JPH07297159A - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型基板においても基板角部の損傷を少なく
して高速回転させながら基板両面の良好な洗浄を行う。 【構成】 この基板洗浄装置は、基板の下面を吸着して
基板を水平に保持する回転自在な吸着保持部１と、吸着
保持部１の上方に配置され基板の角部を持する回転自在
な機械式保持部２と、基板の両主面に洗浄液を供給する
洗浄液供給部３，４とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基板洗浄装置及び基板
洗浄方法、特に基板を回転させながら基板の両主面を洗
浄する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ、液晶用ガラス角型基板、
カラーフィルタ用基板等の基板に純水等の洗浄液を供給
して基板の洗浄処理を行うために回転式基板洗浄装置が
用いられる。従来の回転式基板洗浄装置は、基板を水平
に保持するとともに回転可能なスピンチャックと、スピ
ンチャックに保持された基板に対して洗浄液を供給する
洗浄液噴出ノズルとを有している。このような装置で
は、スピンチャックに基板を保持させて回転させながら
基板表面に噴出ノズルから洗浄液を供給し、基板表面の
洗浄を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の回転式基板
洗浄装置においては、スピンチャックに角型の基板を保
持する場合、スピンチャック上面に設けられた複数の支
持ピン上に基板を載置し、さらに基板の４つの角部近傍
をそれぞれ１対の位置決めピンで支持するようにしてい
る。

【０００４】しかし、基板が大型化した場合には、基板
の角部近傍を位置決めピンで保持しつつ高速回転させる
と、基板角部近傍に大きな力が加わり、基板角部が破損
する場合がある。そこで、基板下面中央部を真空吸着し
て高速回転させながら洗浄する装置も提案されている
が、基板下面を真空吸着により保持する場合には、基板
下面の被吸着部を洗浄することができないという問題が
ある。

【０００５】本発明の目的は、基板を損傷させることな
く基板の両面を良好に洗浄できる基板洗浄装置及び基板
洗浄方法を提供することにある。本発明のさらなる目的
は、簡単な構成で基板を損傷させることなく基板の両面
を良好に洗浄できる基板洗浄装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る基板洗浄装
置は、基板を回転させながら基板の上面及び下面を洗浄
する装置であり、吸着保持手段と側端保持手段と洗浄液
供給手段とを備えている。吸着保持手段は、基板の下面
を吸着して基板を保持するとともに回転自在である。側
端保持手段は吸着保持手段の上方に配置され、基板の側
端に係止して基板を保持するとともに回転自在である。
洗浄液供給手段は基板の上面及び下面に洗浄液を供給す
る手段である。

【０００７】側端保持手段は、基板を支持するための複
数の支持ピンを上面に有する回転台と、回転台の上方に
昇降自在に配置され複数の支持ピン上に支持された基板
の側端を回転台に対して位置決めする昇降部材とを有し
ているのが好ましい。回転台には位置決め用の複数の係
止部が形成されており、昇降部材は係止部に係止する位
置決め部を有し、位置決め部が係止部に係止した状態で
回転台とともに回転可能である。

【０００８】吸着保持手段は、上部に吸着保持面を有し
回転台の中央部に配置された回転自在な吸着台を含み、
吸着台は、吸着保持面が複数の支持ピンの上端より上方
に位置する吸着位置と、吸着保持面が複数の支持ピンの
上端より下方に位置する退避位置とを取り得るように昇
降自在であるのが好ましい。洗浄液供給手段は、側端保
持手段に保持された基板の下面に洗浄液を供給する第１
洗浄液供給ノズルと、吸着保持手段に保持された基板の
上面に洗浄液を供給する第２洗浄液供給ノズルとを有し
ているのが好ましい。

【０００９】また、基板下面に向けて気体を供給するこ
とにより基板を乾燥させる基板乾燥手段をさらに備えて
いるのが好ましい。本発明に係る基板洗浄方法は、基板
を回転させながら基板の両主面を洗浄する方法であり、
側端保持工程と下面洗浄工程と吸着保持工程と上面洗浄
工程とを含んでいる。側端保持工程は、基板の側端に係
止して基板を保持する。下面洗浄工程は基板を保持した
状態で基板を回転させながら基板の下面を洗浄する。吸
着保持工程は下面洗浄工程の後に基板の下面を吸着保持
する。上面洗浄工程は基板の下面を吸着保持した状態で
基板を回転させながら基板の上面を洗浄する。

