JPH10312983A - 基板洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な洗浄処理効果が得られる基板処理装置
を提供する。 【解決手段】 洗浄液吐出ノズルから少なくとも洗浄ブ
ラシ５０による洗浄位置には洗浄液が供給されている。
そして、供給された洗浄液は基板Ｗ上面において洗浄液
流Ｌとなり、洗浄ブラシ５０の洗浄作用面５１と基板Ｗ
との間に流れ込む。このときに親水性の天然ゴムで形成
された洗浄作用面５１近傍では、洗浄液流Ｌの流速が遅
くなり、洗浄液は主として基板Ｗの表面近傍で流れるよ
うになる。従って、基板Ｗ近傍の洗浄液と基板Ｗ表面と
の間の摩擦力が大きくなり、この摩擦力によって基板Ｗ
表面に付着したパーティクルなどの異物が除去され、十
分な洗浄処理効果が得られる。

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洗浄装置に関す
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、上記のような基板洗浄装置は、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、回転中の基板に
洗浄ブラシを当接またはわずかの間隙を保って近接させ
るとともに、当該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。ここで、従来にお
いては、基板洗浄装置の洗浄ブラシはポリビニルアルコ
ール（以下、「ＰＶＡ」と称する）で形成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＰＶＡのブ
ラシは、その材質がスポンジ状であるため、微細な気泡
状または繊維状の形態となる。このような形態の洗浄ブ
ラシを使用して基板の洗浄処理を行うと、洗浄ブラシの
空隙にパーティクルなどの異物が入り込み易い。そし
て、一旦洗浄ブラシに入り込んだ異物は容易には除去で
きず、洗浄ブラシの清浄度が損なわれることとなる。洗
浄ブラシの清浄度が損なわれた場合は、その後に洗浄処
理を行う基板に当該洗浄ブラシが汚れを付着させ（異物
を転写させる）、十分な洗浄処理効果が得られないとい
う問題が生じる。

【０００５】また、基板洗浄処理において、洗浄ブラシ
の基板に対する押圧力は洗浄処理特性に影響する重要な
パラメータである。したがって、最適な押圧力が得られ
るように、洗浄ブラシの形状などに基づいて精密なブラ
シの高さ調整が行われる。

【０００６】しかし、ＰＶＡは吸水性を有しているた
め、ＰＶＡブラシが吸水して膨潤し、その形状が変化す
る。洗浄ブラシの形状が変化すると、その変化の程度に
応じて洗浄ブラシの基板に対する押圧力も変化し、その
結果洗浄処理効果を低下させるという問題が生じる。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、十分な洗浄処理効果が得られる基板処理装置を
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】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
行う基板洗浄装置であって、(a) 前記基板を載置して回
転させる回転台と、(b)回転中の前記基板の主面に所定
の間隔を隔てて近接して、前記基板を洗浄する洗浄具
と、(c) 前記洗浄具を前記基板の主面と平行に移動させ
る洗浄具移動手段と、(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、前記洗浄具のうち少なくとも前
記基板に対する洗浄作用面を親水性を具備した材質で形
成している。

【０００９】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、前記親水性を具備した材
質を天然ゴムとしている。

【００１０】また、請求項３の発明は、基板を回転させ
つつ洗浄処理を行う基板洗浄装置であって、(a) 前記基
板を載置して回転させる回転台と、(b) 回転中の前記基
板の主面に所定の間隔を隔てて近接して、前記基板を洗
浄する洗浄具と、(c) 前記洗浄具を前記基板の主面と平
行に移動させる洗浄具移動手段と、(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、前記洗浄具のうち
少なくとも前記基板に対する洗浄作用面を疎水性を具備
した材質で形成し、かつ前記洗浄作用面を粗細な表面と
している。

【００１１】また、請求項４の発明は、請求項３の発明
に係る基板洗浄装置において、前記疎水性を具備した材
質をポリ塩化ビニルとしている。

【００１２】また、請求項５の発明は、基板を回転させ
つつ洗浄処理を行う基板洗浄装置であって、(a) 前記基
板を載置して回転させる回転台と、(b) 回転中の前記基
板の主面に所定の間隔を隔てて近接して、前記基板を洗
浄する洗浄具と、(c) 前記洗浄具を前記基板の主面と平
行に移動させる洗浄具移動手段と、(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、前記洗浄具のうち
少なくとも前記基板に対する洗浄作用面を洗浄液との接
触角４５゜以下の表面状態としている。

【００１３】

【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。

【００１４】図１は、本発明に係る基板洗浄装置を示す
概略構成図である。この基板洗浄装置は、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。

【００１５】スピンチャック（回転台）２０は、基板Ｗ
を水平姿勢に真空吸着保持するとともに、その下面側中
央に回転軸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。な
お、スピンチャック２０は基板を真空吸着保持する方式
に限定されるものではなく、基板の外縁部を複数のピン
によって機械的に保持する方式であってもよい。

