JP6792512B2 - 基板洗浄装置および基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板洗浄装置および基板処理装置に関する。

従来から、下記特許文献１に示されるような、基板処理装置に用いられる基板洗浄装置が知られている。この基板洗浄装置は、第１スピンドル群と第２スピンドル群との間で基板を保持しながら回転させる基板保持回転機構と、基板を洗浄する洗浄機構と、を備えている。第１スピンドル群および第２スピンドル群は、基板を回転させる駆動スピンドルをそれぞれ２本ずつ備えている。これら計４本の駆動スピンドルで基板を保持しながら回転させつつ、洗浄機構によって基板を洗浄する。

また、この種の基板洗浄装置では、洗浄された基板の品質を安定させるため、基板の回転数を精度よく測定することが求められている。基板の回転数を測定する方法として、下記特許文献２では、基板の外周縁に従動ローラを当接し、この従動ローラとスリット板とを一体に回転させて、このスリット板の回転状態を検出する構成を開示している。

特許第４９３７８０７号公報 特開平１０−２８９８８９号公報

ところで、上記特許文献２のように、従動ローラの回転数を検出することで基板の回転数を間接的に検出する構成においては、従動ローラと基板との間で生じるスリップが、基板の回転数の検出精度を低下させる要因となる。このようなスリップの発生を抑えるためには、従動ローラの基板に対する押し付け力を大きくすることが有効である。
一方、例えば上記特許文献１に示されるような４本の駆動ローラに加えて、基板の回転数を測定するための従動ローラを強い押し付け力で基板に当接させると、基板に加えられる力のバランスが崩れ、基板の変形などを招いてしまう場合がある。さらに、基板に接触するローラの数が増加すると、洗浄に伴ってローラに付着した汚れが再び基板に付着し、基板が汚染されてしまう現象が生じやすくなる。
以上のような理由から、基板の洗浄の品質を安定させながら、従動ローラを用いて基板の回転数を精度よく測定することは容易ではなかった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、基板の洗浄の品質を安定させながら、従動ローラを用いて基板の回転数を精度よく測定できる基板洗浄装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１態様に係る基板洗浄装置は、基板を回転させる第１駆動ローラを有する第１駆動スピンドルと、前記基板によって回転させられる従動ローラを有するアイドラスピンドルと、を含む第１スピンドル群と、基板を回転させる第２駆動ローラをそれぞれ有する複数の第２駆動スピンドルを含む第２スピンドル群と、前記第１駆動ローラおよび複数の前記第２駆動ローラによって回転させられる前記基板を洗浄する洗浄機構と、前記従動ローラの回転数を検出する回転検出部と、を備え、前記従動ローラは、前記洗浄機構によって前記基板が力を受ける方向の反対側に位置している。

上記態様に係る基板洗浄装置では、洗浄機構によって基板が力を受ける方向の反対側に従動ローラが位置している。これにより、例えば洗浄機構によって基板が力を受ける方向に従動ローラが位置する場合と比較して、洗浄機構による押し付け力を、基板が駆動ローラに押し付けられる力として有効に利用することができる。従って、前記特許文献１の構成における１つの駆動ローラを、従動ローラに置き換えたとしても、各駆動ローラによって基板を確実に回転させることができる。
また、例えば前記特許文献１の構成に従動ローラを追加する場合と比較して、基板に接触するローラの数を少なくして、これらのローラに付着した汚れによって基板が汚染されてしまう現象の発生を抑えることができる。
さらに、従動ローラの基板への押し付け力を、駆動ローラの基板への押し付け力と同等にしたとしても、基板に加えられる力のバランスが上記特許文献１の構成と比較して悪化しないため、基板の変形などを抑えながら、強い力で従動ローラを基板に押し付けて、従動ローラと基板との間で生じるスリップを抑止することができる。
以上のことから、上記態様に係る基板洗浄装置によれば、回転検出部が従動ローラの回転数を検出することで基板の回転数を精度よく測定しつつ、基板の洗浄の品質を安定させることが可能となる。

ここで、前記従動ローラを回転させる際の慣性モーメントが、前記第１駆動ローラを回転させる際の慣性モーメントよりも小さくてもよい。

この場合、従動ローラの慣性モーメントを小さくすることで、従動ローラが基板とともに回転しやすくなる。すなわち、従動ローラと基板との間で生じるスリップを抑制することができるので、回転検出部による基板の回転数の検出精度を向上させることができる。

また、上記態様に係る基板洗浄装置は、前記第１スピンドル群をスライド移動可能かつ回転移動可能に保持する第１移動機構と、前記第２スピンドル群をスライド移動可能かつ回転移動不能に保持する第２移動機構と、を備えていてもよい。

