JP2000117200A - 基板洗浄方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板の上下振動に対して洗浄具を迅速に追随
させるとともに、基板表面全体にわたって均一な洗浄処
理を行えるようにする。 【解決手段】 基板Ｗを回転させながら、洗浄具５の底
面にある処理液噴出孔１３から基板Ｗへ向けて処理液を
噴出するとともに、真空吸引孔８から基板Ｗを真空吸引
する。処理液の噴出力と真空吸引力とがバランスするこ
とにより、洗浄具５の底面と基板表面との間に狭い間隙
Ｇが形成される。この間隙Ｇに介在する処理液の液膜を
介して洗浄具５を基板表面に作用させて基板Ｗを洗浄す
る。回転に伴って基板Ｗが上下に振動すると、これに追
随して洗浄具５が上下に変位し間隙Ｇを一定に維持する
結果、基板表面の全体が均一に洗浄される。

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の各種の基板を回転させな
がら、その基板に純水や薬液などの処理液を供給すると
ともに、その基板に洗浄具を作用させて基板表面を洗浄
する基板洗浄方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の基板洗浄装置として、例
えば、特開平８−１４１５１９号公報に記載されたもの
がある。この装置は、上下動可能に支持された回転体を
備え、この回転体の下端にブラシなどで構成された洗浄
具が一体に取り付けられている。処理対象である基板は
スピンチャックなどにより水平姿勢で回転可能に保持さ
れる。この基板を回転させながら基板上に処理液を供給
するとともに、前記洗浄具を一定の押圧力で基板表面に
接触作用させた状態で、洗浄具を基板の回転半径方向に
変位させることにより基板表面を洗浄している。

【０００３】別の従来装置として、洗浄具を基板表面に
対して非接触状態に作用させるものがある。この装置
は、いわゆるハイドロプレーン現象を利用したもので、
基板を回転させながら洗浄液を供給するとともに、洗浄
具を基板表面に軽く作用させることにより洗浄具と基板
表面との間に洗浄液の液膜を形成し、この液膜を介して
基板表面を洗浄している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述したよう
な基板洗浄処理において、基板に反りや撓みなどがあっ
たり、あるいは基板が水平に保持されていないと、基板
の回転に伴って基板が上下に振動する結果、基板表面へ
の洗浄具の押圧力が変動して洗浄処理が不均一になるこ
とが知られている。そこで、前者の従来例では、基板の
上下の振動に起因して生じる洗浄具の押圧力の変動を、
回転体の上部に取り付けられたエアーアクチュエータの
内部の圧力変動を通じて検出し、その検出結果に基づい
てエアーアクチュエータに供給するエアー圧を調整する
ことにより、洗浄具が基板表面に一定の押圧力で作用す
るようにしている。

【０００５】前者の従来例は上記のような押圧力の調整
機構を備えてはいるが、エアーアクチュエータが発生さ
せた押圧力を機構的に複雑で重量の大きな回転体を介し
て洗浄具に伝えているので、洗浄具を含めた回転体の慣
性力が大きいことに起因して、押圧力調整の応答性が良
いとは言えない。この傾向は、洗浄具の押圧力が低い場
合や、基板が高速度で回転された場合に顕著になる。な
お、洗浄具の押圧力を大きくすると、基板の上下振動に
対して洗浄具が追随しやすくなるが、そうすると洗浄具
によって基板表面が損傷するおそれがあるので、洗浄具
の押圧力をあまり大きく設定することはできない。

【０００６】一方、後者の従来例も前者の従来例と同様
の問題が指摘されるが、さらに次のような固有の問題も
ある。すなわち、基板が上下に振動することなく正常に
回転したとしても、基板の回転中心部と周辺部とでは回
転周速度が異なるために、洗浄具と基板表面との間に形
成される液膜は基板の回転中心部と周辺部とでは膜厚の
異なったものになる。そのため洗浄処理が不均一になり
やすいという難点がある。

【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、基板の上下振動に対して洗浄具を迅速
に追随させるとともに、基板表面全体にわたって均一な
洗浄処理を行うことができる基板洗浄方法およびその装
置を提供することを目的としている。

【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に記載の発明は、基板上に処理液を供給す
るとともに、その基板に洗浄具を作用させて基板表面を
洗浄する基板洗浄方法において、洗浄具の底面から基板
に向けて処理液を噴出するとともに、前記洗浄具の底面
から基板を真空吸引することにより、前記処理液の噴出
力と真空吸引力とをバランスさせて前記洗浄具の底面と
基板表面との間に狭い間隙を形成し、前記間隙に介在す
る処理液の液膜を介して洗浄具を基板に作用させて基板
表面を洗浄することを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、基板上に処理液
を供給するとともに、その基板に洗浄具を作用させて基
板表面を洗浄する基板洗浄装置であって、基板を保持す
る基板保持手段と、基板に作用する洗浄具と、前記洗浄
具を支持する洗浄具支持手段と、前記洗浄具と基板とを
対向させて前記洗浄具を相対的に水平移動させる移動手
段とを備え、前記洗浄具は、基板に向けて処理液を噴出
する処理液噴出孔と、基板を真空吸引する真空吸引孔と
が、その底面にそれぞれ形成されており、かつ、前記処
理液噴出孔から噴出される処理液の噴出力と、前記真空
吸引孔からの真空吸引力とをバランスさせて前記洗浄具
の底面と基板表面との間に狭い間隙を形成し、前記間隙
に介在する処理液の液膜を介して洗浄具を基板に作用さ
せて基板表面を洗浄することを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の基板洗浄装置において、前記装置がさらに、前記処理
液噴出孔から噴出される処理液の流量、および前記真空
吸引孔から吸引する真空吸引圧力の少なくともいずれか
一方を任意の値に調節する調節手段を備えたものであ
る。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項２または
３に記載の基板洗浄装置において、前記真空吸引孔およ
び前記処理液噴出孔のいずれか一方の孔が洗浄具の底面
のほぼ中央部にあり、他方の孔が複数個あって、かつ前
記洗浄具の底面の中央部にある前記一方の孔を挟んでほ
ぼ対向する位置に設けられたものである。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項２ないし
４のいずれかに記載の基板洗浄装置において、前記洗浄
具が、リニアガイドを介して前記洗浄具支持手段に取り
付けられたものである。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項２ないし
５のいずれかに記載の基板洗浄装置において、前記洗浄
具が、球面軸受を介して前記前記洗浄具支持手段に取り
付けられたものである。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項２ないし
６のいずれかに記載の基板洗浄装置において、前記洗浄
具が、前記洗浄具支持手段に連結固定されたものであ
る。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項２ないし
７のいずれかに記載の基板洗浄装置において、前記洗浄
具には、基板表面に作用する別の洗浄具が取り付けられ
たものである。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
の基板洗浄装置において、前記別の洗浄具が、前記洗浄
具に高さ調節可能に取り付けられたものである。

