JP2023019211A - 基板洗浄装置および基板洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄装置および基板洗浄方法に関する。
液晶表示装置または有機EL(Electro Luminescence)表示装置等に用いられるFPD(Flat Panel Display)用基板、半導体基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等の各種基板に種々の処理を行うために、基板処理装置が用いられている。基板を洗浄するためには、基板洗浄装置が用いられる。
例えば、特許文献1に記載された洗浄装置(基板洗浄装置)は、表面スクラバー、裏面スクラバーおよび表裏面反転ユニットを備える。表裏面反転ユニットは、表面および裏面を有する基板を、表面(デバイス面)が上方を向く状態と表面が下方を向く状態とに切り替える。
表面スクラバーには、表裏面反転ユニットにより表面が上方に向けられた基板が搬入される。表面スクラバーにおいては、基板が水平姿勢で回転されるとともに、上方を向く基板の表面にリンス液(洗浄液)が供給され、洗浄ブラシが押し当てられる。それにより、基板の表面が洗浄される。
一方、裏面スクラバーには、表裏面反転ユニットにより裏面が上方に向けられた基板が搬入される。裏面スクラバーにおいては、基板が水平姿勢で回転されるとともに、上方を向く基板の裏面にリンス液(洗浄液)が供給され、洗浄ブラシが押し当てられる。それにより、基板の裏面が洗浄される。
上記のように、回転する基板の表面および裏面のうちの一面に洗浄液を供給しつつ洗浄を行う場合には、当該一面を流れる洗浄液が基板の外周端部から基板の他面に回り込む可能性がある。この場合、基板の他面の周縁部が汚染される可能性がある。そこで、通常、回転する基板の一面に洗浄液を供給しつつ洗浄を行う場合には、基板の一面から他面に洗浄液が回り込むことを防止するために、基板の他面に洗浄液を供給すること(いわゆる、バックリンス)が行われる。
しかしながら、基板の一面および他面の各々の洗浄時にバックリンスを行うと、一の基板を洗浄するために多量の洗浄液が必要となる。この場合、使用される洗浄液の種類によっては、洗浄処理に要するコストが増大する。また、多量の廃液を処理する必要が生じる。
本発明の目的は、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減可能な基板洗浄装置および基板洗浄方法を提供することである。
(1)第1の発明に係る基板洗浄装置は、洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄装置であって、基板の外周端部の複数の部分に当接することにより、基板を回転させることなく水平姿勢で保持する第1の基板保持部と、基板の下面に接触可能に構成された洗浄ブラシと、第1の基板保持部により保持された基板の下面に洗浄ブラシを押し当てるとともに、第1の基板保持部により保持された基板に対して洗浄ブラシを相対的に移動させることが可能に構成されたブラシ駆動部と、制御部とを備え、制御部は、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられつつ洗浄ブラシが基板の下面中央領域上を移動するように、第1の基板保持部およびブラシ駆動部を制御する。
その基板洗浄装置においては、基板に洗浄液が供給されない状態で、第1の基板保持部により保持された基板の下面中央領域が、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシにより洗浄される。このとき、基板は回転していない。そのため、基板の下面中央領域を洗浄している間は、洗浄液が基板の外周端部にほとんど到達しない。すなわち、基板の下面から基板の上面に洗浄液が回り込まない。したがって、基板の上面周縁部を保護するために基板の上面に洗浄液を供給する必要がなくなる。その結果、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
(2)基板洗浄装置は、第1の基板保持部により保持される基板の下面中央領域に洗浄液を供給する第1の下面液供給部をさらに備え、制御部は、基板の下面中央領域に洗浄ブラシが押し当てられる前に、第1の基板保持部により保持される基板の下面中央領域の下方に洗浄ブラシが位置する状態で下面中央領域に洗浄液が供給されるように、ブラシ駆動部および第1の下面液供給部を制御してもよい。
この場合、洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられる前に、洗浄液が基板の下面中央領域に供給される。また、このとき洗浄ブラシは基板の下面中央領域の下方に位置する。そのため、基板の下面中央領域に供給された洗浄液は、基板の下面から洗浄ブラシ上に落下する。それにより、洗浄ブラシおよび基板の下面中央領域が湿潤する。その結果、基板の下面中央領域が洗浄ブラシにより円滑に洗浄される。
(3)基板洗浄装置は、基板の下面中央領域を吸着することにより基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させる第2の基板保持部と、第2の基板保持部により保持された基板の上面に洗浄液を供給する上面液供給部と、第2の基板保持部により保持された基板の下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給する第2の下面液供給部とをさらに備え、ブラシ駆動部は、第2の基板保持部により保持された基板の下面外側領域に洗浄ブラシをさらに押し当てることが可能に構成され、制御部は、第2の基板保持部により回転する基板の上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の下面外側領域に洗浄液が供給されつつ、洗浄ブラシが基板の下面外側領域に押し当てられるように、第2の基板保持部、上面液供給部、第2の下面液供給部およびブラシ駆動部を制御してもよい。
この場合、回転する基板の上面が洗浄されつつ基板の下面外側領域が洗浄される。このとき、基板の下面外側領域に供給される洗浄液は、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液とともに、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するバックリンスとして機能する。したがって、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液の供給と、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するためのバックリンスとを個別に行う必要がない。その結果、洗浄液の消費量を低減することができる。
(4)洗浄ブラシは、基板の下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、下面ブラシは、上方を向く平坦面を有する土台部と、土台部の平坦面から上方に突出しかつ土台部の外縁に沿うように土台部の平坦面に設けられる第1の洗浄部と含んでもよい。
この場合、基板の下面中央領域の洗浄前に、下面ブラシの第1の洗浄部の内側の領域に洗浄液を貯留しておくことができる。それにより、基板の下面に洗浄液が供給されない状態であっても、下面ブラシの第1の洗浄部の内側に貯留された洗浄液により基板の下面中央領域が円滑に洗浄される。
(5)下面ブラシは、土台部の平坦面から上方に突出しかつ平面視における土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるように土台部の平坦面に設けられる第2の洗浄部をさらに含んでもよい。
この場合、土台部上に第1の洗浄部のみが形成された構成に比べて、基板に対する下面ブラシの接触面積が増加する。それにより、基板の下面について、より高い洗浄力を得ることができる。
(6)第2の発明に係る基板洗浄方法は、洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄方法であって、基板の外周端部の複数の部分に当接する第1の基板保持部を用いて基板を回転させることなく水平姿勢で保持するステップと、基板の下面に接触可能に構成された洗浄ブラシを、第1の基板保持部により保持された基板の下面に押し当てるとともに、第1の基板保持部により保持された基板に対して洗浄ブラシを相対的に移動させるステップとを含み、洗浄ブラシを基板の下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシを、基板の下面中央領域に押し当てつつ基板の下面中央領域上で移動させることを含む。
