JP5026351B2 - 処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハなどからなる被処理体の周縁部を処理する処理装置に関する。
従来から、基板(被処理体)を保持する保持部と、この基板の周縁部の表面(一方の面)を洗浄するスポンジ状の第1基板洗浄ブラシと、この第1基板洗浄ブラシに対向配置され、基板の周縁部の裏面(他方の面)を洗浄するスポンジ状の第2基板洗浄ブラシと、第1基板洗浄ブラシおよび第2基板洗浄ブラシを、互いに接近および離間させるブラシ接離機構と、を含む、処理装置が知られている(特許文献1参照)。
特開2007−157936号公報
特許文献1に記載されたような従来の処理装置によれば、被処理体の周縁部の表面と裏面を洗浄することはできるものの、第一洗浄部から被処理体の周縁部の表面に加わる押圧力と、第二洗浄部から被処理体の周縁部の裏面に加わる押圧力とを制御することはできなかった。このため、従来の処理装置では、以下に示すような問題がある。
一般に、被処理体の裏面には、除去しづらいポリマーやパーティクルが付着する傾向にある。このため、被処理体の裏面に付着したポリマーやパーティクルを除去するために強い力で洗浄すると、被処理体の表面に施されたパターニングが剥がれることがある。他方、表面に施されたパターニングが剥がれないように弱い力で洗浄すると、裏面に付着したポリマーやパーティクルを除去することができなかった。
また、パーティクルにも様々な種類のものがあるので、付着するパーティクルの種類によっては被処理体から除去しにくいものもある。そして、被処理体の表面に付着するパーティクルの種類と、裏面に付着するパーティクルの種類が異なることもあり、一方の面(例えば表面)に除去しにくいパーティクルが付着し、他方の面(例えば裏面)に除去しやすいパーティクルが付着した場合には、それぞれの面に応じた押圧力で洗浄することができなかった。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、表面に施されたパターニングを剥がすことなく、裏面に付着したポリマーやパーティクルを確実に除去したり、それぞれの面に応じた押圧力でそれぞれの面に付着したパーティクルを確実に除去したりすることができる処理装置を提供することを目的とする。
本発明による処理装置は、
被処理体を保持する保持部と、
前記保持部によって保持された前記被処理体を回転させる回転駆動部と、
前記被処理体の周縁部の一方の面に当接して洗浄する第一洗浄機構と、
前記被処理体の前記周縁部の他方の面に当接して洗浄する第二洗浄機構と、
前記第一洗浄機構から前記周縁部の一方の面に加わる押圧力を調整する第一調整機構と、
前記第二洗浄機構から前記周縁部の他方の面に加わる押圧力を調整する第二調整機構と、
を備えている。
本発明による処理装置において、
前記第二調整機構は、前記第二洗浄機構に設けられた永久磁石と、該永久磁石に磁力を加えることによって前記周縁部の他方の面に加わる押圧力を調整する電磁石と、を有することが好ましい。
本発明による処理装置において、
前記第一洗浄機構は、前記周縁部の一方の面に当接可能であり、横断面の中心部が硬質部からなり、該中心部の周りを囲む外周部が該硬質部よりも軟らかい軟質部からなる第一洗浄部を有することが好ましい。
本発明による処理装置において、
前記第二洗浄機構は、前記周縁部の他方の面に当接可能であり、横断面の中心部が硬質部からなり、該中心部の周りを囲む外周部が該硬質部よりも軟らかい軟質部からなる第二洗浄部を有することが好ましい。
本発明による処理装置において、
前記第一洗浄機構に連結され、該第一洗浄機構および前記第二洗浄機構を前記被処理体の一方の面から他方の面に向かう方向に移動させる移動機構をさらに備えたことが好ましい。
本発明による処理装置において、
前記第二洗浄機構は、前記第一洗浄機構に連結されるとともに、揺動軸を中心に揺動可能となり、該第一洗浄機構側に揺動されたときに前記周縁部の前記他方の面に当接することが好ましい。
本発明による処理装置において、