【００１０】前記下面洗浄工程の回転速度は上面洗浄工
程の回転速度より低速であるのが好ましい。また前記下
面洗浄工程と吸着保持工程との間に、基板下面を乾燥さ
せる乾燥工程をさらに含んでいるのが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明に係る基板洗浄装置では、吸着保持手段
によって基板の下面が吸着され基板が水平に保持され
る。また吸着保持手段の上方に配置された側端保持手段
によって基板が機械的に保持される。これらの保持手段
によって保持された基板に対して、洗浄液供給手段から
洗浄液が供給され、基板の上面及び下面が洗浄される。

【００１２】ここでは、たとえば側端保持手段によって
基板の側端を保持し、この状態で基板を回転させながら
洗浄液供給手段によって基板の下面に洗浄液を供給し基
板の下面を洗浄する。この基板の側端を保持した状態で
の回転速度は比較的低速とする。次に、基板の下面を吸
着保持手段によって吸着保持し、この状態で基板を回転
させながら基板上面に洗浄液を供給し、基板上面を洗浄
する。この場合の回転速度は、比較的高速とする。この
ような洗浄処理では、基板の側端を保持して洗浄するこ
とにより基板下面が良好に洗浄され、また吸着保持手段
によって高速回転させながら基板上面を洗浄するので良
好な洗浄が行われる。また基板を高速回転させる場合に
は吸着保持手段によって吸着しているので、基板の角部
等に力が作用せず、基板の破損を防止できる。

【００１３】前記側端保持手段が、複数の支持ピンを上
面に有する回転台と、基板の側端を回転台に対して位置
決めする昇降部材とを有している場合は、基板が複数の
支持ピン上に載置された状態で昇降部材によって上方か
ら位置決め保持される。ここでは、基板下面が良好に洗
浄できる。前記回転台に複数の係止部が形成されてお
り、昇降部材が係止部に係止する位置決め部を有してい
る場合は、昇降部材の位置決め部が回転台の係止部に係
止した状態で基板の位置決めがなされる。このようして
位置決めがなされた後、昇降部材は回転台とともに回転
する。ここでは、回転台の係止部を利用して昇降部材の
一部によって基板の位置決めが可能となり、簡単な構成
で位置決めできる。

【００１４】前記吸着保持手段が回転自在な吸着台を含
み、この吸着台が上方の吸着位置と下方の退避位置とを
取り得る場合は、吸着台を昇降させるだけで保持の仕方
を変更でき、簡単な構成で２通りの保持が可能となる。
前記洗浄液供給手段が、基板の下面に洗浄液を供給する
第１洗浄液供給ノズルと、基板の上面に洗浄液を供給す
る第２洗浄液供給ノズルとを有している場合は、基板の
両面をそれぞれ良好に洗浄できる。

【００１５】基板下面に気体を供給する基板乾燥手段を
さらに備えた場合は、吸着時に真空排気系に洗浄液が侵
入するのを抑えることができる。本発明に係る基板洗浄
方法では、基板の側端を保持し、この状態で基板を回転
させながら基板の下面を洗浄する。下面洗浄が終了すれ
ば基板の下面を吸着保持し、この状態で基板を回転させ
ながら基板の上面を洗浄する。

【００１６】ここでは、下面洗浄を行う場合には基板の
側端を保持した状態で行うので、基板下面を良好に洗浄
できる。また基板上面の洗浄をする場合には吸着保持し
た状態で行うので、回転速度を高速にしても基板角部等
が損傷するのを避けることができる。下面洗浄を行う際
の基板の回転速度を上面洗浄する場合の回転速度より低
速とした場合には、基板角部に作用する力を小さくで
き、基板角部等の損傷が少なくなる。

【００１７】また下面洗浄と吸着保持工程との間に基板
下面を乾燥させる工程を含む場合には、真空排気系に洗
浄液が吸入されるのを抑えられる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の一実施例による基板洗浄装置
を示している。図において、この基板洗浄装置は、基板
の下面を真空吸着して基板を水平に保持する吸着保持部
１と、吸着保持部１の上方に配置された機械式保持部２
と、基板上面に洗浄液を供給する上部洗浄液供給ノズル
３と、基板下面に洗浄液を供給する下部洗浄液供給部４
とを有している。

【００１９】吸着保持部１は、図２に示すように、回転
台１０と、回転台１０の中心部に所定の範囲で昇降自在
に配置された吸着台１１と、回転台１０及び吸着台１１
を回転させるための回転駆動機構１２と、吸着台１１を
昇降させるための昇降駆動機構１３とを有している。回
転台１０の上面には複数の支持ピン１５が配置されてお
り、基板はこの複数の支持ピン１５上に載置される。ま
た回転台１０の上面において、基板の四隅に対応する部
分には、係止部材１６が配置されている。回転台１０の
下面にはフランジ１７が固定されており、フランジ１７
の下面には下方に延びる円筒部材１８が固定されてい
る。円筒部材１８は、軸受１９によって支持部材２０に
回転自在に支持されている。