【００１７】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。処理液の噴出力と真空吸引力とをバランスさせて基
板洗浄を行っている場合、洗浄具は、その裏面から基板
に向けて処理液を噴出することの反作用として上向きの
力を受けるとともに、その裏面から基板を真空吸引する
ことの反作用として下向きの力を受ける。洗浄具にそれ
ぞれ作用する上向きの力と下向きの力とが均衡すること
により、洗浄具は基板表面との間に狭い間隙を形成した
状態で維持される。この間隙に介在する処理液の液膜を
介して洗浄具が基板表面に作用することにより、基板表
面が洗浄される。つまり処理液の液膜は、処理液の噴出
力と真空吸引力とのバランスによって形成される間隙と
同等の厚みをもち、基板の回転にはほとんど依存しない
ので、基板の中心部から周辺部にかけて処理液の液膜は
均一である。その結果、基板表面の全体にわたって均一
な洗浄が行われる。

【００１８】次に、基板を洗浄している場合に、基板が
上下に振動したときの作用を説明する。例えば基板が下
がると、処理液を噴出することの反作用として洗浄具が
受ける上向きの力が小さくなることにより、真空吸引す
ることの反作用として洗浄具が受ける下向きの力が前記
上向きの力よりも相対的に大きくなり、洗浄具は下方に
変位する。そして、上下の力がバランスした位置で洗浄
具の下降変位が停止する。つまり基板が下がると、これ
に追随して洗浄具が下降するので、洗浄具の底面と基板
表面との間に一定の間隙が常に維持される。一方、基板
が上がると、処理液を噴出することの反作用として洗浄
具が受ける上向きの力が、真空吸引することの反作用と
して洗浄具が受ける下向きの力よりも大きくなり、洗浄
具は上方に変位する。つまり基板が上がると、これに追
随して洗浄具が上昇するので、洗浄具の底面と基板表面
との間に一定の間隙が常に維持される。

【００１９】このように基板の上下の振動に追随して洗
浄具が上下動して、洗浄具の底面と基板表面との間隙を
一定に維持するので、この間隙に介在する処理液の液膜
も常に一定であり、基板の上下の振動にかかわらず、基
板表面が均一に洗浄される。しかも、洗浄具に加わる上
下の力は、洗浄具の底面に直接的に作用するので、洗浄
具が取り付けられている支持機構などを介して洗浄具に
押圧力を作用させるものと比べて、基板の上下振動に対
する洗浄具の追随性（応答性）が良好であり、基板を比
較的に高速度で移動させても、均一な洗浄効果が得られ
る。また、処理液の噴出力と、真空吸引力とを高めに設
定すれば、それだけ洗浄具の応答性が高くなるので、基
板の高速回転処理に好適である。しかも、処理液の噴出
力と、真空吸引力とを高めに設定しても、洗浄具の底面
と基板表面との間には処理液の液膜が介在しているの
で、基板表面が損傷されることもない。

【００２０】請求項２に記載の発明の作用は次のとおり
である。基板保持手段に保持された基板と、洗浄具支持
手段に支持された洗浄具とを対向させた状態で、移動手
段が洗浄具を相対的に水平移動させる。このとき洗浄具
の底面にある処理液噴出孔から基板に向けて処理液が噴
出されるとともに、真空吸引孔から基板が真空吸引され
る。そして、処理液噴出孔から噴出される処理液の噴出
力と、真空吸引孔からの真空吸引力とがバランスするこ
とにより、洗浄具の底面と基板表面との間に狭い間隙が
形成され、この間隙に介在する処理液の液膜を介して基
板表面の全体が洗浄処理される。洗浄処理の均一性、お
よび基板の上下振動に対する洗浄具の追随動作は請求項
１に記載の発明方法と同様であるので、ここでの説明は
省略する。

