処理装置においては図示のように、エアシリ
ンダ５５とブラシ６０とは剛体のみによって接続されて
いるのではなく、弾性を有するバネ５９を介して接続さ
れている。

【００２３】既述したように、基板Ｗはスピンチャック
２０によって水平姿勢に保持されるように構成されてい
るが、このときに厳密には水平姿勢に保持されていない
場合もある。特に、本実施形態のように、基板Ｗの周縁
部を把持する形式のスピンチャック２０を使用する場合
には、基板Ｗを水平姿勢に保持するのが困難な場合が多
い。このような状態で基板Ｗを回転させると、基板Ｗの
回転中心以外の部分では上下動を繰り返すことになる。
そして、基板Ｗに当接するブラシ６０も、基板Ｗから繰
り返し圧力を受け、やがてバネ５９が単振動を行うよう
になる。

【００２４】一般に、単振動の振動数は次式によって表
される。

【００２５】

【数１】

【００２６】この式において、νは振動数、ｋは復元力
定数（ここではバネ５９のバネ定数）、ｍは質量（ここ
ではブラシ６０の質量とブラシ保持部材５８の質量の
和）を示している。数１から明らかなように、バネ５９
の振動数は、バネ５９のバネ定数およびブラシ６０の質
量とブラシ保持部材５８の質量との和によって定められ
る値である。ここで、本実施形態における基板処理装置
ではブラシ６０の質量およびブラシ保持部材５８の質量
は一定の値に定められているため、バネ５９の振動数は
バネ５９のバネ定数によって決定される。

【００２７】ところで、基板Ｗの回転数は通常１０００
ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍである。また、基板Ｗの回転中
心以外の部分が傾斜によって上下動する振動数も基板Ｗ
の回転数と同じ値となる。そして、バネ５９の振動数が
基板Ｗの回転数よりも小さい場合は、ブラシ６０の振動
が基板Ｗの傾斜による上下動に追随しなくなり、基板Ｗ
に未洗浄部分を生じる原因ともなる（図４参照）。

【００２８】そこで、本発明に係る基板処理装置におい
ては、バネ５９のストロークを基板Ｗの傾斜による上下
動の幅よりも大きな値にするとともに、バネ５９の振動
数が基板Ｗの回転数よりも大きくなるようなバネ定数を
有するバネ５９を使用している。このようにすれば、ブ
ラシ６０の振動が基板Ｗの傾斜による上下動に追随する
ことが可能となり、基板Ｗに未洗浄部分を生じる可能性
はない。

【００２９】以上の内容を換言すれば、本発明に係る基
板処理装置においてはエアシリンダ５５とブラシ６０と
をバネ定数の大きいバネ５９を介して接続し、当該バネ
５９の振動によって基板Ｗの傾斜による上下動を吸収
し、基板Ｗに未洗浄部分が発生するのを防止していると
言える。

【００３０】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、この発明は上記の例に限定されるものではない。
例えば、スピンチャック２０は基板Ｗの周縁部を複数の
ピン２３によって機械的に把持する方式に限らず、基板
Ｗを真空吸着保持する方式であってもよい。もっとも、
上述したように、真空吸着方式よりも基板Ｗの周縁部を
複数のピン２３によって機械的に把持する方式の方が基
板Ｗを水平姿勢に保持することが困難であるため、本発
明による効果をより得られやすい。

【００３１】また、バネ５９を設ける位置は図２に示す
位置に限定されるものではなく、エアシリンダ５５とブ
ラシ６０とをバネ５９を介して接続するような位置に設
けていればよい。

【００３２】さらに、上記実施形態においてはバネ５９
を使用して基板Ｗの傾斜による上下動を吸収していた
が、これはバネに限定されるものではなく、振動数が基
板Ｗの回転数よりも大きくなるような復元力定数を有す
る弾性部材、例えばゴムなどを使用してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弾性部材を介して洗浄具と押圧力付与手段とを接続して
いるため、基板が厳密に水平に保持されていない場合で
あっても、当該弾性部材の振動によって基板の傾斜によ
る上下動を吸収することができ、基板に未洗浄部分が発
生するのを防止して全表面を十分に洗浄することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１の基板処理装置のブラシアームおよび洗浄
ブラシの要部断面図である。

【図３】従来の基板洗浄処理を説明するための図であ
る。

【図４】従来の基板洗浄処理結果の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

２０ スピンチャック ３０ 洗浄液吐出ノズル ４０ ブラシアーム ４５ パルスモータ ５０ 洗浄ブラシ ５４ ブラシ軸 ５５ エアシリンダ ５８ ブラシ保持部材 ５９ バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を回転させつつ洗浄処理を行う基板
   処理装置であって、 (a) 前記基板を保持して回転させる回転台と、 (b) 回転中の前記基板の主面と当接あるいは近接して、
   前記基板を洗浄する洗浄具と、 (c) 前記基板に対する前記洗浄具の押圧力を付与する押
   圧力付与手段と、 (d) 前記基板の主面のうち少なくとも前記洗浄具による
   洗浄位置に洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、を備
   え、 前記洗浄具は弾性部材を介して前記押圧力付与手段と接
   続されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の基板処理装置において、 前記弾性部材はバネであることを特徴とする基板処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の基板処理
   装置において、 前記弾性部材の復元力定数を、前記基板の回転数よりも
   前記弾性部材の振動数が大きくなるような値とすること
   を特徴とする基板処理装置。