その基板洗浄方法においては、基板に洗浄液が供給されない状態で、第1の基板保持部により保持された基板の下面中央領域が、洗浄液により湿潤した洗浄ブラシにより洗浄される。このとき、基板は回転していない。そのため、基板の下面中央領域を洗浄している間は、洗浄液が基板の外周端部にほとんど到達しない。すなわち、基板の下面から基板の上面に洗浄液が回り込まない。したがって、基板の上面周縁部を保護するために基板の上面に洗浄液を供給する必要がなくなる。その結果、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
(7)基板洗浄方法は、基板の下面中央領域に洗浄ブラシが押し当てられる前に、第1の基板保持部により保持される基板の下面中央領域の下方に洗浄ブラシが位置する状態で、下面中央領域に洗浄液を供給するステップをさらに含んでもよい。
この場合、洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられる前に、洗浄液が基板の下面中央領域に供給される。また、このとき洗浄ブラシは基板の下面中央領域の下方に位置する。そのため、基板の下面中央領域に供給された洗浄液は、基板の下面から洗浄ブラシ上に落下する。それにより、洗浄ブラシおよび基板の下面中央領域が湿潤する。その結果、基板の下面中央領域が洗浄ブラシにより円滑に洗浄される。
(8)基板洗浄方法は、基板の下面中央領域を吸着する第2の基板保持部を用いて基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させるステップと、第2の基板保持部により保持されて回転する基板の上面に洗浄液を供給するステップと、基板の上面に洗浄液が供給された状態で、第2の基板保持部により保持されて回転する基板の下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給するステップとをさらに備え、洗浄ブラシを基板の下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、第2の基板保持部により回転する基板の上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の下面外側領域に洗浄液が供給された状態で、洗浄ブラシを基板の下面外側領域に押し当てつつ基板の下面外側領域上で移動させることを含んでもよい。
この場合、回転する基板の上面が洗浄されつつ基板の下面外側領域が洗浄される。このとき、基板の下面外側領域に供給される洗浄液は、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液とともに、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するバックリンスとして機能する。したがって、基板の下面外側領域を洗浄するための洗浄液の供給と、基板の上面に供給される洗浄液が基板の下面に回り込むことを防止するためのバックリンスとを個別に行う必要がない。その結果、洗浄液の消費量を低減することができる。
(9)洗浄ブラシは、基板の下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、下面ブラシは、上方を向く平坦面を有する土台部と、土台部の平坦面から上方に突出しかつ土台部の外縁に沿うように土台部の平坦面に設けられる第1の洗浄部とを含んでもよい。
この場合、基板の下面中央領域の洗浄前に、下面ブラシの第1の洗浄部の内側の領域に洗浄液を貯留しておくことができる。それにより、基板の下面に洗浄液が供給されない状態であって、下面ブラシの第1の洗浄部の内側に貯留された洗浄液により基板の下面中央領域が円滑に洗浄される。
(10)下面ブラシは、土台部の平坦面から上方に突出しかつ平面視における土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるように土台部の平坦面に設けられる第2の洗浄部をさらに含んでもよい。
この場合、土台部上に第1の洗浄部のみが形成された構成に比べて、基板に対する下面ブラシの接触面積が増加する。それにより、基板の下面について、より高い洗浄力を得ることができる。
本発明によれば、基板の上面および下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
以下、本発明の実施の形態に係る基板洗浄装置および基板洗浄方法について図面を用いて説明する。以下の説明において、基板とは、半導体基板、液晶表示装置もしくは有機EL(Electro Luminescence)表示装置等のFPD(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板または太陽電池用基板等をいう。また、本実施の形態で用いられる基板は、少なくとも一部が円形の外周部を有する。例えば、位置決め用のノッチを除く外周部が円形を有する。
1.基板洗浄装置の構成
図1は、本発明の一実施の形態に係る基板洗浄装置の模式的平面図である。図2は、図1の基板洗浄装置1の内部構成を示す外観斜視図である。本実施の形態に係る基板洗浄装置1においては、位置関係を明確にするために互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向を定義する。図1および図2以降の所定の図では、X方向、Y方向およびZ方向が適宜矢印で示される。X方向およびY方向は水平面内で互いに直交し、Z方向は鉛直方向に相当する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る基板洗浄装置の模式的平面図である。図2は、図1の基板洗浄装置1の内部構成を示す外観斜視図である。本実施の形態に係る基板洗浄装置1においては、位置関係を明確にするために互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向を定義する。図1および図2以降の所定の図では、X方向、Y方向およびZ方向が適宜矢印で示される。X方向およびY方向は水平面内で互いに直交し、Z方向は鉛直方向に相当する。
図1に示すように、基板洗浄装置1は、上側保持装置10A,10B、下側保持装置20、台座装置30、受渡装置40、下面洗浄装置50、カップ装置60、上面洗浄装置70、端部洗浄装置80および開閉装置90を備える。これらの構成要素は、ユニット筐体2内に設けられる。図2では、ユニット筐体2が点線で示される。
ユニット筐体2は、矩形の底面部2aと、底面部2aの4辺から上方に延びる4つの側壁部2b,2c,2d,2eとを有する。側壁部2b,2cが互いに対向し、側壁部2d,2eが互いに対向する。側壁部2bの中央部には、矩形の開口が形成されている。この開口は、基板Wの搬入搬出口2xであり、ユニット筐体2に対する基板Wの搬入時および搬出時に用いられる。図2では、搬入搬出口2xが太い点線で示される。以下の説明においては、Y方向のうちユニット筐体2の内部から搬入搬出口2xを通してユニット筐体2の外方に向く方向(側壁部2cから側壁部2bを向く方向)を前方と呼び、その逆の方向(側壁部2bから側壁部2cを向く方向)を後方と呼ぶ。
側壁部2bにおける搬入搬出口2xの形成部分およびその近傍の領域には、開閉装置90が設けられている。開閉装置90は、搬入搬出口2xを開閉可能に構成されたシャッタ91と、シャッタ91を駆動するシャッタ駆動部92とを含む。図2では、シャッタ91が太い二点鎖線で示される。シャッタ駆動部92は、基板洗浄装置1に対する基板Wの搬入時および搬出時に搬入搬出口2xを開放するようにシャッタ91を駆動する。また、シャッタ駆動部92は、基板洗浄装置1における基板Wの洗浄時に搬入搬出口2xを閉塞するようにシャッタ91を駆動する。
底面部2aの中央部には、台座装置30が設けられている。台座装置30は、リニアガイド31、可動台座32および台座駆動部33を含む。リニアガイド31は、2本のレールを含み、平面視で側壁部2bの近傍から側壁部2cの近傍までY方向に延びるように設けられている。可動台座32は、リニアガイド31の2本のレール上でY方向に移動可能に設けられている。台座駆動部33は、例えばパルスモータを含み、リニアガイド31上で可動台座32をY方向に移動させる。
可動台座32上には、下側保持装置20および下面洗浄装置50がY方向に並ぶように設けられている。下側保持装置20は、吸着保持部21、吸着保持駆動部22および2つのバックリンスノズル29を含む。吸着保持部21は、いわゆるスピンチャックであり、基板Wの下面を吸着保持可能な円形の吸着面を有し、上下方向に延びる軸(Z方向の軸)の周りで回転可能に構成される。以下の説明では、吸着保持部21により基板Wが吸着保持される際に、基板Wの下面のうち吸着保持部21の吸着面が吸着すべき領域を下面中央領域と呼ぶ。一方、基板Wの下面のうち下面中央領域を取り囲む領域を下面外側領域と呼ぶ。