【００２１】請求項３に記載の発明の作用は次のとおり
である。処理液の流量は洗浄具に作用する上向きの力に
関係し、真空吸引力は洗浄具に作用する下向きの力に関
係する。したがって、例えば処理液の流量を増やすと、
増加した上向きの力によって洗浄具は上方に変位する。
洗浄具の底面と基板表面との間隙が広がるに従って、洗
浄具に作用する上向きの力は小さくなり、真空吸引力と
バランスしたところで洗浄具の上昇変位は停止する。逆
に処理液の流量を減らすと洗浄具に作用する上向きの力
が小さくなることによって洗浄具が下方に変位して洗浄
具の底面と基板表面との間隙が狭くなり、真空吸引力と
バランスしたところで洗浄具の下降変位は停止する。つ
まり、真空吸引力が一定の場合は、処理液の流量を変え
ることにより、洗浄具の底面と基板表面の間隙の広さ、
換言すれば処理液の液膜の厚みを任意に設定することが
できるので、洗浄効果を任意に調整することができる。
同様に、処理液の流量が一定の場合は、真空吸引力を変
えることにより、洗浄具の底面と基板表面との間隙に介
在する処理液の液膜の厚みを任意に設定することができ
る。

【００２２】請求項４に記載の発明によれば、処理液噴
出孔から噴出される処理液の噴出力と、真空吸引孔から
の真空吸引力とをバランスさせると、洗浄具の底面にあ
る両孔の位置関係により、洗浄具を傾かせるようなモー
メントは作用しないので、洗浄具は基板表面に対して安
定した平行姿勢を維持する。

【００２３】請求項５に記載の発明によれば、洗浄具が
リニアガイドを介して洗浄具支持手段に取り付けられて
いるので、基板の上下振動に追随して、洗浄具が円滑に
上下動する。

【００２４】請求項６に記載の発明によれば、洗浄具が
球面軸受を介して洗浄具支持手段に取り付けられている
ので、処理中に基板表面が傾いた場合にも、これに追随
して洗浄具が傾き、洗浄具の底面と基板表面との間隙が
一定に維持される。

【００２５】請求項７に記載の発明によれば、洗浄具が
洗浄具支持手段に連結固定されているので、処理中の洗
浄具の高さは一定に維持される。この場合、処理液の噴
出力によって基板を下方に押し下げる力と、真空吸引に
よって基板を上方に持ち上げる力とがバランスすること
によって、基板の上下振動が強制的に抑制されて洗浄具
の底面と基板表面との間隙が一定に保たれる。

【００２６】請求項８に記載の発明によれば、本案に係
る洗浄具によって処理液の液膜を介した洗浄処理が行わ
れるとともに、この洗浄具に取り付けられた別の洗浄
具、例えばブラシ洗浄具などによって、基板表面に別種
の洗浄処理が行われる。

【００２７】請求項９に記載の発明によれば、別の洗浄
具が、本案に係る洗浄具に高さ調節可能に取り付けられ
ているので、例えばブラシ洗浄具などの別の洗浄具の底
面を本案に係る洗浄具の底面よりも下げることにより、
別の洗浄具を基板表面に接触させて洗浄処理を行うこと
もできる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。 ＜第１実施例＞図１は本発明に係る基板洗浄装置の第１
実施例の全体の概略構成を示す一部破断正面図、図２は
第１実施例の全体の概略構成を示す平面図である。

【００２９】本実施例に係る基板洗浄装置は、洗浄処理
対象である半導体ウエハなどの基板Ｗを水平姿勢で吸着
保持して回転させるスピンチャック１を備えている。ス
ピンチャック１はモータ２の出力軸２ａに連結されてい
る。スピンチャック１は本発明装置における基板保持手
段に相当する。なお、基板保持手段はスピンチャック１
に限らず、回転台の上に複数本のピンを立設し、これら
のピンで基板Ｗの端縁を保持するような構造のものでも
よい。

【００３０】スピンチャック１の周囲には処理液の飛散
を防止して回収するためのカップ３が設けられている。
カップ３の傍らには昇降および縦軸芯Ｐ周りに揺動自在
な洗浄具支持アーム４が設けられている。この洗浄具支
持アーム４の先端に洗浄具５が垂直下方に向かうように
取り付けられている。図２に示すように、洗浄具支持ア
ーム４は、スピンチャック１に保持されて回転している
基板Ｗの表面に洗浄具５を対向させて、洗浄具５を基板
Ｗの回転半径方向に水平移動させる。洗浄具支持アーム
４は本発明装置における洗浄具支持手段および移動手段
に相当する。また、基板Ｗに対して洗浄具５を相対的に
移動させる意味において、スピンチャック１は本発明装
置における移動手段としての機能も備える。なお、移動
手段は、洗浄具支持アーム４のように洗浄具５を円弧状
に移動させるものに限らず、基板Ｗの回転半径方向に洗
浄具５を直線移動させるものであってもよい。

【００３１】図３を参照して洗浄具５の構成を説明す
る。図３は洗浄具５の概略構成を示した縦断面図であ
る。洗浄具５は、フッ素系樹脂などで形成された中空円
盤状の洗浄具本体６を備えている。洗浄具本体６の底面
中央部には凹部７が形成されており、この凹部７に連通
するように真空吸引孔８が設けられている。真空吸引孔
８は洗浄具本体６を上下に貫く吸気管９に連通されてい
る。吸気管９は、洗浄具本体６が取り付けられる部材１
０の内部吸気路１１を介して、図示しない真空吸引源に
連通接続されている。洗浄時に基板Ｗの表面に近接対向
する洗浄具本体６の底面には、柔軟なＰＶＡ（ポリビニ
ルアルコール）シート１２が貼付けられており、洗浄具
本体６がもしも基板Ｗに接触しても、基板表面を傷つけ
ないようになっている。洗浄具本体６の底面には、複数
個の処理液噴出孔１３が凹部７を取り囲むように形成さ
れている。具体的には各処理液噴出孔１３は、洗浄具本
体６の底面中央にある真空吸引孔８を挟んでほぼ対向す
るように円形状に配置されている。処理液噴出孔１３は
洗浄具本体６の内部空間である液溜まり１４に連通され
ている。洗浄具本体６の上面には液溜まり１４に連通す
る処理液流入口１５があり、この処理液流入口１５が図
示しない処理液供給源に連通接続されている。洗浄処理
に使われる処理液は特に限定されないが、例えば純水や
薬液などがある。