【００２０】吸着台１１には複数の吸着孔１１ａが形成
されている。吸着台１１の下面には回転軸２５が固定さ
れている。回転軸２５は円筒部材１８内部を貫通して下
方に延びており、円筒部材１８とスプライン嵌合してい
る。このため、円筒部材１８と回転軸２５とは、相対的
に上下移動が可能であり、かつ相対回転が不能となって
いる。回転軸２５の中心部には貫通孔２６が形成されて
いる。貫通孔２６は、回転軸２５の下端に固定されたロ
ータリージョイント２７を介して配管２８に接続されて
いる。配管２８には、切り換え弁２９，３０，３１が設
けられている。これにより、貫通孔２６には、配管２
８、切り換え弁２９及び切り換え弁３０を介して純水ま
たは窒素ガスが供給され、また貫通孔２６は配管２８及
び切り換え弁２９，３１を介してアスピレータまたは真
空排気系に接続される。

【００２１】回転駆動機構１２は、円筒部材１８の下端
外周に固定された第１プーリ３５と、モータ３６と、モ
ータ３６の出力軸に固定された第２プーリ３７と、第１
プーリ３５及び第２プーリ３７に架け渡されたベルト３
８とを有している。また昇降駆動機構１３は、回転軸２
５の下端に係合する係合プレート４０と、係合プレート
４０を昇降させるためのエアシリンダ４１とを有してい
る。係合プレート４０の他端にはガイドロッド４２が固
定されており、このガイドロッド４２はガイド筒４３に
案内されている。

【００２２】機械式保持部２は、図１及び図２で示すよ
うに、上部保持プレート５０と、上部保持プレート５０
を昇降させるための昇降駆動機構５１と、上部保持プレ
ート５０を基板と対向する保持位置と基板と対向しない
退避位置とに移動させるための旋回機構５２とを有して
いる。上部保持プレート５０は、回転台１０の上面に設
けられた係止部材１６に対応する位置に突起部５０ａを
有している。この突起部５０ａは係止部材１６の凹部に
係止可能であり、この状態では回転台１０の複数の支持
ピン１５に支持された基板を所定の位置に位置決めして
固定保持することが可能である。上部保持プレート５０
は連結ロッド５５の下端に回転自在に支持されている。
連結ロッド５５の上端には旋回アーム５６が設けられて
おり、旋回アーム５６の基端はアーム支持軸５７の上端
に固定されている。アーム支持軸５７は支持台５８に対
して昇降及び旋回自在に支持されている。昇降駆動機構
５１はエアシリンダ６０を有しており、エアシリンダ６
０のシリンダロッド６１の上端がアーム支持軸５７の下
端に当接可能となっている。アーム支持軸５７の下部に
は外筒部材６２が設けられており、この外筒部材６２に
回転駆動機構５２が連結されている。回転駆動機構５２
は、外筒部材６２の外周に固定された第３プーリ６３
と、モータ６４と、モータ６４の出力軸に固定された第
２プーリ６５と、この第２プーリ６５と第１プーリ６３
とに架け渡されたベルト６６とを有している。

【００２３】下部洗浄液供給部４は、吸着台１１に洗浄
液（純水）を供給する貫通孔２６及び吸着孔１１ａを含
む中央部供給部と、回転台１０の外周側下部に配置され
た洗浄液供給ノズル７０とを含んでいる。なお、回転台
１０には、洗浄液供給ノズル７０からの洗浄液が基板下
面に到達するように、図３に示すような開口１０ａが形
成されている。

【００２４】次に、本装置の動作を説明しながら図４に
示す製造工程図にしたがって洗浄方法を説明する。ま
ず、工程Ｐ１では基板が本装置内に搬入される。基板
は、回転台１０上面の複数の支持ピン１５上に載置され
る。ここで、この状態ではエアシリンダ４１のロッドは
突出しており、吸着台１１は下降し、フランジ１７内に
収容された退避位置に位置している。退避位置では、吸
着台１１の吸着面は支持ピン１５の上端より下方に位置
している。この状態で、工程Ｐ２に移行し、基板の側端
を機械式保持部２によって保持する。ここでは、回転駆
動機構５２によってアーム支持軸５７を旋回させ、上部
保持プレート５０を退避位置から基板と対向する保持位
置に位置させる。このとき昇降駆動機構５１のシリンダ
ロッド６１は突出している。上部保持プレート５０を基
板と対向する保持位置に位置させた後、昇降駆動機構５
１のシリンダロッド６１を後退させる。これにより、ア
ーム支持軸５７が下降し、上部保持プレート５０も下降
する。そして上部保持プレート５０の突起部５０ａが回
転台１０の係止部材６０に係止する。突起部５０ａが係
止部材１６に係止した状態では、基板の四隅がそれぞれ
突起部５０ａと当接して位置決め保持される。