吸着保持駆動部22は、モータを含む。吸着保持駆動部22のモータは、回転軸が上方に向かって突出するように可動台座32上に設けられている。吸着保持部21は、吸着保持駆動部22の回転軸の上端部に取り付けられる。また、吸着保持駆動部22の回転軸には、吸着保持部21において基板Wを吸着保持するための吸引経路が形成されている。その吸引経路は、図示しない吸気装置に接続されている。吸着保持駆動部22は、吸着保持部21を上記の回転軸の周りで回転させる。
2つのバックリンスノズル29は、図1に示すように、平面視でX方向において吸着保持部21を挟み込むように、吸着保持駆動部22の近傍に配置されている。各バックリンスノズル29には、バックリンス液供給部28(図3)が接続されている。バックリンス液供給部28は、バックリンスノズル29に洗浄液を供給する。バックリンスノズル29は、後述するように、基板洗浄装置1において基板Wの上面、外周端部および下面外側領域が同時に洗浄される際に、バックリンス液供給部28から供給される洗浄液を基板Wの下面外側領域に向けて吐出する。本実施の形態では、バックリンス液供給部28に供給される洗浄液として純水(DIW:De-Ionized Water)が用いられる。
可動台座32上には、下側保持装置20の近傍にさらに受渡装置40が設けられている。受渡装置40は、複数(本例では3本)の支持ピン41、ピン連結部材42およびピン昇降駆動部43を含む。ピン連結部材42は、平面視で吸着保持部21を取り囲むように形成され、複数の支持ピン41を連結する。複数の支持ピン41は、ピン連結部材42により互いに連結された状態で、ピン連結部材42から一定長さ上方に延びる。ピン昇降駆動部43は、可動台座32上でピン連結部材42を昇降させる。これにより、複数の支持ピン41が吸着保持部21に対して相対的に昇降する。
下面洗浄装置50は、下面ブラシ51、2つの液ノズル52、気体噴出部53、昇降支持部54、移動支持部55、下面ブラシ回転駆動部55a、下面ブラシ昇降駆動部55bおよび下面ブラシ移動駆動部55cを含む。移動支持部55は、可動台座32上の一定領域内で下側保持装置20に対してY方向に移動可能に設けられている。図2に示すように、移動支持部55上に、昇降支持部54が昇降可能に設けられている。昇降支持部54は、吸着保持部21から遠ざかる方向(本例では後方)において斜め下方に傾斜する上面54uを有する。
図1に示すように、下面ブラシ51は、平面視において円形の外形を有し、本実施の形態においては比較的大型に形成される。具体的には、下面ブラシ51の直径は、吸着保持部21の吸着面の直径よりも大きく、例えば吸着保持部21の吸着面の直径の1.3倍である。また、下面ブラシ51の直径は、基板Wの直径の1/3よりも大きくかつ1/2よりも小さい。なお、基板Wの直径は、例えば300mmである。
下面ブラシ51は、例えばPVA(ポリビニールアルコール)またはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の比較的軟質な樹脂材料により形成される。下面ブラシ51は、基板Wの下面に接触可能な洗浄面を有する。また、下面ブラシ51は、洗浄面が上方を向くようにかつ洗浄面が当該洗浄面の中心を通って上下方向に延びる軸の周りで回転可能となるように、昇降支持部54の上面54u上に設けられている。
2つの液ノズル52の各々は、下面ブラシ51の近傍に位置しかつ液体吐出口が下面ブラシ51の上方を向くように、昇降支持部54の上面54u上に取り付けられている。液ノズル52には、下面洗浄液供給部56(図3)が接続されている。下面洗浄液供給部56は、液ノズル52に洗浄液を供給する。液ノズル52は、後述するように、基板洗浄装置1において基板Wの下面中央領域が洗浄される直前に、下面洗浄液供給部56から供給される洗浄液を基板Wの下面中央領域に吐出する。一方、液ノズル52は、基板洗浄装置1において基板Wの下面中央領域が洗浄される間は、洗浄液を基板Wの下面中央領域に吐出しない。本実施の形態では、液ノズル52に供給される洗浄液として純水(DIW)が用いられる。
気体噴出部53は、一方向に延びる気体噴出口を有するスリット状の気体噴射ノズルである。気体噴出部53は、平面視で下面ブラシ51と吸着保持部21との間に位置しかつ気体噴射口が上方を向くように、昇降支持部54の上面54uに取り付けられている。気体噴出部53には、噴出気体供給部57(図3)が接続されている。噴出気体供給部57は、気体噴出部53に気体を供給する。本実施の形態では、気体噴出部53に供給される気体として窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。気体噴出部53は、下面ブラシ51による基板Wの洗浄時および後述する基板Wの下面の乾燥時に、噴出気体供給部57から供給される気体を基板Wの下面に噴射する。この場合、下面ブラシ51と吸着保持部21との間に、X方向に延びる帯状の気体カーテンが形成される。
下面ブラシ回転駆動部55aは、モータを含み、下面ブラシ51による基板Wの洗浄時に下面ブラシ51を回転させる。下面ブラシ昇降駆動部55bは、ステッピングモータまたはエアシリンダを含み、移動支持部55に対して昇降支持部54を昇降させる。下面ブラシ移動駆動部55cは、モータを含み、可動台座32上で移動支持部55をY方向に移動させる。ここで、可動台座32における下側保持装置20の位置は固定されている。そのため、下面ブラシ移動駆動部55cによる移動支持部55のY方向の移動時には、移動支持部55が下側保持装置20に対して相対的に移動する。以下の説明では、可動台座32上で下側保持装置20に最も近づくときの下面洗浄装置50の位置を接近位置と呼び、可動台座32上で下側保持装置20から最も離れたときの下面洗浄装置50の位置を離間位置と呼ぶ。
底面部2aの中央部には、さらにカップ装置60が設けられている。カップ装置60は、カップ61およびカップ駆動部62を含む。カップ61は、平面視で下側保持装置20および台座装置30を取り囲むようにかつ昇降可能に設けられている。図2においては、カップ61が点線で示される。カップ駆動部62は、下面ブラシ51が基板Wの下面におけるどの部分を洗浄するのかに応じてカップ61を下カップ位置と上カップ位置との間で移動させる。下カップ位置はカップ61の上端部が吸着保持部21により吸着保持される基板Wよりも下方にある高さ位置である。また、上カップ位置はカップ61の上端部が吸着保持部21よりも上方にある高さ位置である。
カップ61よりも上方の高さ位置には、平面視で台座装置30を挟んで対向するように一対の上側保持装置10A,10Bが設けられている。上側保持装置10Aは、下チャック11A、上チャック12A、下チャック駆動部13Aおよび上チャック駆動部14Aを含む。上側保持装置10Bは、下チャック11B、上チャック12B、下チャック駆動部13Bおよび上チャック駆動部14Bを含む。
下チャック11A,11Bは、平面視で吸着保持部21の中心を通ってY方向(前後方向)に延びる鉛直面に関して対称に配置され、共通の水平面内でX方向に移動可能に設けられている。下チャック11A,11Bの各々は、基板Wの下面周縁部を基板Wの下方から支持可能な2本の支持片を有する。下チャック駆動部13A,13Bは、下チャック11A,11Bが互いに近づくように、または下チャック11A,11Bが互いに遠ざかるように、下チャック11A,11Bを移動させる。
上チャック12A,12Bは、下チャック11A,11Bと同様に、平面視で吸着保持部21の中心を通ってY方向(前後方向)に延びる鉛直面に関して対称に配置され、共通の水平面内でX方向に移動可能に設けられている。上チャック12A,12Bの各々は、基板Wの外周端部の2つの部分に当接して基板Wの外周端部を保持可能に構成された2本の保持片を有する。上チャック駆動部14A,14Bは、上チャック12A,12Bが互いに近づくように、または上チャック12A,12Bが互いに遠ざかるように、上チャック12A,12Bを移動させる。
図1に示すように、カップ61の一側方においては、平面視で上側保持装置10Bの近傍に位置するように、上面洗浄装置70が設けられている。上面洗浄装置70は、回転支持軸71、アーム72、スプレーノズル73および上面洗浄駆動部74を含む。