前記第二洗浄機構は、前記第一洗浄機構が前記周縁部の前記一方の面に当接した後に、前記揺動軸を中心に該第一洗浄機構側に揺動されて該周縁部の前記他方の面に当接することが好ましい。
本発明による処理装置において、
前記第二調整機構は、第一調整機構によって前記第一洗浄機構から前記周縁部の一方の面に加えられる押圧力よりも大きな押圧力を、前記第二洗浄機構から前記周縁部の他方の面に加えることが好ましい。
本発明によれば、第一調整機構によって、第一洗浄機構から被処理体の周縁部の一方の面に加わる押圧力を調整することができ、かつ、第二調整機構によって、第二洗浄機構から被処理体の周縁部の他方の面に加わる押圧力を調整することができる。このため、表面に施されたパターニングを剥がすことなく、裏面に付着したポリマーやパーティクルを確実に除去したり、それぞれの面に応じた押圧力でそれぞれの面に付着したパーティクルを確実に除去したりすることができる。
発明を実施するための形態
実施の形態
以下、本発明に係る処理装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図5は本発明の実施の形態を示す図である。
図1に示すように、処理装置は、被処理体である半導体ウエハW(以下、単にウエハWとも言う)を真空吸着によって保持する保持部1と、保持部1の中心から下方に延びた回転軸5と、この回転軸5を回転させることによって保持部1で保持されたウエハWを回転させる回転駆動部60と、保持部1によって保持されたウエハWの周りを囲むカップ70と、ウエハWの周縁部の表面(一方の面)に当接して洗浄する表面洗浄機構(第一洗浄機構)30と、ウエハWの周縁部の裏面(他方の面)に当接して洗浄する裏面洗浄機構(第二洗浄機構)40と、を備えている。
また、図2に示すように、表面洗浄機構30は、第一基端部31と、第一基端部31の下端に設けられ、ウエハWの周縁部の表面に当接可能となったスポンジ状の表面洗浄部(第一洗浄部)32とを有している。この表面洗浄部32は、図3(a)(b)に示すように、横断面の中心部が硬い硬質部32aからなり、この中心部の周りを囲む外周部が硬質部32aよりも軟らかい軟質部32bからなっている。
また、図2に示すように、裏面洗浄機構40は、第二基端部41と、第二基端部41の上端に設けられ、ウエハWの周縁部の裏面に当接可能となったスポンジ状の裏面洗浄部(第二洗浄部)42とを有している。この裏面洗浄部42は、図3(a)(b)に示すように、横断面の中心部が硬い硬質部42aからなり、この中心部の周りを囲む外周部が硬質部42aよりも軟らかい軟質部42bからなっている。
なお、本実施の形態では、表面洗浄部32と裏面洗浄部42の両方について、その横断面の中心部が硬い硬質部32a,42aからなり、中心部の周りを囲む外周部が硬質部32a,42aよりも軟らかい軟質部32b,42bからなっている態様を用いて説明する。しかしながら、これに限られることなく、表面洗浄部32と裏面洗浄部42のいずれか一方のみが、その横断面の中心部が硬い硬質部32a,42aからなり、中心部の周りを囲む外周部が硬質部32a,42aよりも軟らかい軟質部32b,42bからなっていてもよい。
また、図2に示すように、表面洗浄機構30の上端には、内部に電磁石21が配置された筐体24が連結されている。また、この筐体24の上端には、表面洗浄機構30からウエハWの周縁部の表面に加わる押圧力を調整する表面側調整機構(第一調整機構)10が連結されている。
この表面側調整機構10は、図2に示すように、円筒状のシリンダ12と、このシリンダ12内で上下方向に移動可能なピストン15と、を有している。また、シリンダ12には、ピストン15の上方側に空気を流入するための上方側流入部11と、ピストン15の下方側に空気を流入するための下方側流入部16とが設けられている。なお、上方側流入部11と下方側流入部16の各々は、空気供給部(図示せず)に連通されている。
また、図2に示すように、ピストン15の上端には、水平方向に延びた被測定部19が連結されている。また、この被測定部19の下端には、被測定部19から加わる押圧力を測定する測定センサ51が当接されている。また、この測定センサ51には、測定センサ51によって検知された押圧力を出力する出力部52が接続されている。