【００２５】このようにして機械式保持部２によって基
板が保持された状態では、回転台１０及び吸着台１１と
基板下面との間には所定の隙間が形成されている。この
状態で工程Ｐ３に移行し、回転及び基板下面の洗浄を行
う。すなわち、モータ３６を回転させることによって円
筒部材１８を介して回転台１０及び吸着台１１を回転さ
せる。ここでの回転は比較的低速回転とする。このと
き、上部保持プレート５０は連結ロッド５５に対して回
転自在であるので、上部保持プレート５０も回転台１０
とともに回転する。この回転の際に、配管２８及び貫通
孔２６を介して純水を供給する。これにより、吸着台１
１の吸着孔１１ａから洗浄液が基板の中心部に供給され
る。供給された洗浄液は回転によって基板の外周方向に
移動し、基板の全面が洗浄される。なお、この洗浄工程
では下部洗浄液ノズル７０からも洗浄液が供給されてお
り、回転台１０の開口１０ａを通して基板の下面が洗浄
される。

【００２６】下面洗浄が終了すれば、工程Ｐ４に移行し
て乾燥を行う。この乾燥工程では、配管２８及び貫通孔
２６を介した基板下面への純水の供給を止めるとともに
下部洗浄液ノズル７０からの洗浄液の供給をも止め、か
つ基板の回転を継続させたままで切り換え弁３０を切り
換え、配管２８及び貫通孔２６を介して基板下面に窒素
ガスを供給して基板下面を乾燥させる。これにより基板
表面に付着した洗浄液が乾燥される。

【００２７】乾燥工程が終了すれば、昇降駆動機構５１
のシリンダロッド６１を突出させる。これにより、上部
保持プレート５０が上昇させられ、基板から離れる。そ
して回転駆動機構５２によってアーム５６を旋回させ、
上部保持プレート５０を基板と対向しない退避位置に移
動させる。次に、工程Ｐ５において基板の吸着保持を行
う。すなわち、昇降駆動機構１３によって回転軸２５及
び吸着台１１を上昇させる。これにより吸着台１１の吸
着面は複数の支持ピン１５の上端よりもさらに上昇し、
基板が支持ピン１５から持ち上げられる。この状態で貫
通孔２６及び配管２８を真空排気系に接続し、真空排気
する。これにより基板は吸着台１１上に真空吸着され
る。そして前述と同様に回転駆動機構１２によって吸着
台１１を回転させ、上部洗浄液供給ノズル３から基板の
中心部に向かって洗浄液を供給する。洗浄液は基板の回
転によって基板外周側に移動し、基板上面の全面が洗浄
される。この場合の回転は、下面洗浄時の回転速度に比
例して高速回転とする。

【００２８】上面洗浄が終了すれば、工程Ｐ７に移行す
る。工程Ｐ７では、洗浄液の供給を止め、回転を続け
る。これにより基板に付着した洗浄液が乾燥される。乾
燥工程が終了すれば工程Ｐ８において基板を本装置から
搬出し洗浄工程を終了する。このような実施例では、基
板の下面洗浄を行う際には機械式保持部２によって基板
を保持し、低速で回転させながら下面の洗浄を行うの
で、大型の基板を洗浄する場合にも基板の角部を損傷さ
せることなく良好に下面洗浄を行うことができる。ま
た、基板の上面洗浄を行う場合には真空吸着によって保
持し高速回転させながら洗浄を行うので、前記同様に基
板角部を損傷させることなく上面を良好に洗浄すること
ができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明に係る基板洗浄装置
及び方法では、側端保持手段によって基板の側端を機械
的に保持し、基板下面を良好に洗浄できる。また、吸着
保持手段によって基板下面を吸着保持し、基板上面を洗
浄するので、洗浄時に基板を高速回転させても基板の損
傷を防止できる。