回転支持軸71は、底面部2a上で、上下方向に延びるようにかつ昇降可能かつ回転可能に上面洗浄駆動部74により支持される。アーム72は、図2に示すように、上側保持装置10Bよりも上方の位置で、回転支持軸71の上端部から水平方向に延びるように設けられている。アーム72の先端部には、スプレーノズル73が取り付けられている。
スプレーノズル73には、上面洗浄流体供給部75(図3)が接続される。上面洗浄流体供給部75は、スプレーノズル73に洗浄液および気体を供給する。本実施の形態では、スプレーノズル73に供給される洗浄液として純水(DIW)が用いられ、スプレーノズル73に供給される気体として窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。スプレーノズル73は、基板Wの上面の洗浄時に、上面洗浄流体供給部75から供給される洗浄液と気体とを混合して混合流体を生成し、生成された混合流体を下方に噴射する。
上面洗浄駆動部74は、1または複数のパルスモータおよびエアシリンダ等を含み、回転支持軸71を昇降させるとともに、回転支持軸71を回転させる。上記の構成によれば、吸着保持部21により吸着保持されて回転される基板Wの上面上で、スプレーノズル73を円弧状に移動させることにより、基板Wの上面全体を洗浄することができる。
図1に示すように、カップ61の他側方においては、平面視で上側保持装置10Aの近傍に位置するように、端部洗浄装置80が設けられている。端部洗浄装置80は、回転支持軸81、アーム82、ベベルブラシ83およびベベルブラシ駆動部84を含む。
回転支持軸81は、底面部2a上で、上下方向に延びるようにかつ昇降可能かつ回転可能にベベルブラシ駆動部84により支持される。アーム82は、図2に示すように、上側保持装置10Aよりも上方の位置で、回転支持軸81の上端部から水平方向に延びるように設けられている。アーム82の先端部には、下方に向かって突出するようにかつ上下方向の軸の周りで回転可能となるようにベベルブラシ83が設けられている。
ベベルブラシ83は、上半部が逆円錐台形状を有するとともに下半部が円錐台形状を有する。このベベルブラシ83によれば、外周面の上下方向における中央部分で基板Wの外周端部を洗浄することができる。
ベベルブラシ駆動部84は、1または複数のパルスモータおよびエアシリンダ等を含み、回転支持軸81を昇降させるとともに、回転支持軸81を回転させる。上記の構成によれば、吸着保持部21により吸着保持されて回転される基板Wの外周端部にベベルブラシ83の外周面の中央部分を接触させることにより、基板Wの外周端部全体を洗浄することができる。
ここで、ベベルブラシ駆動部84は、さらにアーム82に内蔵されるモータを含む。そのモータは、アーム82の先端部に設けられるベベルブラシ83を上下方向の軸の周りで回転させる。したがって、基板Wの外周端部の洗浄時に、ベベルブラシ83が回転することにより、基板Wの外周端部におけるベベルブラシ83の洗浄力が向上する。
図3は、図1の基板洗浄装置1の制御系統の構成を示すブロック図である。図3の制御部9は、CPU(中央演算処理装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)および記憶装置を含む。RAMは、CPUの作業領域として用いられる。ROMは、システムプログラムを記憶する。記憶装置は、制御プログラムを記憶する。CPUが記憶装置に記憶された基板洗浄プログラムをRAM上で実行することにより基板洗浄装置1の各部の動作が制御される。
図3に示すように、制御部9は、主として、基板洗浄装置1に搬入される基板Wを受け取り、吸着保持部21の上方の位置で保持するために、下チャック駆動部13A,13Bおよび上チャック駆動部14A,14Bを制御する。また、制御部9は、主として、吸着保持部21により基板Wを吸着保持するとともに吸着保持された基板Wを回転させるために、吸着保持駆動部22を制御する。さらに、制御部9は、主として基板Wの上面の洗浄時に、上面から下面への洗浄液の周り込みを防止するためかつ基板Wの下面外側領域を洗浄するために、バックリンス液供給部28を制御する。
また、制御部9は、主として、上側保持装置10A,10Bにより保持される基板Wに対して可動台座32を移動させるために、台座駆動部33を制御する。また、制御部9は、上側保持装置10A,10Bにより保持される基板Wの高さ位置と、吸着保持部21により保持される基板Wの高さ位置との間で基板Wを移動させるために、ピン昇降駆動部43を制御する。
また、制御部9は、基板Wの下面を洗浄するために、下面ブラシ回転駆動部55a、下面ブラシ昇降駆動部55b、下面ブラシ移動駆動部55c、下面洗浄液供給部56および噴出気体供給部57を制御する。また、制御部9は、吸着保持部21により吸着保持された基板Wの洗浄時に基板Wから飛散する洗浄液をカップ61で受け止めるために、カップ駆動部62を制御する。
また、制御部9は、吸着保持部21により吸着保持された基板Wの上面を洗浄するために、上面洗浄駆動部74および上面洗浄流体供給部75を制御する。また、制御部9は、吸着保持部21により吸着保持された基板Wの外周端部を洗浄するために、ベベルブラシ駆動部84を制御する。さらに、制御部9は、基板洗浄装置1における基板Wの搬入時および搬出時にユニット筐体2の搬入搬出口2xを開閉するために、シャッタ駆動部92を制御する。
2.基板洗浄装置1の概略動作
図4~図16は、図1の基板洗浄装置1の概略動作を説明するための模式図である。図4~図16の各々においては、上段に基板洗浄装置1の平面図が示される。また、中段にY方向に沿って見た下側保持装置20およびその周辺部の側面図が示され、下段にX方向に沿って見た下側保持装置20およびその周辺部の側面図が示される。中段の側面図は図1のA-A線側面図に対応し、下段の側面図は図1のB-B線側面図に対応する。なお、基板洗浄装置1における各構成要素の形状および動作状態の理解を容易にするために、上段の平面図と中段および下段の側面図との間では、一部の構成要素の拡縮率が異なる。また、図4~図16では、カップ61が二点鎖線で示されるとともに、基板Wの外形が太い一点鎖線で示される。
図4~図16は、図1の基板洗浄装置1の概略動作を説明するための模式図である。図4~図16の各々においては、上段に基板洗浄装置1の平面図が示される。また、中段にY方向に沿って見た下側保持装置20およびその周辺部の側面図が示され、下段にX方向に沿って見た下側保持装置20およびその周辺部の側面図が示される。中段の側面図は図1のA-A線側面図に対応し、下段の側面図は図1のB-B線側面図に対応する。なお、基板洗浄装置1における各構成要素の形状および動作状態の理解を容易にするために、上段の平面図と中段および下段の側面図との間では、一部の構成要素の拡縮率が異なる。また、図4~図16では、カップ61が二点鎖線で示されるとともに、基板Wの外形が太い一点鎖線で示される。
基板洗浄装置1に基板Wが搬入される前の初期状態においては、開閉装置90のシャッタ91が搬入搬出口2xを閉塞している。また、図1に示されるように、下チャック11A,11Bは、互いの距離が基板Wの直径よりも十分に大きくなる状態で維持されている。また、上チャック12A,12Bも、互いの距離が基板Wの直径よりも十分に大きくなる状態で維持されている。また、台座装置30の可動台座32は、平面視で吸着保持部21の中心がカップ61の中心に位置するように配置されている。可動台座32上で下面洗浄装置50は、接近位置に配置されている。下面洗浄装置50の昇降支持部54は、下面ブラシ51の洗浄面(上端部)が吸着保持部21よりも下方の位置にある。
また、受渡装置40においては、複数の支持ピン41が吸着保持部21よりも下方に位置する状態にある。さらに、カップ装置60においては、カップ61は下カップ位置にある。以下の説明では、平面視におけるカップ61の中心位置を平面基準位置rpと呼ぶ。また、平面視で吸着保持部21の中心が平面基準位置rpにあるときの底面部2a上の可動台座32の位置を第1の水平位置と呼ぶ。
基板洗浄装置1のユニット筐体2内に基板Wが搬入される。具体的には、基板Wの搬入の直前にシャッタ91が搬入搬出口2xを開放する。その後、図4に太い実線の矢印a1で示すように、図示しない基板搬送ロボットのハンド(基板保持部)RHが搬入搬出口2xを通してユニット筐体2内の略中央の位置に基板Wを搬入する。このとき、ハンドRHにより保持される基板Wは、図4に示すように、下チャック11Aおよび上チャック12Aと下チャック11Bおよび上チャック12Bとの間に位置する。
次に、図5に太い実線の矢印a2で示すように、下チャック11A,11Bの複数の支持片が基板Wの下面周縁部の下方に位置するように、下チャック11A,11Bが互いに近づく。この状態で、ハンドRHが下降し、搬入搬出口2xから退出する。それにより、ハンドRHに保持された基板Wの下面周縁部の複数の部分が、下チャック11A,11Bの複数の支持片により支持される。ハンドRHの退出後、シャッタ91は搬入搬出口2xを閉塞する。