【００３２】上述した内部吸気路１１に連通する真空吸
引路には、真空吸引圧力を検出する圧力センサ１６と、
真空吸引圧力を調節するレギュレータ１７とが設けられ
ており、それぞれが制御部１８に接続されている。ま
た、処理液流入口１５に連通する処理液流路には、処理
液の流量を検出する流量センサ１９と、処理液の圧力を
通じて処理液流量を調節するレギュレータ２０とが設け
られており、それぞれが同様に制御部１８に接続されて
いる。レギュレータ１７，２０は本発明装置における調
節手段に相当する。

【００３３】上述した部材１０と、その上の部材２１
と、これら部材１０，２１によって緩く挟持された球体
２２とによって球面軸受２３が構成されている。この球
面軸受２３を介して洗浄具５が洗浄具支持アーム４と連
結支持されることにより、洗浄具５が自由に首降り変位
できるようになっている。また、球体２２の上部には支
持軸２４が連結固定されている。この支持軸２４が、洗
浄具支持アーム４の先端内部に設けられたリニアガイド
２５に案内されることにより、洗浄具５が上下方向に変
位自在になっている。さらに、洗浄具支持アーム４の先
端下面と部材２１との間に、支持軸２４を取り囲むよう
にベローズ２６が設けられている。仮に球面軸受２３や
リニアガイド２５で塵埃が発生しても、これらの塵埃は
ベローズ２６で遮蔽されて外部に飛散しないので、塵埃
によって基板Ｗが汚染されることがない。

【００３４】次に上述した構成を備えた第１実施例装置
の動作を説明する。処理対象である基板Ｗは、図示しな
い基板搬送ロボットなどにより本装置内に搬入されて、
スピンチャック１上に移載される。この基板Ｗをスピン
チャック１が吸着保持した後、スピンチャック１が回転
する。続いて洗浄具支持アーム４が、図２に実線で示し
た待機位置から洗浄開始位置（例えば、図２中に符号Ｐ
₁ で示す位置）の上方にまで進出する。洗浄開始位置Ｐ
₁ に達すると洗浄具支持アーム４が下降する。洗浄具５
が所定の位置にまで下降すると、洗浄具５への処理液の
噴出と真空吸引とを開始する。洗浄具５の底面にある処
理液噴出孔１３から処理液を噴出させるとともに、真空
吸引孔８から真空吸引しながら、なおも洗浄具５が下降
すると、処理液の噴出力と真空吸引力とがバランスした
ところで洗浄具５の下降変位が停止し、洗浄具５の底面
と基板Ｗの表面との間に狭い間隙Ｇができる。この間隙
Ｇは後述するように任意に設定可能であるが、通常、
０．１〜０．２ｍｍ程度である。間隙Ｇには処理液噴出
孔１３から噴出された処理液の液膜が介在する。この処
理液の液膜を介して洗浄具５（具体的にはＰＶＡシート
１２が貼り付けられた洗浄具５の底面）が基板Ｗの表面
に作用することにより、基板表面が洗浄される。

【００３５】洗浄具５の底面と基板Ｗの表面との間に間
隙Ｇが形成される際のメカニズムを説明する。処理液噴
出孔１３から基板Ｗに向けて処理液が噴出されると、そ
の反作用として洗浄具５は上向きの力（図３中に符号Ｆ
で示す）を受ける。一方、真空吸引孔８から基板Ｗを真
空吸引すると、その反作用として洗浄具５は下向きの力
（図３中に符号−Ｆで示す）を受ける。洗浄具５にそれ
ぞれ作用する上向きの力（Ｆ）と下向きの力（−Ｆ）と
が均衡することにより、洗浄具５は基板表面との間に狭
い間隙Ｇを形成した状態で維持される。本実施例におい
て、真空吸引孔８は凹部７に連通しているので、凹部７
が存在する洗浄具５の底面中央部に下向きの力が作用す
る。一方、複数個の処理液噴出孔１３は真空吸引孔８を
挟んで対向するように円形配置されているので、洗浄具
５の底面周辺部に上向きの力が作用する。つまり、各処
理液噴出孔１３からの処理液の噴出力がそれぞれ同じに
なるようにしておけば、各処理液噴出孔１３からの処理
液の総噴出力と真空吸引孔８からの真空吸引力とがバラ
ンスしたとき、これらの上下の力によって洗浄具５にモ
ーメント力は作用しないので、洗浄具５は傾くことな
く、基板表面との間で間隙Ｇを保った安定した平行姿勢
を維持する。

【００３６】なお、厳密に言えば、洗浄具５に作用する
下向きの力は、真空吸引力による力と、洗浄具５自体が
もつ重量との和である。しかし、本実施例によれば洗浄
具５に押圧力を加えるためのアクチュエータなどを取り
付ける必要がないので、洗浄具５の全体重量を十分に小
さくすることができる。したがって、以下の説明では洗
浄具５に作用する下向きの力として、真空吸引力だけを
考える。

【００３７】間隙Ｇは処理液の噴出流量および真空吸引
圧力の少なくともいずれか一方を調節することにより、
任意に調節することができる。以下、間隙Ｇの調節動作
について説明する。ここでは、真空吸引圧力を一定値と
し、処理液の噴出流量を変えることにより間隙Ｇを調節
する場合を例に採って説明する。