この場合、第１スピンドル群と第２スピンドル群との間で基板を挟持した際に、第１スピンドル群が回転移動することで、各スピンドルによる基板の保持力のバランスを均一化することができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の第２態様に係る基板処理装置は、前記基板洗浄装置と、前記基板を研磨する研磨部と、を備えている。

上記態様の基板処理装置によれば、研磨部で研磨された基板を洗浄する際に、基板の回転数を精度よく測定しつつ、ローラの汚れが基板に再度付着することなどを抑えて、処理された基板の品質を安定させることができる。

本発明の上記態様によれば、基板の洗浄の品質を安定させながら、従動ローラを用いて基板の回転数を精度よく測定できる基板洗浄装置を提供することができる。

本実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略平面図である。 （ａ）は洗浄部を示す平面図であり、（ｂ）は洗浄部を示す側面図である。 図１の基板洗浄装置が備える基板保持回転機構を示す斜視図である。 図３の基板保持回転機構のＡ−Ａ断面矢視図である。 図３の基板保持回転機構のＢ−Ｂ断面矢視図である。 図３の第１移動機構の平面図である。 ロールタイプの洗浄機構を示す斜視図である。 ペンシルタイプの洗浄機構を示す斜視図である。 基板洗浄装置の動作を説明する模式図である。

以下、本実施形態に係る基板洗浄装置および基板処理装置の構成を図１〜図９を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる各図面は、各部を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、各部の構成の理解を容易にするため、各部の図示を部分的に省略している場合がある。

（基板処理装置）
まず、基板処理装置の実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、この基板処理装置は、略矩形状のハウジング１０１を備えており、ハウジング１０１の内部は隔壁１０１ａ，１０１ｂによってロード／アンロード部１０２と研磨部１０３と洗浄部１０４とに区画されている。これらのロード／アンロード部１０２、研磨部１０３、および洗浄部１０４は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気される。また、基板処理装置は、基板処理動作を制御する制御部１０５を有している。

ロード／アンロード部１０２は、多数の基板（ウェハ）をストックするウェハカセットが載置される２つ以上（本実施形態では４つ）のフロントロード部１２０を備えている。これらのフロントロード部１２０はハウジング１０１に隣接して配置され、基板処理装置の幅方向（長手方向と垂直な方向）に沿って配列されている。フロントロード部１２０には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Standard Manufacturing Interface）ポッド、またはＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を搭載することができるようになっている。ここで、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。

また、ロード／アンロード部１０２には、フロントロード部１２０の並びに沿って走行機構１２１が敷設されており、この走行機構１２１上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な２台の搬送ロボット（ローダー）１２２が設置されている。搬送ロボット１２２は走行機構１２１上を移動することによってフロントロード部１２０に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。各搬送ロボット１２２は上下に２つのハンドを備えており、上側のハンドを処理された基板をウェハカセットに戻すときに使用し、下側のハンドを処理前の基板をウェハカセットから取り出すときに使用して、上下のハンドを使い分けることができるようになっている。さらに、搬送ロボット１２２の下側のハンドは、その軸心周りに回転することで、基板を反転させることができるように構成されている。

ロード／アンロード部１０２は最もクリーンな状態を保つ必要がある領域であるため、ロード／アンロード部１０２の内部は、基板処理装置外部、研磨部１０３、および洗浄部１０４のいずれよりも高い圧力に常時維持されている。研磨部１０３は研磨液としてスラリーを用いるため最もダーティな領域である。したがって、研磨部１０３の内部には負圧が形成され、その圧力は洗浄部１０４の内部圧力よりも低く維持されている。ロード／アンロード部１０２には、ＨＥＰＡフィルタ、ＵＬＰＡフィルタ、またはケミカルフィルタなどのクリーンエアフィルタを有するフィルタファンユニット（図示せず）が設けられており、このフィルタファンユニットからはパーティクルや有毒蒸気、有毒ガスが除去されたクリーンエアが常時吹き出している。

研磨部１０３は、基板の研磨（平坦化）が行われる領域であり、第１研磨ユニット１０３Ａ、第２研磨ユニット１０３Ｂ、第３研磨ユニット１０３Ｃ、第４研磨ユニット１０３Ｄを備えている。これらの第１研磨ユニット１０３Ａ、第２研磨ユニット１０３Ｂ、第３研磨ユニット１０３Ｃ、および第４研磨ユニット１０３Ｄは、図１に示すように、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。

図１に示すように、第１研磨ユニット１０３Ａは、研磨面を有する研磨パッド１１０が取り付けられた研磨テーブル１３０Ａと、基板を保持しかつ基板を研磨テーブル１３０Ａ上の研磨パッド１１０に押圧しながら研磨するためのトップリング１３１Ａと、研磨パッド１１０に研磨液やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための研磨液供給ノズル１３２Ａと、研磨パッド１１０の研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ１３３Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体または液体（例えば純水）を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ１３４Ａと、を備えている。