ここで、上方側流入部11から流入される空気によってピストン15に付与される空気圧と、下方側流入部16から流入される空気によってピストン15に付与される空気圧が調整されることによって、表面洗浄部32からウエハWの周縁部の表面に付与される押圧力が調整される。
また、図2に示すように、裏面洗浄機構40の下端には永久磁石25が連結されている。なお、裏面洗浄機構40に設けられた永久磁石25と、この永久磁石25に磁力を加える電磁石21とによって、裏面側調整機構(第二調整機構)が構成されている。なお、電磁石21に流れる電流の大きさ(電磁石21に加えられる電圧の大きさ)が調整されることによって、裏面洗浄部42からウエハWの周縁部の裏面に付与される押圧力が調整される。
ところで、本実施の形態では、裏面側調整機構(電磁石21および永久磁石25)は、表面側調整機構10によって表面洗浄機構30からウエハWの周縁部の表面に加えられる押圧力よりも大きな押圧力を、裏面洗浄機構40からウエハWの周縁部の裏面に加えることもできるし、逆に、表面側調整機構10によって表面洗浄機構30からウエハWの周縁部の表面に加えられる押圧力よりも小さな押圧力を、裏面洗浄機構40からウエハWの周縁部の裏面に加えることもできるように構成されている。
また、図2に示すように、筐体24には、揺動軸45aを中心に揺動可能な連結部材45が設けられている。そして、裏面洗浄機構40は、連結部材45を介して、表面洗浄機構30に連結されている。このため、裏面洗浄機構40は揺動軸45aを中心に揺動可能となり、表面洗浄機構30側(上方側)に揺動されたときに(閉鎖位置にあるときに)、ウエハWの周縁部の裏面に当接するようになっている(図4(c)参照)。
また、図1に示すように、表面洗浄機構30には、筐体24および表面側調整機構10を介して、表面洗浄機構30と裏面洗浄機構40を一体に上下方向(ウエハWの表面から裏面に向かう方向)に移動させる洗浄部移動機構55が連結されている。
また、図1に示すように、回転駆動部60は、回転軸5の周縁外方に配置されたプーリ62と、このプーリ62に巻きかけられた駆動ベルト63と、この駆動ベルト63に駆動力を付与することによって、プーリ62を介して回転軸5を回転させるモータ61とを有している。また、回転軸5の周縁外方にはベアリング66が配置されている。また、回転軸5には、この回転軸5を上下方向に移動させることによって、保持部1を上下方向に移動させる保持部移動機構65が連結されている。
また、図1に示すように、処理装置は、ウエハWに処理液を供給する処理液供給部75を備えている。そして、ウエハWの表面側には、処理液供給部75に連結され、この処理液供給部75から供給される処理液をウエハWの表面に供給する表面側供給ノズル71が設けられている。また、ウエハWの裏面側には、処理液供給部75に連結され、この処理液供給部75から供給される処理液をウエハWの裏面に供給する裏面側供給ノズル72が設けられている。
なお、本願で処理液とは、薬液や純水のことを意味している。そして、薬液としては、例えば、希フッ酸などを用いることができる。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
まず、搬送ロボット(図示せず)によって、キャリア(図示せず)から取り出されたウエハWが、保持部移動機構65により受け渡し位置(上方位置)に位置づけられた保持部1上に載置される(保持工程)。
次に、保持部移動機構65によって、保持部1が下方に移動させられて下方位置に位置づけられる(図1参照)。
次に、洗浄部移動機構55によって、表面洗浄機構30と裏面洗浄機構40とが一体となって下方へ移動させられる(図1および図4(a)参照)。このとき、裏面洗浄機構40の裏面洗浄部42は、表面洗浄機構30側とは反対側(下方側)に揺動されて、開放位置に位置づけられている(図4(a)参照)。
このように、本実施の形態によれば、裏面洗浄機構40の裏面洗浄部42を開放位置に位置づけたまま、裏面洗浄機構40の裏面洗浄部42をウエハWの裏面側に位置づけることができる(図4(a)(b)参照)。このため、ウエハWの周りを囲むカップ70の大きさを小さくすることができ、かつ、裏面洗浄部42をウエハWの周縁部の裏面に容易かつ迅速に当接させることができる。