次に、図6に太い実線の矢印a3で示すように、上チャック12A,12Bの複数の保持片が基板Wの外周端部に当接するように、上チャック12A,12Bが互いに近づく。上チャック12A,12Bの複数の保持片が基板Wの外周端部の複数の部分に当接することにより、下チャック11A,11Bにより支持された基板Wが上チャック12A,12Bによりさらに保持される。また、図6に太い実線の矢印a4で示すように、吸着保持部21が平面基準位置rpから所定距離ずれるとともに下面ブラシ51の中心が平面基準位置rpに位置するように、可動台座32が第1の水平位置から前方に移動する。それにより、下面ブラシ51の洗浄面が、上チャック12A,12Bにより保持された基板Wの下方の位置で、当該基板Wの下面中央領域に対向する。このとき、底面部2a上に位置する可動台座32の位置を第2の水平位置と呼ぶ。
次に、図7の下段に白抜きの矢印AAで示すように、液ノズル52が、下面ブラシ51の上方に向かって洗浄液を吐出する。液ノズル52から吐出された洗浄液は、基板Wの下面中央領域に衝突する。それにより、基板Wの下面中央領域が洗浄液により湿潤する。液ノズル52から吐出される洗浄液の流量(単位時間当たりに吐出される洗浄液の流量)は、基板Wの下面中央領域に供給された洗浄液が基板Wの外周端部に到達しない程度に定められる。
基板Wの下面中央領域に衝突した洗浄液の大部分は、基板Wの下方に落下する。基板Wの下面中央領域から落下する洗浄液は、下面ブラシ51の洗浄面により受け止められる。それにより、下面ブラシ51の洗浄面が湿潤する。下面ブラシ51の洗浄面が十分に湿潤する程度の洗浄液が液ノズル52から吐出されると、液ノズル52による洗浄液の吐出動作が停止する。
次に、図8に太い実線の矢印a5で示すように、下面ブラシ51の洗浄面が基板Wの下面中央領域に接触するように、昇降支持部54が上昇する。また、図8に太い実線の矢印a6で示すように、洗浄液により湿潤した下面ブラシ51が上下方向の軸の周りで回転(自転)する。それにより、基板Wの下面中央領域に付着する汚染物質が下面ブラシ51により物理的に剥離される。このとき、下面ブラシ51の回転速度は、例えば100rpm以上250rpm以下の範囲内に設定される。下面ブラシ51の回転速度が100rpm以上に設定されることにより、基板Wの下面中央領域を洗浄するために必要とされる汚染の除去能力を確保することができる。また、下面ブラシ51の回転速度が250rpm以下に設定されることにより、基板Wの下面中央領域の洗浄時に、下面ブラシ51から飛散する洗浄液が平面視で基板Wの外縁の範囲内に収まる。
図8の下段には、下面ブラシ51が基板Wの下面に接触する部分の拡大側面図が吹き出し内に示される。その吹き出し内に示されるように、下面ブラシ51が基板Wに接触する状態で、液ノズル52および気体噴出部53は、基板Wの下面に近接する位置に保持される。このとき、液ノズル52から基板Wに、洗浄液は吐出されない。
しかしながら、下面ブラシ51が基板Wに接触する直前、基板Wの下面中央領域および下面ブラシ51の洗浄面は湿潤している。それにより、基板Wの下面中央領域と下面ブラシ51との間に存在する洗浄液の一部は、基板Wの裏面から除去された汚染物質とともに下面ブラシ51の下方に流れるかまたは下面ブラシ51の下方に飛散する。
ここで、昇降支持部54の上面54uは、吸着保持部21から遠ざかる方向において斜め下方に傾斜している。この場合、基板Wの下面から汚染物質を含む洗浄液が昇降支持部54上に落下する場合に、上面54uによって受け止められた洗浄液が吸着保持部21から遠ざかる方向に導かれる。
また、下面ブラシ51による基板Wの下面中央領域の洗浄時には、気体噴出部53が、図8の吹き出し内に白抜きの矢印a52で示すように、下面ブラシ51と吸着保持部21との間の位置で基板Wの下面に向かって気体を噴射する。本実施の形態においては、気体噴出部53は、気体噴射口がX方向に延びるように昇降支持部54上に取り付けられている。この場合、気体噴出部53から基板Wの下面に気体が噴射される際には、下面ブラシ51と吸着保持部21との間でX方向に延びる帯状の気体カーテンが形成される。それにより、下面ブラシ51による基板Wの下面中央領域の洗浄時に、汚染物質を含む洗浄液が吸着保持部21に向かって飛散することが防止される。したがって、下面ブラシ51による基板Wの下面中央領域の洗浄時に、汚染物質を含む洗浄液が吸着保持部21に付着することが防止され、吸着保持部21の吸着面が清浄に保たれる。
なお、図8の例においては、気体噴出部53は、白抜きの矢印a52で示すように、気体噴出部53から下面ブラシ51に向かって斜め上方に気体を噴射するが、本発明はこれに限定されない。気体噴出部53は、気体噴出部53から基板Wの下面に向かってZ方向に沿うように気体を噴射してもよい。
次に、図8の状態で、基板Wの下面中央領域の洗浄が完了すると、下面ブラシ51の回転が停止され、下面ブラシ51の洗浄面が基板Wから所定距離離間するように、昇降支持部54が下降する。このとき、気体噴出部53から基板Wへの気体の噴射は継続される。
その後、図9に太い実線の矢印a7で示すように、吸着保持部21が平面基準位置rpに位置するように、可動台座32が後方に移動する。すなわち、可動台座32は、第2の水平位置から第1の水平位置に移動する。このとき、気体噴出部53から基板Wへの気体の噴射が継続されることにより、基板Wの下面中央領域が気体カーテンにより順次乾燥される。
次に、図10に太い実線の矢印a8で示すように、下面ブラシ51の洗浄面が吸着保持部21の吸着面(上端部)よりも下方に位置するように、昇降支持部54が下降する。また、図10に太い実線の矢印a9で示すように、上チャック12A,12Bの複数の保持片が基板Wの外周端部から離間するように、上チャック12A,12Bが互いに遠ざかる。このとき、基板Wは、下チャック11A,11Bにより支持された状態となる。
その後、図10に太い実線の矢印a10で示すように、複数の支持ピン41の上端部が下チャック11A,11Bよりもわずかに上方に位置するように、ピン連結部材42が上昇する。それにより、下チャック11A,11Bにより支持された基板Wが、複数の支持ピン41により受け取られる。
次に、図11に太い実線の矢印a11で示すように、下チャック11A,11Bが互いに遠ざかる。このとき、下チャック11A,11Bは、平面視で複数の支持ピン41により支持される基板Wに重ならない位置まで移動する。それにより、上側保持装置10A,10Bは、ともに初期状態に戻る。
次に、図12に太い実線の矢印a12で示すように、複数の支持ピン41の上端部が吸着保持部21よりも下方に位置するように、ピン連結部材42が下降する。それにより、複数の支持ピン41上に支持された基板Wが、吸着保持部21により受け取られる。この状態で、吸着保持部21は、基板Wの下面中央領域を吸着保持する。ピン連結部材42の下降と同時かまたはピン連結部材42の下降完了後、図12に太い実線の矢印a13で示すように、カップ61が下カップ位置から上カップ位置まで上昇する。
次に、図13に太い実線の矢印a14で示すように、吸着保持部21が上下方向の軸(吸着保持駆動部22の回転軸の軸心)の周りで回転する。それにより、吸着保持部21に吸着保持された基板Wが水平姿勢で回転する。また、図13の中段に白抜きの矢印ABで示すように、バックリンスノズル29が、基板Wの下面外側領域に向かって洗浄液を吐出する。このとき、基板Wが回転しているので、バックリンスノズル29から吐出された洗浄液は基板Wの下面外側領域全体に広がり、基板Wの外方に飛散する。
次に、上面洗浄装置70の回転支持軸71が回転し、下降する。それにより、図13に太い実線の矢印a15で示すように、スプレーノズル73が基板Wの中心の上方の位置まで移動し、スプレーノズル73と基板Wとの間の距離が予め定められた距離となるように下降する。この状態で、スプレーノズル73は、基板Wの上面に洗浄液と気体との混合流体を噴射する。また、回転支持軸71が回転する。さらに、図13に太い実線の矢印a16で示すように、スプレーノズル73が回転する基板Wの中心から外方に向かって移動する。基板Wの上面全体に混合流体が噴射されることにより、基板Wの上面全体が洗浄される。基板Wの上面の洗浄時に、バックリンスノズル29から基板Wの下面外側領域に供給される洗浄液は、基板Wの上面から基板Wの下面に洗浄液が回り込むことを防止する。