同様に、第２研磨ユニット１０３Ｂは、研磨パッド１１０が取り付けられた研磨テーブル１３０Ｂと、トップリング１３１Ｂと、研磨液供給ノズル１３２Ｂと、ドレッサ１３３Ｂと、アトマイザ１３４Ｂとを備えており、第３研磨ユニット１０３Ｃは、研磨パッド１１０が取り付けられた研磨テーブル１３０Ｃと、トップリング１３１Ｃと、研磨液供給ノズル１３２Ｃと、ドレッサ１３３Ｃと、アトマイザ１３４Ｃとを備えており、第４研磨ユニット１０３Ｄは、研磨パッド１１０が取り付けられた研磨テーブル１３０Ｄと、トップリング１３１Ｄと、研磨液供給ノズル１３２Ｄと、ドレッサ１３３Ｄと、アトマイザ１３４Ｄと、を備えている。

第１研磨ユニット１０３Ａ、第２研磨ユニット１０３Ｂ、第３研磨ユニット１０３Ｃ、および第４研磨ユニット１０３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨ユニット１０３Ａを代表させて説明する。

次に、基板を搬送するための搬送機構について説明する。図１に示すように、第１研磨ユニット１０３Ａおよび第２研磨ユニット１０３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ１０６が配置されている。この第１リニアトランスポータ１０６は、研磨ユニット１０３Ａ，１０３Ｂが配列する方向に沿った４つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４とする）の間で基板を搬送する機構である。

また、第３研磨ユニット１０３Ｃおよび第４研磨ユニット１０３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ１０７が配置されている。この第２リニアトランスポータ１０７は、研磨ユニット１０３Ｃ，１０３Ｄが配列する方向に沿った３つの搬送位置（ロード／アンロード部側から順番に第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７とする）の間で基板を搬送する機構である。

基板は、第１リニアトランスポータ１０６によって研磨ユニット１０３Ａ，１０３Ｂに搬送される。上述したように、第１研磨ユニット１０３Ａのトップリング１３１Ａは、不図示のトップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング１３１Ａへの基板の受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。同様に、第２研磨ユニット１０３Ｂのトップリング１３１Ｂは研磨位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング１３１Ｂへの基板の受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット１０３Ｃのトップリング１３１Ｃは研磨位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング１３１Ｃへの基板の受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット１０３Ｄのトップリング１３１Ｄは研磨位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング１３１Ｄへの基板の受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。

第１搬送位置ＴＰ１には、搬送ロボット１２２から基板を受け取るためのリフタ１１１が配置されている。基板はこのリフタ１１１を介して搬送ロボット１２２から第１リニアトランスポータ１０６に渡される。リフタ１１１と搬送ロボット１２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１０１ａに設けられており、基板の搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット１２２からリフタ１１１に基板が渡されるようになっている。また、第１リニアトランスポータ１０６と、第２リニアトランスポータ１０７と、洗浄部１０４との間には不図示のスイングトランスポータが配置されている。このスイングトランスポータは、第４搬送位置ＴＰ４と第５搬送位置ＴＰ５との間を移動可能なハンドを有しており、第１リニアトランスポータ１０６から第２リニアトランスポータ１０７への基板の受け渡しは、スイングトランスポータによって行われる。基板は、第２リニアトランスポータ１０７によって第３研磨ユニット１０３Ｃおよび／または第４研磨ユニット１０３Ｄに搬送される。また、研磨部１０３で研磨された基板はスイングトランスポータを経由して洗浄部１０４に搬送される。

図２（ａ）は洗浄部１０４を示す平面図であり、図２（ｂ）は洗浄部１０４を示す側面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、洗浄部１０４は、第１洗浄室１９０と、第１搬送室１９１と、第２洗浄室１９２と、第２搬送室１９３と、乾燥室１９４とに区画されている。第１洗浄室１９０内には、縦方向に沿って配列された上側一次基板洗浄装置２０１Ａおよび下側一次基板洗浄装置２０１Ｂが配置されている。上側一次基板洗浄装置２０１Ａは下側一次基板洗浄装置２０１Ｂの上方に配置されている。同様に、第２洗浄室１９２内には、縦方向に沿って配列された上側二次基板洗浄装置２０２Ａおよび下側二次基板洗浄装置２０２Ｂが配置されている。上側二次基板洗浄装置２０２Ａは下側二次基板洗浄装置２０２Ｂの上方に配置されている。これらの基板洗浄装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは、洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄機である。これらの基板洗浄装置２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂは垂直方向に沿って配列されているので、フットプリント面積が小さいという利点が得られる。