【００１６】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にわず
かに間隔を隔てて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４
１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。この洗浄ブラシ５
０についてはさらに後述する。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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の要部断面図である。ブラシ
アーム４０の先端内部には、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５
３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に固設されたシリンダ５５のピストン５
６によって下向きに押圧されている。従って、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およびシリンダ５５に
よって高さ位置と基板Ｗに対する押圧力が最適となるよ
うに調整されている。

【００２０】洗浄ブラシ５０の下方先端部である洗浄作
用面５１は天然ゴムで形成されている。なお、本明細書
中で「洗浄作用面」とは、洗浄ブラシ５０が当該基板Ｗ
と近接して対向する部分を示すものとする。

【００２１】天然ゴムは、親水性を有しており、数値で
表現すると洗浄液との接触角が４５゜以下である。ここ
で、接触角とは、図５に示すように、上記洗浄作用面５
１に洗浄液Ｃが接するときに、接点で洗浄液表面が洗浄
作用面５１となす角θをいい、洗浄液を含む側の角で表
される。そして、一般に、接触角θが小さい場合にはぬ
れ性が良好であり、接触角θが大きい場合にはぬれ性が
悪いといわれる。

【００２２】親水性を具備し、洗浄液との接触角が４５
゜以下の天然ゴムで形成された洗浄作用面５１によって
洗浄処理を行った場合について以下に説明する。図３
は、親水性の天然ゴムで形成された洗浄作用面５１によ
る洗浄処理の様子を説明する概念図である。

【００２３】上述のように、本発明に係る基板洗浄装置
においては、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ている。そして、供給された洗浄液
は基板Ｗ上面において洗浄液流Ｌとなり、洗浄ブラシ５
０の洗浄作用面５１と基板Ｗとの間に流れ込む。このと
きに親水性の天然ゴムで形成された洗浄作用面５１近傍
では、洗浄液流Ｌの流速が遅くなり、洗浄液は主として
基板Ｗの表面近傍で流れるようになる。すなわち、基板
Ｗ近傍の洗浄液と基板Ｗ表面との間の摩擦力が大きくな
り、この摩擦力によって基板Ｗ表面に付着したパーティ
クルなどの異物が除去される。

【００２４】一方、これに対して、洗浄ブラシ５０の洗
浄作用面５１を疎水性を有する接触角が４５゜よりも大
きい材質（例えばポリ塩化ビニルなど）で形成したとき
は、その表面が平滑である場合には、洗浄作用面５１近
傍での洗浄液流Ｌの流速は低下せず、洗浄液は洗浄作用
面５１との間で摩擦するようになる。従って、洗浄作用
面５１を天然ゴムで形成した場合よりも、基板Ｗ近傍の
洗浄液と基板Ｗ表面との間の摩擦力は小さくなり、基板
Ｗ表面に付着したパーティクルなどの異物は除去されに
くくなる。

【００２５】上記のような洗浄処理効果は実験によって
も確認されている。すなわち、洗浄ブラシ５０の洗浄作
用面５１を天然ゴムで形成した場合は、洗浄処理前には
１枚の基板に１１４０１個のパーティクルが付着してい
たのが、処理後には７５８個となっており、除去率は９
３．４％となった。これに対して、洗浄作用面５１をポ
リ塩化ビニル（以下、「ＰＶＣ」と称する）で形成し、
当該洗浄作用面５１を平滑にした場合には、洗浄処理前
と洗浄処理後のパーティクル数の差が測定誤差範囲内と
なり、除去率は実質的に０％であった。

【００２６】以上より、洗浄ブラシ５０の洗浄作用面５
１を、親水性を具備し洗浄液との接触角が４５゜以下の
天然ゴムで形成すれば、基板Ｗ近傍の洗浄液と基板Ｗ表
面との間の摩擦力が大きくなり、この摩擦力によって基
板Ｗ表面に付着したパーティクルなどの異物が除去さ
れ、十分な洗浄処理効果を得ることができる。

【００２７】

【変形例】上記において、洗浄ブラシ５０の洗浄作用面
５１を接触角が４５゜よりも大きいＰＶＣで形成し、当
該洗浄作用面５１を平滑にした場合には、ほとんど洗浄
効果が得られないことについて述べたが、洗浄作用面５
１の表面をサンドペーパーなどを用いて粗細にした（ざ
らついた状態にした）場合は、洗浄処理前には１枚の基
板に１１０７０個のパーティクルが付着していたのが、
処理後には６２５３個となっており、除去率は４３．５
％となった。このことについて図４を使用しつつ説明す
る。