【００３８】間隙Ｇを広くする場合、制御部１８は処理
液流路の流量センサ１９の検出信号を取り込み、設定し
ようとする間隙Ｇに対応する処理液の流量となるように
レギュレータ２０を調節する。この場合、処理液の流量
が増やされることにより、洗浄具５に作用する上向きの
力が増加する（力＝Ｆ＋ΔＦ）。その結果、洗浄具５に
作用する下向きの力（−Ｆ）とのバランスが崩れて洗浄
具５は上昇変位する。洗浄具５が上昇するに従って洗浄
具５に作用する上向きの力が弱まって、下向きの力とバ
ランスするところで洗浄具５の上昇変位は停止する。そ
の結果、間隙Ｇが広く設定される（間隙＝Ｇ＋ΔＧ）。
逆に間隙Ｇを狭くする場合には、設定しようとする間隙
Ｇに応じて処理液の流量を減らせばよい。

【００３９】一方、処理液の流量を一定値とし、真空吸
引圧力を変えて間隙Ｇを調節する場合は、真空吸引路の
圧力センサ１６をモニタし、レギュレータ１７を操作す
る。具体的には、真空吸引圧力を増せば間隙Ｇが狭くな
り、真空吸引圧力を減らせば間隙Ｇは広くなる。

【００４０】以上のように間隙Ｇを調節すれば、それに
応じて間隙Ｇに介在する処理液の液膜の厚みが変わるの
で、この処理液の液膜を介して洗浄具５が基板表面に作
用することによって行われる洗浄の効果を適宜に調節す
ることができる。

【００４１】洗浄具支持アーム４が下降して、洗浄具５
が図２の洗浄開始位置Ｐ₁ に達すると、洗浄具支持アー
ム４が縦軸芯Ｐ周りに揺動することにより、洗浄具５が
基板Ｗの回転半径方向（図２中の経路Ｐ₁ →Ｐ₂ →
Ｐ₃ ）に水平移動して基板表面の全体を洗浄する。この
とき処理液の液膜は、処理液の噴出力と真空吸引力との
バランスによって形成される間隙Ｇと同等の厚みをも
ち、基板Ｗの回転（基板各部の回転周速度）にはほとん
ど依存しないので、基板の中心部から周辺部にかけて処
理液の液膜は均一である。その結果、基板表面の全体に
わたって均一な洗浄が行われる。

【００４２】次に基板Ｗの回転に伴って基板Ｗが上下に
振動した場合の動作を説明する。洗浄処理中に基板Ｗが
下方に変位すると間隙Ｇが広くなる。そうすると、処理
液を噴出することの反作用として洗浄具５が受ける上向
きの力が小さくなり、真空吸引力に基づく下向きの力が
処理液の噴出力に基づく上向きの力よりも相対的に大き
くなる。その結果、洗浄具５は下方に変位する。洗浄具
５が下方に変位して間隙Ｇが狭くなるに従って、処理液
を噴出することによって洗浄具５が受ける上向きの力が
大きくなり、この上向きの力が真空吸引力に基づく下向
きの力とバランスしたところで、洗浄具５の下方変位は
停止する。つまり基板Ｗが下がると、これに追随して洗
浄具５が下降するので、洗浄具５の底面と基板表面との
間の間隙Ｇは常に一定に維持される。一方、基板Ｗが上
方に変位して間隙Ｇが狭くなると、処理液の噴出力に基
づく上向きの力が、真空吸引力に基づく下向きの力より
も大きくなって、洗浄具５は上方に変位する。つまり基
板Ｗが上がると、これに追随して洗浄具５が上昇するの
で、洗浄具５の底面と基板表面との間の間隙Ｇは常に一
定に維持される。

【００４３】洗浄具５は、それ自体が比較的に軽量であ
り、またリニアガイド２５を介して洗浄具支持アーム４
に上下動自在に連結されているので、基板Ｗの上下振動
により洗浄具５に作用する上下方向の力が僅かに変動し
ても、これに敏感に反応して追随する。また、上述した
上下方向の力は洗浄具５の底面に直接的に作用するの
で、基板Ｗの上下振動に対する洗浄具５の追随応答性が
良好である。したがって、基板Ｗを比較的に高速で回転
させて洗浄処理を行っても、洗浄具５が基板表面で飛び
跳ねることがなく、基板表面全体を均一に処理すること
ができる。また、処理液の流量および真空吸引圧力の高
めに設定しておくと、それだけ洗浄具５の応答性が高く
なり、基板Ｗの高速回転処理に好適である。しかも、処
理液の流量および真空吸引圧力を高めに設定しても、洗
浄具５の底面と基板表面との間には処理液の液膜が介在
しているので、基板表面が損傷されることはない。さら
に、基板表面が傾いた場合には、球面軸受２３が基板表
面の傾きに合わせて洗浄具５を傾斜変位させるので、洗
浄具５の底面と基板表面との間隙Ｇは常に一定であり、
基板表面の傾きにかかわらず均一な洗浄処理を行うこと
ができる。

【００４４】基板Ｗの洗浄処理が終わると洗浄具支持ア
ーム４が待機位置に戻るとともに、基板Ｗが高速回転さ
れて基板Ｗ上の余剰の処理液が振り切られて基板Ｗが乾
燥される。処理が終わった基板Ｗは図示しない基板搬送
ロボットなどによって本装置外に搬出され、続いて新た
な基板Ｗが本装置に搬入されて、上述と同様の処理が繰
り返し行われる。