【００３０】前記側端保持手段が、複数の支持ピンを上
面に有する回転台と、基板の側端を回転台に対して位置
決めする昇降部材とを有している場合は、基板が複数の
支持ピン上に載置された状態で昇降部材によって上方か
ら位置決めできるので、基板下面が良好に洗浄できる。
前記回転台に複数の係止部が形成されており、昇降部材
が係止部に係止する位置決め部を有している場合は、回
転台の係止部を利用して昇降部材の一部によって基板の
位置決めが可能となり、簡単な構成で位置決めできる。

【００３１】前記吸着保持手段が回転自在な吸着台を含
み、この吸着台が上方の吸着位置と下方の退避位置とを
取り得る場合は、吸着台を昇降させるだけで保持の仕方
を変更でき、簡単な構成で２通りの保持が可能となる。
前記洗浄液供給手段が、基板の下面に洗浄液を供給する
第１洗浄液供給ノズルと、基板の上面に洗浄液を供給す
る第２洗浄液供給ノズルとを有している場合は、基板の
両面をそれぞれ良好に洗浄できる。

【００３２】基板下面に向けて気体を供給し基板を乾燥
させる基板乾燥手段をさらに備えている場合は、吸着時
に真空排気系に侵入する洗浄液を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による基板洗浄装置の縦断面
概略構成図。

【図２】基板保持部及びその駆動機構の縦断面構成図。

【図３】回転台及び吸着台の平面図。

【図４】基板洗浄の工程図。

【符号の説明】

１ 吸着保持部 ２ 機械式保持部 ３，４ 洗浄液供給部 １０ 回転台 １１ 吸着台 １２ 回転駆動機構 １５ 支持ピン

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を水平に保持して回転させながら基板
   の上面及び下面を洗浄する基板洗浄装置であって、 前記基板の下面を吸着して保持する回転自在な吸着保持
   手段と、 前記吸着保持手段の上方に配置され、前記基板の側端を
   係止して基板を保持する回転自在な側端保持手段と、 前記基板の上面及び下面に向けてそれぞれ洗浄液を供給
   する洗浄液供給手段と、を備えた基板洗浄装置。
2. 【請求項２】前記側端保持手段は、前記基板を支持する
   ための複数の支持ピンを上面に有する回転台と、前記回
   転台の上方に昇降自在に配置され前記複数の支持ピン上
   に支持された基板の側端を前記回転台に対して位置決め
   する昇降部材とを有している、請求項１に記載の基板洗
   浄装置。
3. 【請求項３】前記回転台には位置決め用の複数の係止部
   が形成されており、 前記昇降部材は前記係止部に係止する位置決め部を有
   し、前記位置決め部が前記係止部に係止した状態で前記
   回転台ととともに回転可能である、請求項２に記載の基
   板洗浄装置。
4. 【請求項４】前記吸着保持手段は、上部に吸着保持面を
   有し前記回転台の中央部に配置された回転自在な吸着台
   を含み、 前記吸着台は、前記吸着保持面が前記複数の支持ピンの
   上端より上方に位置する吸着位置と、前記吸着保持面が
   前記複数の支持ピンの上端より下方に位置する退避位置
   とを取り得るように昇降自在である、請求項２又は３に
   記載の基板洗浄装置。
5. 【請求項５】前記洗浄液供給手段は、前記側端保持手段
   に保持された基板の下面に洗浄液を供給する第１洗浄液
   供給ノズルと、前記吸着保持手段に保持された基板の上
   面に洗浄液を供給する第２洗浄液供給ノズルとを有して
   いる、請求項１ないし４のいずれかに記載の基板洗浄装
   置。
6. 【請求項６】前記基板下面に向けて気体を供給すること
   により基板を乾燥させる基板乾燥手段をさらに備えた、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の基板洗浄装置。
7. 【請求項７】基板を回転させながら前記基板の両主面を
   洗浄する基板洗浄方法であって、 前記基板の側端に係止して前記基板を保持する側端保持
   工程と、 前記基板を保持した状態で前記基板を回転させながら前
   記基板の下面を洗浄する下面洗浄工程と、 前記下面洗浄工程の後に前記基板の下面を吸着保持する
   吸着保持工程と、 前記基板の下面を吸着保持した状態で前記基板を回転さ
   せながら前記基板の上面を洗浄する上面洗浄工程と、を
   含む基板洗浄方法。
8. 【請求項８】前記下面洗浄工程の回転速度は前記上面洗
   浄工程の回転速度より低速である、請求項７に記載の基
   板洗浄方法。
9. 【請求項９】前記下面洗浄工程と吸着保持工程との間
   に、前記基板下面を乾燥させる乾燥工程をさらに含んで
   いる、請求項７又は８に記載の基板洗浄方法。