【００２８】図４は、疎水性のＰＶＣで形成され、表面
を粗細にされた洗浄作用面５１による洗浄処理の様子を
説明する概念図である。疎水性のＰＶＣの材質自体は、
洗浄液とのぬれ性が悪く、接触角も４５゜より大きい
が、その表面を粗細にすることによって洗浄作用面５１
と洗浄液とのぬれ性を良好にすることが可能となり、接
触角を４５゜以下の表面状態とすることができる。そし
て、洗浄作用面５１と洗浄液とのぬれ性を良好にするこ
とによって、洗浄作用面５１を親水性の天然ゴムで形成
したのと同様の効果をえることができる。すなわち、洗
浄作用面５１近傍では、洗浄液流Ｌの流速が遅くなり、
洗浄液は主として基板Ｗの表面近傍で流れるようにな
り、その結果基板Ｗ近傍の洗浄液と基板Ｗ表面との間の
摩擦力が大きくなり、この摩擦力によって基板Ｗ表面に
付着したパーティクルなどの異物が除去される。

【００２９】従って、洗浄ブラシ５０の洗浄作用面５１
を、疎水性のＰＶＣで形成し、かつ洗浄作用面５１の表
面を粗細にすることによっても、十分な洗浄処理効果を
得ることができる。

【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、洗浄ブラシ５０の洗浄作用面５１の材質は天然
ゴム以外の親水性の材料であってもよく、またＰＶＣ以
外の疎水性の材料を粗細な表面に加工したものであって
もよい。さらに、洗浄作用面５１の材質は天然ゴムなど
の親水性の材料を粗細な表面に加工したものであっても
よい。

【００３１】また、上記実施形態では、洗浄ブラシ５０
の洗浄作用面５１をシート状に天然ゴムまたはＰＶＣと
しているが、これを洗浄ブラシ５０の下方部分を塊状の
天然ゴムまたはＰＶＣとしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請
求項２の発明によれば、洗浄具のうち少なくとも基板に
対する洗浄作用面を親水性を具備した材質で形成してい
るため、洗浄作用面近傍の洗浄液が流れにくくなり、基
板近傍の洗浄液と基板表面との間の摩擦力が大きくな
り、この摩擦力によって基板表面に付着したパーティク
ルなどの異物が除去され、十分な洗浄処理効果を得るこ
とができる。

【００３３】また、請求項３および請求項４の発明によ
れば、洗浄具のうち少なくとも基板に対する洗浄作用面
を疎水性を具備した材質で形成し、かつ洗浄作用面を粗
細な表面としているため、当該洗浄作用面のぬれ性が大
きくなり、請求項１および請求項２の発明と同様の効果
を得ることができる。

【００３４】また、請求項５の発明によれば、洗浄具の
うち少なくとも前記基板に対する洗浄作用面を洗浄液と
の接触角４５゜以下の表面状態としているため、請求項
１から請求項４の発明と同様の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板洗浄装置を示す概略構成図で
ある。

【図２】図１のブラシアームの要部断面図である。

【図３】親水性の天然ゴムで形成された洗浄作用面によ
る洗浄処理の様子を説明する概念図である。

【図４】疎水性のＰＶＣで形成され、表面を粗細にされ
た洗浄作用面による洗浄処理の様子を説明する概念図で
ある。

【図５】接触角を説明するための図である。

【符号の説明】

２０ 回転台 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 ５１ 洗浄作用面

Claims (5)

【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
   洗浄装置であって、 (a) 前記基板を載置して回転させる回転台と、 (b) 回転中の前記基板の主面に所定の間隔を隔てて近接
   して、前記基板を洗浄する洗浄具と、 (c) 前記洗浄具を前記基板の主面と平行に移動させる洗
   浄具移動手段と、 (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、 前記洗浄具のうち少なくとも前記基板に対する洗浄作用
   面を親水性を具備した材質で形成することを特徴とする
   基板洗浄装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の基板洗浄装置において、 前記親水性を具備した材質が天然ゴムであることを特徴
   とする基板洗浄装置。
3. 【請求項３】 基板を回転させつつ洗浄処理を行う基板
   洗浄装置であって、 (a) 前記基板を載置して回転させる回転台と、 (b) 回転中の前記基板の主面に所定の間隔を隔てて近接
   して、前記基板を洗浄する洗浄具と、 (c) 前記洗浄具を前記基板の主面と平行に移動させる洗
   浄具移動手段と、 (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、 前記洗浄具のうち少なくとも前記基板に対する洗浄作用
   面を疎水性を具備した材質で形成し、かつ前記洗浄作用
   面を粗細な表面とすることを特徴とする基板洗浄装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の基板洗浄装置において、 前記疎水性を具備した材質がポリ塩化ビニルであること
   を特徴とする基板洗浄装置。
5. 【請求項５】 基板を回転させつつ洗浄処理を行う基板
   洗浄装置であって、 (a) 前記基板を載置して回転させる回転台と、 (b) 回転中の前記基板の主面に所定の間隔を隔てて近接
   して、前記基板を洗浄する洗浄具と、 (c) 前記洗浄具を前記基板の主面と平行に移動させる洗
   浄具移動手段と、 (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、 前記洗浄具のうち少なくとも前記基板に対する洗浄作用
   面を洗浄液との接触角４５゜以下の表面状態とすること
   を特徴とする基板洗浄装置。