【００４５】＜第２実施例＞図４は本発明の第２実施例
に係る基板洗浄装置に備えられた洗浄具の概略構成を示
す縦断面図である。洗浄装置の全体構成は図１および図
２を使って説明した第１実施例のものと同様であるので
図示を省略する。また、図４において、図３中の各符号
と同一の符号で示した構成部分は第１実施例のものと同
様であるので、これらの説明も省略する。

【００４６】本実施例の特徴は、第１実施例で説明した
と同様の構成の洗浄具５に、別の洗浄具としてブラシ洗
浄具３０が取り付けられたことにある。ブラシ洗浄具３
０は、雄ねじが形成された胴体３１の下面に、ナイロン
やモヘアなどのブラシ３２が植毛されている。洗浄具５
の凹部７内には、内周面に雌ねじが形成された筒状のブ
ラシホルダ３３がブラケット３４を介して取りつけられ
ている。ブラシ洗浄具３０の胴体３１をブラシホルダ３
３にねじ込むことにより、ブラシ洗浄具３０が洗浄具５
に取り付けられている。このとき胴体３１のねじ込み量
を調節することにより、洗浄具５に対するブラシ洗浄具
３０の高さを任意に設定できるようになっている。ブラ
シ洗浄具３０の高さが設定されると、胴体３１にナット
３５がねじ込まれてロックされる。

【００４７】本実施例によれば、第１実施例と同様に洗
浄具５の底面からの処理液の噴出力と真空吸引力とがバ
ランスすることにより、洗浄具５の底面と基板表面との
間に一定の間隙が形成され、この間隙に介在する処理液
の液膜を介して洗浄具５が基板表面に作用することによ
り基板表面の洗浄が行われる。洗浄具５による処理液の
液膜を介した洗浄と同時に、ブラシ洗浄具３０が基板表
面に作用することよりブラシ洗浄具３０を用いた洗浄処
理が行われる。ブラシ洗浄具３０の高さを適宜に選択設
定することにより、ブラシ洗浄具３０のブラシ３２を基
板表面に接触させて行う洗浄、あるいは処理液の液膜を
介してブラシ３２を基板表面に作用させて行う洗浄のい
ずれでも実施することが可能である。

【００４８】以上のように本実施例によれば、洗浄具５
を用いた洗浄と、ブラシ洗浄具３０を用いた洗浄とを同
時に行うことができるので、基板表面の洗浄効果を効率
よく高めることができる。

【００４９】なお、洗浄具５へのブラシ洗浄具３０の取
りつけ箇所は任意であり、例えば図４に鎖線で示すよう
に、リング状のブラシ洗浄具３０Ａを洗浄具５の外側に
嵌め付けるようにしてもよい。

【００５０】＜第３実施例＞図５は本発明の第３実施例
に係る基板洗浄装置に備えられた洗浄具の概略構成を示
す縦断面図である。上述した第１および第２実施例で
は、洗浄具５自体は回転しなかったが、本実施例では洗
浄具５が回転するように構成してある。洗浄具５の構成
は第１実施例のものとほぼ同じであるので、ここでの説
明は省略する。以下、洗浄具５の回転機構について説明
する。

【００５１】洗浄具５には上下に貫くように吸気用の内
管４１が連結固定されており、この内管４１の末端が凹
部７で開口して真空吸引孔８を構成している。内管４１
の外側に処理液送液用の外管４２が同心状に設けられて
いる。この外管４２は、その末端が洗浄具５の液溜まり
１４に連通するように洗浄具５の上面に連結固定されて
いる。外管４２はリニアガイド２５を介して洗浄具支持
アーム４に回転および上下動自在に支持されている。内
管４１の上端は軸シール継手４３を介して真空吸引源に
連通接続されている。一方、外管４２の上端は軸シール
継手４４を介して処理液供給源に連通接続されている。
また、内管４１と外管４２は、各々の上端部が連結部材
４５によって連結されており、両管４１，４２が一体と
なって回転するようになっている。

【００５２】外管４２の中間部位の外側には、回転軸受
４６を介して洗浄具支持アーム４の内周面に支持された
円筒状の筒体４７があり、この筒体４７と外管４２の中
間部位とがスプライン結合している。筒体４７にはプー
リー４８が嵌め付け固定されており、このプーリー４８
に歯付ベルト４９が巻回されている。歯付ベルト４９の
他端は、洗浄具支持アーム４の基端側に収納された図示
しないモータの出力軸に取りつけられたもう一つのプー
リーに巻回されている。なお、外管４２が導出される洗
浄具支持アーム４の先端部には磁気流体シール５０が施
され、洗浄具支持アーム４内で発生した塵埃が外部へ放
出されないようになっている。

【００５３】以上のように構成された第３実施例装置の
動作を説明する。軸シール継手４４および外管４２を介
して送られきた処理液は洗浄具５の液溜まり１４に流入
し、洗浄具５の底面の処理液噴出孔１３から基板Ｗに向
けて噴出される。一方、内管４１および軸シール継手４
３を介して真空吸引源に連通する真空吸引孔８から基板
Ｗが真空吸引される。処理液の噴出力と真空吸引力とが
バランスすることにより、洗浄具５の底面と基板表面と
の間に間隙Ｇが形成され、この間隙Ｇに介在する処理液
の液膜を介して洗浄具５が基板表面に作用して基板Ｗが
洗浄される点は上述した各実施例と同様である。そし
て、本実施例によれば、歯付ベルト４９を介して伝達さ
れた回転力が筒体４７を介して外管４２および内管４１
に伝達されることにより、洗浄具５が回転しながら基板
Ｗを洗浄する。なお、外管４２と筒体４７とはスプライ
ン結合しているので、基板Ｗの上下振動に対して洗浄具
５は円滑に追随して間隙Ｇを維持する。本実施例装置に
よれば、洗浄具５自体が回転しながら基板Ｗを洗浄する
ので、より一層均一な洗浄処理を行うことができる。