また、スプレーノズル73による基板Wの上面の洗浄時には、端部洗浄装置80の回転支持軸81も回転し、下降する。それにより、図13に太い実線の矢印a17で示すように、ベベルブラシ83が基板Wの外周端部の上方の位置まで移動する。また、ベベルブラシ83の外周面の中央部分が基板Wの外周端部に接触するように下降する。この状態で、ベベルブラシ83が上下方向の軸の周りで回転(自転)する。それにより、基板Wの外周端部に付着する汚染物質がベベルブラシ83により物理的に剥離される。基板Wの外周端部から剥離された汚染物質は、バックリンスノズル29から基板Wに吐出される洗浄液およびスプレーノズル73から基板Wに噴射される混合流体の洗浄液により洗い流される。
さらに、スプレーノズル73による基板Wの上面の洗浄時には、下面ブラシ51の洗浄面が基板Wの下面外側領域に接触するように、昇降支持部54が上昇する。また、図13に太い実線の矢印a18で示すように、下面ブラシ51が上下方向の軸の周りで回転(自転)する。このとき、気体噴出部53は基板Wの下面に向かって気体を噴射する。これにより、吸着保持部21により吸着保持されて回転される基板Wの下面外側領域を全体に渡って下面ブラシ51により洗浄することができる。基板Wの下面外側領域の洗浄時における下面ブラシ51の回転速度は、例えば5rpm以上60rpm以下の範囲内に設定される。
下面ブラシ51の回転方向は、吸着保持部21の回転方向とは逆であってもよい。この場合、基板Wの下面外側領域を効率よく洗浄することができる。本実施の形態では、平面視において、吸着保持部21の回転方向は時計回りであり、下面ブラシ51の回転方向は反時計回りである。また、下面ブラシ51が比較的大型でない場合、図13に太い実線の矢印a19で示すように、移動支持部55が可動台座32上で接近位置と離間位置との間を進退動作されてもよい。この場合でも、吸着保持部21により吸着保持されて回転される基板Wの下面外側領域を全体に渡って下面ブラシ51により洗浄することができる。
次に、基板Wの上面、外周端部および下面外側領域の洗浄が完了すると、スプレーノズル73から基板Wへの混合流体の噴射が停止される。また、図14に太い実線の矢印a20で示すように、スプレーノズル73がカップ61の一側方の位置(初期状態の位置)まで移動する。また、図14に太い実線の矢印a21で示すように、ベベルブラシ83がカップ61の他側方の位置(初期状態の位置)まで移動する。さらに、下面ブラシ51の回転が停止され、下面ブラシ51の洗浄面が基板Wから所定距離離間するように、昇降支持部54が下降する。また、バックリンスノズル29から基板Wへの洗浄液の吐出、および気体噴出部53から基板Wへの気体の噴射が停止される。この状態で、吸着保持部21が高速で回転することにより、基板Wに付着する洗浄液が振り切られ、基板Wの全体が乾燥する。
次に、図15に太い実線の矢印a22で示すように、カップ61が上カップ位置から下カップ位置まで下降する。また、新たな基板Wがユニット筐体2内に搬入されることに備えて、図15に太い実線の矢印a23で示すように、新たな基板Wを支持可能な位置まで下チャック11A,11Bが互いに近づく。
最後に、基板洗浄装置1のユニット筐体2内から基板Wが搬出される。具体的には、基板Wの搬出の直前にシャッタ91が搬入搬出口2xを開放する。その後、図16に太い実線の矢印a24で示すように、図示しない基板搬送ロボットのハンド(基板保持部)RHが搬入搬出口2xを通してユニット筐体2内に進入する。続いて、ハンドRHは、吸着保持部21上の基板Wを受け取り、搬入搬出口2xから退出する。ハンドRHの退出後、シャッタ91は搬入搬出口2xを閉塞する。
3.効果
図17は、図4~図16に示される基板洗浄装置1の一連の動作により得られる本発明の主たる効果を説明するための図である。基板洗浄装置1においては、最初に、上側保持装置10A,10Bにより回転不可能な状態で基板Wが保持される。さらに、上側保持装置10A,10Bにより保持された基板Wの下面中央領域が洗浄される。この洗浄時には、図17の上段に示すように、下面ブラシ51の洗浄面が基板Wの下面中央領域に押し当てられる前に、液ノズル52から基板Wの下面中央領域に所定量の洗浄液が供給される。このとき、下面ブラシ51は、基板Wの下面中央領域の下方に位置する。そのため、基板Wの下面中央領域に供給された洗浄液は、基板Wの下面から下面ブラシ51上に落下する。それにより、下面ブラシ51および基板Wの下面中央領域が湿潤する。
図17は、図4~図16に示される基板洗浄装置1の一連の動作により得られる本発明の主たる効果を説明するための図である。基板洗浄装置1においては、最初に、上側保持装置10A,10Bにより回転不可能な状態で基板Wが保持される。さらに、上側保持装置10A,10Bにより保持された基板Wの下面中央領域が洗浄される。この洗浄時には、図17の上段に示すように、下面ブラシ51の洗浄面が基板Wの下面中央領域に押し当てられる前に、液ノズル52から基板Wの下面中央領域に所定量の洗浄液が供給される。このとき、下面ブラシ51は、基板Wの下面中央領域の下方に位置する。そのため、基板Wの下面中央領域に供給された洗浄液は、基板Wの下面から下面ブラシ51上に落下する。それにより、下面ブラシ51および基板Wの下面中央領域が湿潤する。
その後、図17の中段に示すように、基板Wの下面中央領域に、洗浄液により湿潤した下面ブラシ51が押し当てられる。また、下面ブラシ51が上下方向に延びる軸の周りで回転する。それにより、基板Wの下面中央領域が下面ブラシ51により円滑に洗浄される。
この基板Wの下面中央領域の洗浄時に、基板Wは回転していない。そのため、基板Wの下面中央領域を洗浄している間は、洗浄液が基板Wの外周端部にほとんど到達しない。すなわち、基板Wの下面から基板Wの上面に洗浄液が回り込まない。それにより、基板Wの上面周縁部を保護するために基板Wの上面に洗浄液を供給する必要がない。したがって、基板Wの下面の洗浄に要する洗浄液の量を低減することが可能になる。
基板Wの下面中央領域の洗浄が終了すると、上側保持装置10A,10Bにより保持された基板Wが下側保持装置20に渡される。下側保持装置20は、渡された基板Wを保持し、回転させる。この状態で、基板Wの表面のうち下面中央領域を除く領域、すなわち基板Wの上面、外周端部および下面外側領域が洗浄される。この洗浄時には、図17の下段に示すように、基板Wの上面にスプレーノズル73から洗浄液と気体との混合流体が供給され、スプレーノズル73が基板Wの上面上で走査される。また、基板Wの下面外側領域に2つのバックリンスノズル29から洗浄液が供給される。さらに、基板Wの外周端部にベベルブラシ83が押し当てられ、基板Wの下面外側領域に下面ブラシ51が押し当てられる。
ここで、バックリンスノズル29から基板Wの下面外側領域に供給される洗浄液は、基板Wの上面に供給される洗浄液が基板Wの下面に回り込むことを防止する。それにより、基板Wの下面外側領域を洗浄するための洗浄液の供給と、基板Wの上面に供給される洗浄液が基板Wの下面に回り込むことを防止するためのバックリンスとを個別に行う必要がない。これらの結果、基板Wの上面および裏面を洗浄するために必要な洗浄液の量を低減することができる。
4.下面ブラシ51の好ましい構成例
下面ブラシ51は、ブラシベースに取り付けられた上で、ブラシベースを介して図1の下面ブラシ回転駆動部55aが含むモータの回転軸に取り付けられる。以下の説明では、下面ブラシ51とブラシベースとの接合体をブラシユニットと呼ぶ。
下面ブラシ51は、ブラシベースに取り付けられた上で、ブラシベースを介して図1の下面ブラシ回転駆動部55aが含むモータの回転軸に取り付けられる。以下の説明では、下面ブラシ51とブラシベースとの接合体をブラシユニットと呼ぶ。
図18は、ブラシユニットの好ましい構成例を示す外観斜視図である。図18に示すように、ブラシユニット300は、ブラシベース200上に下面ブラシ51が取り付けられることにより構成される。下面ブラシ51は、上記のようにPVAまたはPTFE等の比較的軟質な樹脂材料により形成されてもよい。ブラシベース200は、例えばPVC(ポリ塩化ビニル)またはPP(ポリプロピレン)等の比較的硬質の樹脂により形成されてもよい。
図19は、図18の下面ブラシ51の外観斜視図である。図20は、図18の下面ブラシ51の平面図である。図19および図20に示すように、下面ブラシ51は、土台部110および洗浄部120,130を含む。土台部110は、円板形状を有する。平面視において、土台部110の幾何学的中心101(図20)が定義される。