すなわち、特許文献1のように、第1基板洗浄ブラシ(表面洗浄部32’)および第2基板洗浄ブラシ(裏面洗浄部42’)を、互いに接近および離間させるものであれば、保持部1で保持されたウエハWとカップ70との間に、第1基板洗浄ブラシ(表面洗浄部32’)および第2基板洗浄ブラシ(裏面洗浄部42’)を通過させるだけの間隙を設ける必要がある(図1の70’で示された点線参照)。このため、保持部1によって保持されたウエハWの周りを囲むカップ70の大きさが大きくなる。
これに対して、本実施の形態によれば、裏面洗浄機構40の裏面洗浄部42を開放位置に位置づけたまま、裏面洗浄機構40を下方へ移動させるだけで、裏面洗浄機構40の裏面洗浄部42をウエハWの裏面側へ移動させることができる(図1の実線矢印、参照)。このため、保持部1で保持されたウエハWとカップ70との間に、裏面洗浄部42を通過させるための間隙を設ける必要がない。この結果、ウエハWの周りを囲むカップ70の大きさを小さくすることができる。
また、特許文献1に記載されたような従来のものであれば、裏面洗浄部42をウエハWの裏面の周縁部に当接させる際に、第2基板洗浄ブラシ(裏面洗浄部42’)をウエハWの裏面側に位置づけた後に、ウエハWの周縁部に向かって水平方向に移動させる必要があるのに対して(図1の点線矢印、参照)、本実施の形態によれば、裏面洗浄機構40を下方へ移動させるだけでよい(図1の実線矢印、参照)。このため、裏面洗浄部42をウエハWの裏面の周縁部に当接させるまでの工程数を削減することができ(水平方向の移動工程を削減することができ)、裏面洗浄部42をウエハWの周縁部の裏面に容易かつ迅速に当接させることができる。
次に、回転駆動部60により回転軸5が回転駆動されることによって、保持部11で保持されたウエハWが回転される(回転工程)(図1参照)。このとき、モータ61から駆動ベルト63を介してプーリ62に駆動力が付与されることによって、回転軸5が回転駆動される。
次に、表面側供給ノズル71によって、処理液供給部75から供給された処理液がウエハWの表面に供給され始める。また、同様に、裏面側供給ノズル72によって、処理液供給部75から供給された処理液がウエハWの裏面に供給され始める(処理液供給工程)(図1参照)。なお、以下の工程は、このように表面側供給ノズル71と裏面側供給ノズル72から、ウエハWの周縁部に処理液が供給されている間に行われる。
このように表面側供給ノズル71および裏面側供給ノズル72から処理液が供給されるときに、表面洗浄機構30の表面洗浄部32がウエハWの表面に当接される(図4(b)参照)。その後、筐体24内の電磁石21に電流が流され(図4(c)の矢印、参照)、裏面洗浄機構40の下端に設けられた永久磁石25に、この電磁石21から加えられる磁力が働く。この結果、裏面洗浄機構40の裏面洗浄部42が揺動軸45aを中心に揺動され、閉鎖位置に位置づけられて、裏面洗浄部42がウエハWの裏面に当接される(図4(c)参照)。
このとき、電磁石21に流れる電流の大きさ(電磁石21に加えられる電圧の大きさ)を調整することによって、裏面洗浄部42からウエハWの周縁部の裏面に付与される押圧力を調整することができる。
また、上方側流入部11から流入される空気による空気圧と、下方側流入部16から流入される空気による空気圧とを調整することによって、表面洗浄部32からウエハWの周縁部の表面に付与される押圧力を調整することができる(図2参照)。なお、この押圧力は、測定センサ51によって検知され、出力部52によって出力される。
上述のように、本実施の形態によれば、表面洗浄機構30からウエハWの周縁部の表面に加わる押圧力を調整することができ、かつ、裏面洗浄機構(電磁石21および永久磁石25)40からウエハWの周縁部の裏面に加わる押圧力を調整することができる。このため、ウエハWの表面を弱い力で洗浄し、かつ、ウエハWの裏面を強い力で洗浄することができるし、逆に、ウエハWの裏面を弱い力で洗浄し、かつ、ウエハWの表面を強い力で洗浄することもできる。