【００５４】＜第４実施例＞図６は本発明の第４実施例
に係る基板洗浄装置に備えられた洗浄具の概略構成を示
す縦断面図である。本実施例装置も、第１実施例などと
同様の洗浄具５を備えている。ただし、第１実施例など
では洗浄具５が上下動自在に洗浄具支持アーム４に連結
されているのに対して、本実施例では洗浄具５が洗浄具
支持アーム４に連結固定されて、上下方向に変位しない
点に特徴がある。その他の点は第１実施例と同様である
ので、ここでの説明は省略する。以下、本実施例の動作
を説明する。

【００５５】本実施例では、洗浄具５が洗浄具支持アー
ム４に連結固定されているので、洗浄具５の底面から基
板Ｗに向けて処理液が噴出されると、基板Ｗを押し下げ
る力が作用する。一方、洗浄具５の底面から基板Ｗを真
空吸引することにより、基板Ｗを持ち上げる力が作用す
る。このような処理液の噴出力によって基板を押し下げ
る力と、真空吸引によって基板を持ち上げる力とがバラ
ンスすることによって、基板Ｗの上下振動が強制的に抑
制されて洗浄具５の底面と基板表面との間隙Ｇが一定に
保たれる。具体的には、回転に伴って基板Ｗが下方に変
位すると、処理液の噴出力に基づく基板Ｗを下方に押し
下げる力が小さくなり、逆に真空吸引力に基づく基板Ｗ
を上方に持ち上げる力が相対的に大きくなって、基板Ｗ
の下方への変位を抑制する。一方、回転に伴って基板Ｗ
が上方に変位すると、基板Ｗを押し下げる力が、基板Ｗ
を持ち上げる力よりも大きくなって、基板Ｗの上方への
変位を抑制する。

【００５６】上述したように本実施例によっても、洗浄
具５の底面と基板表面の間の間隙Ｇが一定に維持される
ので、基板Ｗの回転周速度や基板の上下振動にかかわら
ず、均一な洗浄処理を行うことができる。

【００５７】本発明は上述した各実施例のものに限ら
ず、次のように変形実施することもできる。 （１）図７に示した洗浄具５１は、その底面の中央部に
基板Ｗに向けて処理液を噴出する処理液噴出孔５２を備
え、この処理液噴出孔５２を取り囲むように複数個の真
空吸引孔５３が設けられている。各真空吸引孔５３は処
理液噴出孔５２を挟んで各々がほぼ対向するように配置
されている。処理液噴出孔５２および真空吸引孔５３を
このように配置することによっても、処理液の噴出力と
真空吸引力とをバランスさせることにより、洗浄具５１
の底面と基板表面との間の間隙Ｇを一定に維持すること
ができるので、第１実施例などと同様の効果を得ること
ができる。

【００５８】（２）上述した各実施例では基板Ｗを回転
させるとともに、洗浄具５を基板Ｗの回転半径方向に移
動させることにより、洗浄具５を基板表面に沿って移動
させたが、本発明はこれに限らず洗浄具を移動させずに
基板だけを水平移動させるようにしてもよい。例えば図
８に示すように、ガラス基板などの矩形状の基板Ｗを搬
送経路に沿って水平移動するとともに、この基板Ｗに対
向して細長い直方体状の洗浄具６０を搬送経路と直交す
るように配置する。洗浄具６０の底面の中央部には複数
個の真空吸引孔６１が一列状に配置されているととも
に、これらの真空吸引孔６１を挟んで複数個の処理液噴
出孔６２が対向配置されている。各真空吸引孔６１は洗
浄具６０の上面に連通接続された吸気管６３を介して吸
引される。また、各処理液噴出孔６２は洗浄具６０の側
面に連通接続された送液管６４を介して処理液を供給さ
れる。このような洗浄具６０によっても、各処理液噴出
孔６２からの処理液の噴出力と、各真空吸引孔６１から
の真空吸引力とをバランスさせることにより、搬送中の
基板の上下振動などにかかわらず基板表面の全体を均一
に洗浄することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば次の効果を奏する。すなわち、請求項１に記載
の発明方法によれば、処理液の噴出力と真空吸引力とを
バランスさせることにより、洗浄具の底面と基板表面と
の間に間隙を形成し、この間隙に介在する処理液の液膜
を介して洗浄具を基板表面に作用させて基板を洗浄して
いるので、基板と洗浄具との相対移動速度にかからわず
処理液の液膜の厚みはほぼ一定であり、基板表面の全体
にわたって均一な洗浄処理を行うことができる。また、
基板が上下に振動しても、これに追随して洗浄具が迅速
に上下動して洗浄具の底面と基板表面との間隙を一定に
維持するので、基板の上下振動にもかかわらず、基板に
均一な洗浄処理を行うことができる。

【００６０】請求項２に記載の発明装置によれば、請求
項１に記載の発明方法を好適に実施することができる。

【００６１】請求項３に記載の発明によれば、処理液の
流量および真空吸引力の少なくともいずれか一方を任意
の値に調節することにより、処理対象である基板に応じ
て処理液の液膜の厚みを最適なものに設定することがで
きる。