洗浄部120,130は、土台部110の上面から上方に突出するように土台部110の上面に形成される。洗浄部120は、土台部110の幾何学的中心101を通って土台部110の径方向に延びるように配置される。洗浄部130は、土台部110の外縁に沿うように配置される。洗浄部130は、洗浄部120の両端と接触してもよい。土台部110の上面に対する洗浄部120,130の突出量は、例えば5mm~6mmである。洗浄部120の幅と洗浄部130の幅とは、等しくてもよいし、異なってもよい。
土台部110には、複数の貫通孔111、複数の貫通孔112および複数の貫通孔113が形成される。各貫通孔111~113は、上下方向に延びる。貫通孔111は、土台部110と図18のブラシベース200とを接続するために用いられ、本例では10個設けられる。具体的には、8個の貫通孔111は、略等角度間隔で土台部110の周縁領域に配置される。2個の貫通孔111は、洗浄部120を挟んで対向するように土台部110の中央領域に配置される。
貫通孔112は、ブラシベース200と、ブラシユニット300を回転させるモータ等とを接続するために用いられ、本例では4個設けられる。4個の貫通孔112は、土台部110の幾何学的中心101を取り囲むように、略等角度間隔で土台部110の中央領域に配置される。貫通孔113は、基板洗浄時の洗浄液を排出するために用いられ、本例では10個設けられる。10個の貫通孔113は、洗浄部130に沿うように、土台部110の周縁領域に規則的に配置される。
ブラシベース200は、下面ブラシ100の土台部110と同様の外形を有する板状部材である。図21は、図18のブラシユニット300の縦断面図である。図21に示すように、ブラシベース200の下面の中央領域には、凹部210が形成される。また、ブラシベース200の下面の周縁領域には、外方に向かって斜め下方に傾斜する傾斜部220が形成される。さらに、ブラシベース200には、複数のねじ孔201、複数の貫通孔202および複数の貫通孔203が形成される。
複数のねじ孔201は、下面ブラシ100の複数の貫通孔111にそれぞれ対応するようにブラシベース200の上面に設けられる。複数の貫通孔202は、上下に延びかつ下面ブラシ100の複数の貫通孔112にそれぞれ対応するように配置される。複数の貫通孔203は、上下に延びかつ下面ブラシ100の複数の貫通孔113にそれぞれ対応するように配置される。
複数のねじ部材310(図18)が、上方から下面ブラシ100の複数の貫通孔111にそれぞれ挿通される。各ねじ部材310の下端部は、ブラシベース200の対応するねじ孔201に取り付けられる。これにより、下面ブラシ100とブラシベース200とが接続され、ブラシユニット300が完成する。ブラシユニット300においては、下面ブラシ100の複数の貫通孔113は、ブラシベース200の複数の貫通孔203にそれぞれ連通する。
上記のように、ブラシユニット300は、下面ブラシ回転駆動部55aのモータの回転軸400に取り付けられる。具体的には、回転軸400の上端部がブラシベース200の凹部210に下方から嵌め込まれる。回転軸400には、ブラシベース200の貫通孔202にそれぞれ対応する複数のねじ孔401が形成される。複数のねじ部材320(図18)が、上方から下面ブラシ100の複数の貫通孔112にそれぞれ挿通される。各ねじ部材320の下端部は、ブラシベース200の対応する貫通孔202を通して、回転軸400の対応するねじ孔401に取り付けられる。
図18のブラシユニット300においては、例えば下面ブラシ51上に洗浄液が供給されると、その洗浄液の一部が洗浄部130の内側の領域に一時的に貯留される。貯留された洗浄液は、緩やかに複数の貫通孔を通じて下方に排出される。そのため、上記のブラシユニット300によれば、基板Wの下面中央領域の洗浄開始直前に、下面ブラシ51の洗浄部130の内側の領域に所定量の洗浄液を貯留しておくことができる。それにより、基板Wの下面に洗浄液が供給されない基板Wの下面中央領域の洗浄時にも、下面ブラシ51の洗浄部130に貯留された洗浄液により基板Wの下面中央領域に付着する汚染物質が円滑に除去される。
また、図18のブラシユニット300においては、土台部110の幾何学的中心101を通って土台部110の径方向に延びるように洗浄部120が配置される。それにより、土台部110上に洗浄部130のみが形成された構成に比べて、基板Wに対する下面ブラシ51の接触面積が増加する。それにより、基板Wの下面について、より高い洗浄力を得ることができる。
なお、下面ブラシ51は、図19の洗浄部120,130のうち洗浄部120を含まない構成を有してもよい。この場合においても、基板Wの下面中央領域の洗浄時には、洗浄液が供給されない状態であっても、下面ブラシ51の洗浄部130に貯留された洗浄液により基板Wの下面中央領域が円滑に洗浄される。
5.他の実施の形態
(1)上記実施の形態に係る基板洗浄装置1においては、下面ブラシ51による基板Wの下面中央領域および下面外側領域の洗浄時に、基板Wの下面に押圧された下面ブラシ51が上下方向の軸の周りで回転するが、本発明はこれに限定されない。下面ブラシ51は、上下方向の軸の周りで回転する代わりに、基板Wの下面上を直線状または円弧状に移動または往復移動することにより、基板Wの下面中央領域および下面外側領域を洗浄してもよい。
(1)上記実施の形態に係る基板洗浄装置1においては、下面ブラシ51による基板Wの下面中央領域および下面外側領域の洗浄時に、基板Wの下面に押圧された下面ブラシ51が上下方向の軸の周りで回転するが、本発明はこれに限定されない。下面ブラシ51は、上下方向の軸の周りで回転する代わりに、基板Wの下面上を直線状または円弧状に移動または往復移動することにより、基板Wの下面中央領域および下面外側領域を洗浄してもよい。
(2)上記実施の形態に係る基板洗浄装置1においては、下面洗浄装置50の2つの液ノズル52は、下面ブラシ51の上方に向けて洗浄液を吐出するが、本発明はこれに限定されない。液ノズル52は、下面ブラシ51の洗浄面に向けて直接的に洗浄液を吐出可能に構成されてもよい。この場合、基板Wの下面中央領域の洗浄時には、下面ブラシ51が基板Wの下方に移動する前に、予め液ノズル52から下面ブラシ51に洗浄液が供給される。それにより、湿潤した下面ブラシ51により基板Wの下面中央領域が洗浄される。
なお、上記の構成によれば、基板Wの下面の洗浄が行われていない状態で下面ブラシ51に洗浄液を吐出することにより、下面ブラシ51を洗浄することができる。また、基板Wの下面の洗浄が行われていない状態で下面ブラシ51に洗浄液を吐出することにより、下面ブラシ51の乾燥を防止することができる。
(3)上記実施の形態に係る基板洗浄装置1においては、基板Wの洗浄に用いられる洗浄液として純水が用いられるが、本発明はこれに限定されない。基板Wの洗浄に用いられる洗浄液としては、純水(DIW)等のリンス液の他、アンモニア過酸化水素(SC1)、塩酸過酸化水素(SC2)、硫酸過酸化水素(SPM)、硫酸加水またはフッ酸等の薬液を用いてもよい。
さらに、バックリンスノズル29から吐出される洗浄液と、液ノズル52から吐出される洗浄液と、スプレーノズル73から吐出される混合流体に含まれる洗浄液とは、同じであってもよいし、互いに異なる種類の洗浄液であってもよい。基板洗浄装置1において複数種類の洗浄液が用いられる場合、それらの洗浄液は、リンス液を含んでもよいし、薬液を含んでもよいし、リンス液および薬液を含んでもよい。
(4)上記実施の形態において、上側保持装置10A,10Bにおいて基板Wの下面中央領域の洗浄が実行された後に、下側保持装置20において基板Wの下面外側領域の洗浄が実行されるが、実施の形態はこれに限定されない。下側保持装置20において基板Wの下面外側領域の洗浄が実行された後に、上側保持装置10A,10Bにおいて基板Wの下面中央領域の洗浄が実行されてもよい。
(5)上記実施の形態において、スプレーノズル73は、平面視において、基板Wの中心から外周端部に向かって走査されることにより基板Wの上面を洗浄するが、実施の形態はこれに限定されない。スプレーノズル73は、平面視において、基板Wの外周端部から基板Wの中心に向かって走査されることにより基板Wの上面を洗浄してもよい。また、基板Wの上面は混合流体を噴射するスプレーノズル73を用いて洗浄されるが、実施の形態はこれに限定されない。基板Wの上面は、ブラシを用いて洗浄されてもよいし、洗浄液を吐出する洗浄液ノズルを用いて洗浄されてもよい。
(6)上記実施の形態において、基板洗浄装置1は制御部9を含むが、実施の形態はこれに限定されない。基板洗浄装置1が外部の情報処理装置により制御可能に構成されている場合には、基板洗浄装置1は制御部9を含まなくてもよい。
6.請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