このため、ウエハWの裏面に除去しにくいポリマーやパーティクルが付着した場合には、ウエハWの表面を弱い力で洗浄し、かつ、ウエハWの裏面を強い力で洗浄することによって、ウエハWの表面に施されたパターニングを剥がすことなく、ウエハWの裏面に付着したポリマーやパーティクルを確実に除去することができる。
この結果、本実施の形態によれば、以下に例示するような効果を奏することができる。
まず、ウエハWを搬送するときに搬送ロボット(図示せず)のアームとウエハWとの間に、周縁部に残っていたパーティクルが挟まってしまうことが無くなるので、パーティクルによって、ウエハWの表面や裏面が剥離されてしまうことを防止することができる。
また、ウエハWをキャリア(図示せず)内に戻した後で、キャリア内でウエハWの周縁部に付着していたパーティクルが落ちてしまうことが無くなるので、キャリア内の他のウエハWを汚してしまうことを防止することができる。
さらに、ウエハWを露光して処理する際にウエハW上に溜められた水にパーティクルが浮遊することが無くなるので、この水の屈折率を均一に保つことができ、ウエハWを正確に露光して処理することができる。
また、表面洗浄部32と裏面洗浄部42は、横断面の中心部が硬い硬質部32a,42aからなり、この中心部の周りを囲む外周部が硬質部32a,42aよりも軟らかい軟質部32b,42bからなっている(図3(a)(b)参照)。このため、図3(b)に示すように、ウエハWの周縁部の側端面(APEX部)を硬質部32a,42aに当接させるとともに、軟質部32b,42bによってウエハWの周縁部の表面および裏面(ベベル部)を挟むことができる。
この結果、パターニングが施されることのないウエハWの周縁部の側端面(APEX部)を(ウエハWの周縁部の表面および裏面(ベベル部)よりも)強い力で洗浄することができる。
ところで、本実施の形態において、表面側供給ノズル71からウエハWの表面に供給される処理液と、裏面側供給ノズル72からウエハWの裏面に供給される処理液を、適宜変更することができる(図1参照)。例えば、表面側供給ノズル71と裏面側供給ノズル72から、最初に薬液が供給され、次にリンス液が供給され、最後に乾燥液が供給されるようにすることができる。なお、表面側供給ノズル71からウエハWの表面に供給される処理液の種類と、裏面側供給ノズル72からウエハWの裏面に供給される処理液の種類とを、独立して変えることもできる。
上述のような処理液によるウエハWの周縁部の所定の処理が終了すると、表面側供給ノズル71と裏面側供給ノズル72からの処理液の供給が停止される。このとき、筐体24内の電磁石21に流れている電流が停止され(または、筐体24内の電磁石21に逆方向で電流が流され)、裏面洗浄部42が揺動軸45aを中心に下方側に揺動され、開放位置に位置づけられる。その後、洗浄部移動機構55によって、表面洗浄機構30と裏面洗浄機構40とが一体となって上方へ移動させられる。
このとき、裏面洗浄機構40を(ウエハWの周縁方向外方に移動させることなく)上方へ移動させるだけで、裏面洗浄部42をウエハWの裏面側から表面側へ移動させることができるので、裏面洗浄部42を容易かつ迅速に移動させることができる。
次に、回転駆動部60によってウエハWが高速に回転され、ウエハWの周縁部が乾燥される。その後、回転駆動機構60のモータ61が停止され、保持部1によって保持されているウエハWの回転も停止される。
次に、保持部移動機構65によって、保持部1が上方に移動させられて受け渡し位置(上方位置)に位置づけられる。
次に、搬送ロボット(図示せず)によって、保持部1上からウエハWが除去される。
ところで、上記では、電磁石21を収容する筐体24が表面洗浄機構30に連結され、この表面洗浄機構30に、裏面洗浄機構40の裏面洗浄部42が揺動軸45aを中心に揺動可能に連結されている態様を用いて説明した(図2参照)。
しかしながら、これに限られることなく、図5に示すように、電磁石21を収容する筐体24が、第二基端部41の下端に設けられた永久磁石25の下方に配置され、第二基端部41と裏面洗浄部42とを上下方向に案内する案内溝44aを有する案内部44が配置され、裏面洗浄部42が上下方向に移動可能となっていてもよい。なお、この場合には、表面洗浄機構30は、(筐体24を介することなく)直接、表面側調整機構10に連結されている。