【００６２】請求項４に記載の発明によれば、洗浄具を
安定した姿勢でバランスさせることができる。

【００６３】請求項５に記載の発明によれば、リニアガ
イドで洗浄具を案内することにより、基板の上下振動に
追随して、洗浄具を円滑に上下動させることができる。

【００６４】請求項６に記載の発明によれば、処理中に
基板表面が傾いた場合にも、これに追随して洗浄具が傾
くので、洗浄具の底面と基板表面との間隙を一定に維持
することができる。

【００６５】請求項７に記載の発明によれば、基板の上
下振動が強制的に抑制されて洗浄具の底面と基板表面と
の間隙を一定に保つことができる。

【００６６】請求項８に記載の発明によれば、本案に係
る洗浄具と、別の洗浄具とによって、基板表面に対して
別種の洗浄を同時に行うことができる。

【００６７】請求項９に記載の発明によれば、別の洗浄
具の高さを調節することにより、例えば別の洗浄具を基
板表面に接触させた状態で洗浄処理を行うなど、より自
由度の高い洗浄処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板洗浄装置の第１実施例の全体
の概略構成を示す一部破断正面図である。

【図２】第１実施例の全体の概略構成を示す平面図であ
る。

【図３】第１実施例の洗浄具の概略構成を示す縦断面図
である。

【図４】第２実施例の洗浄具の概略構成を示す縦断面図
である。

【図５】第３実施例の洗浄具の概略構成を示す縦断面図
である。

【図６】第４実施例の洗浄具の概略構成を示す縦断面図
である。

【図７】その他の実施例に係る洗浄具の概略構成を示す
縦断面図である。

【図８】（ａ）はさらに別の実施例の概略構成を示す斜
視図、（ｂ）は洗浄具の底面図である。

【符号の説明】

１…スピンチャック ４…洗浄具支持アーム ５…洗浄具 ７…凹部 ８…真空吸引孔 １３…処理液噴出孔 １７，２０…レギャレータ ２３…球面軸受 ２５…リニアガイド ３０…ブラシ洗浄具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 讓一 京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神 北町１番地の１ 大日本スクリーン製造株 式会社内 Ｆターム(参考） 3B116 AA02 AA03 AB34 AB42 AB47 BA02 BA08 BA13 BA34 BB22 BB32 BB43 BB73 BB75 BB77 CD31 CD42 CD43 3B201 AA02 AA03 AB34 AB42 AB47 BA02 BA08 BA13 BB22 BB32 BB43 BB55 BB73 BB75 BB77 BB92 CD34 CD42 CD43

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に処理液を供給するとともに、そ
   の基板に洗浄具を作用させて基板表面を洗浄する基板洗
   浄方法において、 洗浄具の底面から基板に向けて処理液を噴出するととも
   に、前記洗浄具の底面から基板を真空吸引することによ
   り、前記処理液の噴出力と真空吸引力とをバランスさせ
   て前記洗浄具の底面と基板表面との間に狭い間隙を形成
   し、前記間隙に介在する処理液の液膜を介して洗浄具を
   基板に作用させて基板表面を洗浄することを特徴とする
   基板洗浄方法。
2. 【請求項２】 基板上に処理液を供給するとともに、そ
   の基板に洗浄具を作用させて基板表面を洗浄する基板洗
   浄装置であって、 基板を保持する基板保持手段と、 基板に作用する洗浄具と、 前記洗浄具を支持する洗浄具支持手段と、 前記洗浄具と基板とを対向させて前記洗浄具を相対的に
   水平移動させる移動手段とを備え、 前記洗浄具は、基板に向けて処理液を噴出する処理液噴
   出孔と、基板を真空吸引する真空吸引孔とが、その底面
   にそれぞれ形成されており、 かつ、前記処理液噴出孔から噴出される処理液の噴出力
   と、前記真空吸引孔からの真空吸引力とをバランスさせ
   て前記洗浄具の底面と基板表面との間に狭い間隙を形成
   し、前記間隙に介在する処理液の液膜を介して洗浄具を
   基板に作用させて基板表面を洗浄することを特徴とする
   基板洗浄装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の基板洗浄装置におい
   て、前記装置はさらに、 前記処理液噴出孔から噴出される処理液の流量、および
   前記真空吸引孔から吸引する真空吸引圧力の少なくとも
   いずれか一方を任意の値に調節する調節手段を備えてい
   る基板洗浄装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載の基板洗浄装置
   において、 前記真空吸引孔および前記処理液噴出孔のいずれか一方
   の孔は洗浄具の底面のほぼ中央部にあり、他方の孔は複
   数個あって、かつ前記洗浄具の底面の中央部にある前記
   一方の孔を挟んでほぼ対向する位置に設けられている基
   板洗浄装置。
5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載の基
   板洗浄装置において、 前記洗浄具は、リニアガイドを介して前記洗浄具支持手
   段に取り付けられている基板洗浄装置。
6. 【請求項６】 請求項２ないし５のいずれかに記載の基
   板洗浄装置において、 前記洗浄具は、球面軸受を介して前記前記洗浄具支持手
   段に取り付けられている基板洗浄装置。
7. 【請求項７】 請求項２ないし６のいずれかに記載の基
   板洗浄装置において、 前記洗浄具は、前記洗浄具支持手段に連結固定されてい
   る基板洗浄装置。
8. 【請求項８】 請求項２ないし７のいずれかに記載の基
   板洗浄装置において、 前記洗浄具には、基板表面に作用する別の洗浄具が取り
   付けられている基板洗浄装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の基板洗浄装置におい
   て、 前記別の洗浄具は、前記洗浄具に高さ調節可能に取り付
   けられている基板洗浄装置。