上記実施の形態においては、基板Wが基板の例であり、基板洗浄装置1が基板洗浄装置の例であり、上側保持装置10A,10Bが第1の基板保持部の例であり、下面ブラシ51が洗浄ブラシおよび下面ブラシの例であり、下面ブラシ回転駆動部55a、下面ブラシ昇降駆動部55bおよび下面ブラシ移動駆動部55cがブラシ駆動部の例であり、制御部9が制御部の例である。
また、液ノズル52および下面洗浄液供給部56が第1の下面液供給部の例であり、下側保持装置20の吸着保持部21が第2の基板保持部の例であり、スプレーノズル73および上面洗浄流体供給部75が上面液供給部の例であり、バックリンス液供給部28およびバックリンスノズル29が第2の下面液供給部の例である。
さらに、ブラシベース200の上面が平坦面の例であり、ブラシベース200が土台部の例であり、洗浄部130が第1の洗浄部の例であり、幾何学的中心101が幾何学的中心の例であり、洗浄部120が第2の洗浄部の例である。
1…基板洗浄装置,2…ユニット筐体,2a…底面部,2b~2e…側壁部,2x…搬入搬出口,9…制御部,10A,10B…上側保持装置,11A,11B…下チャック,12A,12B…上チャック,13A,13B…下チャック駆動部,14A,14B…上チャック駆動部,20…下側保持装置,21…吸着保持部,22…吸着保持駆動部,28…バックリンス液供給部,29…バックリンスノズル,30…台座装置,31…リニアガイド,32…可動台座,33…台座駆動部,40…受渡装置,41…支持ピン,42…ピン連結部材,43…ピン昇降駆動部,50…下面洗浄装置,51…下面ブラシ,52…液ノズル,53…気体噴出部,54…昇降支持部,54u…上面,55…移動支持部,55a…下面ブラシ回転駆動部,55b…下面ブラシ昇降駆動部,55c…下面ブラシ移動駆動部,56…下面洗浄液供給部,57…噴出気体供給部,60…カップ装置,61…カップ,62…カップ駆動部,70…上面洗浄装置,71,81…回転支持軸,72,82…アーム,73…スプレーノズル,74…上面洗浄駆動部,75…上面洗浄流体供給部,80…端部洗浄装置,83…ベベルブラシ,84…ベベルブラシ駆動部,90…開閉装置,91…シャッタ,92…シャッタ駆動部,101…幾何学的中心,110…土台部,111,112,113,202,203…貫通孔,120,130…洗浄部,200…ブラシベース,201,401…ねじ孔,210…凹部,300…ブラシユニット,310,320…ねじ部材,400…回転軸,rp…平面基準位置,W…基板
Claims (10)
- 洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄装置であって、
基板の外周端部の複数の部分に当接することにより、基板を回転させることなく水平姿勢で保持する第1の基板保持部と、
基板の前記下面に接触可能に構成された洗浄ブラシと、
前記第1の基板保持部により保持された基板の前記下面に前記洗浄ブラシを押し当てるとともに、前記第1の基板保持部により保持された基板に対して前記洗浄ブラシを相対的に移動させることが可能に構成されたブラシ駆動部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した前記洗浄ブラシが基板の下面中央領域に押し当てられつつ前記洗浄ブラシが基板の前記下面中央領域上を移動するように、前記第1の基板保持部および前記ブラシ駆動部を制御する、基板洗浄装置。 - 前記第1の基板保持部により保持される基板の前記下面中央領域に洗浄液を供給する第1の下面液供給部をさらに備え、
前記制御部は、基板の前記下面中央領域に前記洗浄ブラシが押し当てられる前に、前記第1の基板保持部により保持される基板の前記下面中央領域の下方に前記洗浄ブラシが位置する状態で前記下面中央領域に洗浄液が供給されるように、前記ブラシ駆動部および前記第1の下面液供給部を制御する、請求項1記載の基板洗浄装置。 - 基板の前記下面中央領域を吸着することにより基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させる第2の基板保持部と、
前記第2の基板保持部により保持された基板の前記上面に洗浄液を供給する上面液供給部と、
前記第2の基板保持部により保持された基板の前記下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給する第2の下面液供給部とをさらに備え、
前記ブラシ駆動部は、前記第2の基板保持部により保持された基板の前記下面外側領域に前記洗浄ブラシをさらに押し当てることが可能に構成され、
前記制御部は、前記第2の基板保持部により回転する基板の前記上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の前記下面外側領域に洗浄液が供給されつつ、前記洗浄ブラシが基板の前記下面外側領域に押し当てられるように、前記第2の基板保持部、前記上面液供給部、前記第2の下面液供給部および前記ブラシ駆動部を制御する、請求項1または2記載の基板洗浄装置。 - 前記洗浄ブラシは、基板の前記下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、
前記下面ブラシは、
上方を向く平坦面を有する土台部と、
前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ前記土台部の外縁に沿うように前記土台部の前記平坦面に設けられる第1の洗浄部と含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の基板洗浄装置。 - 前記下面ブラシは、
前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ平面視における前記土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるよう前記土台部の前記平坦面に設けられる第2の洗浄部をさらに含む、請求項4記載の基板洗浄装置。 - 洗浄液を用いて基板の上面および下面を洗浄する基板洗浄方法であって、
基板の外周端部の複数の部分に当接する第1の基板保持部を用いて基板を回転させることなく水平姿勢で保持するステップと、
基板の前記下面に接触可能に構成された洗浄ブラシを、前記第1の基板保持部により保持された基板の前記下面に押し当てるとともに、前記第1の基板保持部により保持された基板に対して前記洗浄ブラシを相対的に移動させるステップとを含み、
前記洗浄ブラシを基板の前記下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、基板に洗浄液が供給されない状態で、洗浄液により湿潤した前記洗浄ブラシを、基板の下面中央領域に押し当てつつ基板の前記下面中央領域上で移動させることを含む、基板洗浄方法。 - 基板の前記下面中央領域に前記洗浄ブラシが押し当てられる前に、前記第1の基板保持部により保持される基板の前記下面中央領域の下方に前記洗浄ブラシが位置する状態で、前記下面中央領域に洗浄液を供給するステップをさらに含む、請求項6記載の基板洗浄方法。
- 基板の前記下面中央領域を吸着する第2の基板保持部を用いて基板を水平姿勢で保持しつつ上下方向に延びる軸の周りで回転させるステップと、
前記第2の基板保持部により保持されて回転する基板の前記上面に洗浄液を供給するステップと、
前記基板の前記上面に洗浄液が供給された状態で、前記第2の基板保持部により保持されて回転する基板の前記下面中央領域を取り囲む下面外側領域に洗浄液を供給するステップとをさらに備え、
前記洗浄ブラシを基板の前記下面に押し当てるとともに基板に相対的に移動させるステップは、前記第2の基板保持部により回転する基板の前記上面に洗浄液が供給されるとともに当該基板の前記下面外側領域に洗浄液が供給された状態で、前記洗浄ブラシを基板の前記下面外側領域に押し当てつつ基板の前記下面外側領域上で移動させることを含む、請求項6または7記載の基板洗浄方法。 - 前記洗浄ブラシは、基板の前記下面の洗浄に用いられる下面ブラシであり、
前記下面ブラシは、
上方を向く平坦面を有する土台部と、
前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ前記土台部の外縁に沿うように前記土台部の前記平坦面に設けられる第1の洗浄部とを含む、請求項6~8のいずれか一項に記載の基板洗浄方法。 - 前記下面ブラシは、
前記土台部の前記平坦面から上方に突出しかつ平面視における前記土台部の幾何学的中心を通って一方向に延びるよう前記土台部の前記平坦面に設けられる第2の洗浄部をさらに含む、請求項9記載の基板洗浄方法。
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