このような態様によっても、やはり、表面洗浄機構30からウエハWの周縁部の表面に加わる押圧力を調整することができ、かつ、裏面洗浄機構40からウエハWの周縁部の裏面に加わる押圧力を調整することができる。このため、ウエハWの周縁部の洗浄を確実に行うことができ、ウエハWの周縁部からパーティクルを確実に除去することができる。
本発明の実施の形態による処理装置の構成を示す側方断面図。 本発明の実施の形態による処理装置の第一調整機構および第二調整機構の構成を示す側方断面図。 本発明の実施の形態による処理装置の第一洗浄部および第二洗浄部の構成を示す上方断面図。 本発明の実施の形態による処理装置の第二調整機構の駆動態様を示す概略図。 本発明の実施の形態の変形例による処理装置の第一洗浄部および第二洗浄部の構成を示す方断面図。
符号の説明
1 保持部
10 表面側調整機構(第一調整機構)
21 電磁石
25 永久磁石
30 表面洗浄機構(第一洗浄機構)
32 表面洗浄部(第一洗浄部)
32a 硬質部
32b 軟質部
40 裏面洗浄機構(第二洗浄機構)
42 裏面洗浄部(第二洗浄部)
42a 硬質部
42b 軟質部
45a 揺動軸
55 洗浄部移動機構(移動機構)
60 回転駆動部
65 保持部移動機構
70 カップ
W ウエハ(被処理体)

Claims (7)

  1. 被処理体を保持する保持部と、
    前記保持部によって保持された前記被処理体を回転させる回転駆動部と、
    前記被処理体の周縁部の一方の面に当接して洗浄する第一洗浄機構と、
    前記被処理体の前記周縁部の他方の面に当接して洗浄する第二洗浄機構と、
    前記第一洗浄機構から前記周縁部の一方の面に加わる押圧力を調整する第一調整機構と、
    前記第二洗浄機構から前記周縁部の他方の面に加わる押圧力を調整する第二調整機構と、
    を備え
    前記第二調整機構は、前記第二洗浄機構に設けられた永久磁石と、該永久磁石に磁力を加えることによって前記周縁部の他方の面に加わる押圧力を調整する電磁石と、を有することを特徴とする処理装置。
  2. 前記第一洗浄機構は、前記周縁部の一方の面に当接可能であり、横断面の中心部が硬質部からなり、該中心部の周りを囲む外周部が該硬質部よりも軟らかい軟質部からなる第一洗浄部を有することを特徴とする請求項に記載の処理装置。
  3. 前記第二洗浄機構は、前記周縁部の他方の面に当接可能であり、横断面の中心部が硬質部からなり、該中心部の周りを囲む外周部が該硬質部よりも軟らかい軟質部からなる第二洗浄部を有することを特徴とする請求項1又は2のいずれか記載の処理装置。
  4. 前記第一洗浄機構に連結され、該第一洗浄機構および前記第二洗浄機構を前記被処理体の一方の面から他方の面に向かう方向に移動させる移動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の処理装置。
  5. 前記第二洗浄機構は、前記第一洗浄機構に連結されるとともに、揺動軸を中心に揺動可能となり、該第一洗浄機構側に揺動されたときに前記周縁部の前記他方の面に当接することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の処理装置。
  6. 前記第二洗浄機構は、前記第一洗浄機構が前記周縁部の前記一方の面に当接した後に、前記揺動軸を中心に該第一洗浄機構側に揺動されて該周縁部の前記他方の面に当接することを特徴とする請求項に記載の処理装置。
  7. 前記第二調整機構は、第一調整機構によって前記第一洗浄機構から前記周縁部の一方の面に加えられる押圧力よりも大きな押圧力を、前記第二洗浄機構から前記周縁部の他方の面に加えることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の処理装置。
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