上側二次基板洗浄装置２０２Ａと下側二次基板洗浄装置２０２Ｂとの間には、基板の仮置き台２０３が設けられている。乾燥室１９４内には、縦方向に沿って配列された上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂが配置されている。これら上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂは互いに隔離されている。上側乾燥モジュール２０５Ａおよび下側乾燥モジュール２０５Ｂの上部には、清浄な空気を乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂ内にそれぞれ供給するフィルタファンユニット２０７，２０７が設けられている。上側一次基板洗浄装置２０１Ａ、下側一次基板洗浄装置２０１Ｂ、上側二次基板洗浄装置２０２Ａ、下側二次基板洗浄装置２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、および下側乾燥モジュール２０５Ｂは、図示しないフレームにボルトなどを介して固定されている。

第１搬送室１９１には、上下動可能な第１搬送ロボット２０９が配置され、第２搬送室１９３には、上下動可能な第２搬送ロボット２１０が配置されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、縦方向に延びる支持軸２１１，２１２にそれぞれ移動自在に支持されている。第１搬送ロボット２０９および第２搬送ロボット２１０は、その内部にモータなどの駆動機構を有しており、支持軸２１１，２１２に沿って上下に移動自在となっている。第１搬送ロボット２０９は、搬送ロボット１２２と同様に、上下二段のハンドを有している。第１搬送ロボット２０９は、図２（ａ）の点線が示すように、その下側のハンドが上述した仮置き台１８０にアクセス可能な位置に配置されている。第１搬送ロボット２０９の下側のハンドが仮置き台１８０にアクセスするときには、隔壁１０１ｂに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

第１搬送ロボット２０９は、仮置き台１８０、上側一次基板洗浄装置２０１Ａ、下側一次基板洗浄装置２０１Ｂ、仮置き台２０３、上側二次基板洗浄装置２０２Ａ、下側二次基板洗浄装置２０２Ｂの間で基板Ｗを搬送するように動作する。洗浄前の基板（スラリーが付着している基板）を搬送するときは、第１搬送ロボット２０９は、下側のハンドを用い、洗浄後の基板を搬送するときは上側のハンドを用いる。第２搬送ロボット２１０は、上側二次基板洗浄装置２０２Ａ、下側二次基板洗浄装置２０２Ｂ、仮置き台２０３、上側乾燥モジュール２０５Ａ、下側乾燥モジュール２０５Ｂの間で基板Ｗを搬送するように動作する。第２搬送ロボット２１０は、洗浄された基板のみを搬送するので、１つのハンドのみを備えている。図１に示す搬送ロボット１２２は、その上側のハンドを用いて上側乾燥モジュール２０５Ａまたは下側乾燥モジュール２０５Ｂから基板を取り出し、その基板をウェハカセットに戻す。搬送ロボット１２２の上側ハンドが乾燥モジュール２０５Ａ，２０５Ｂにアクセスするときには、隔壁１０１ａに設けられているシャッタ（図示せず）が開くようになっている。

洗浄部１０４は、２台の一次基板洗浄装置および２台の二次基板洗浄装置を備えているので、複数の基板を並列して洗浄する複数の洗浄ラインを構成することができる。
本実施形態では、一次基板洗浄装置２０１Ａ，２０１Ｂおよび二次基板洗浄装置２０２Ａ，２０２Ｂは、ロールスポンジ型の洗浄機である。

上側一次基板洗浄装置２０１Ａ、下側一次基板洗浄装置２０１Ｂ、上側二次基板洗浄装置２０２Ａ、下側二次基板洗浄装置２０２Ｂは、同一のタイプの基板洗浄装置でもよく、または異なるタイプの基板洗浄装置でもよい。例えば、一次基板洗浄装置２０１Ａ，２０１Ｂを一対のロールスポンジで基板の上下面をスクラブ洗浄するロールタイプの基板洗浄装置（図７参照）とし、二次基板洗浄装置２０２Ａ，２０２Ｂをペンシルタイプの基板洗浄装置（図８参照）とすることもできる。

（基板洗浄装置）
次に、上記基板洗浄装置２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂとして用いられる、ロールタイプ若しくはペンシルタイプの基板洗浄装置の詳細な構成について説明する。これらの基板洗浄装置は、図３〜図６に示す基板保持回転機構１を共通して備えている。この基板保持回転機構１の上部に、ロールタイプの洗浄機構２Ａ（図７参照）若しくはペンシルタイプの洗浄機構２Ｂ（図８参照）が設置されることで、各基板洗浄装置２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂが構成される。

（基板保持回転機構）
まず、基板保持回転機構１について説明する。図３に示すように、基板保持回転機構１の中央部には、洗浄機構２Ａ若しくは洗浄機構２Ｂを駆動させる洗浄部材駆動機構３０が設置されている。洗浄部材駆動機構３０を挟む両側には、第１移動機構１０および第２移動機構２０が配置されている。第１移動機構１０は第１スピンドル群Ｇ１を移動させ、第２移動機構２０は第２スピンドル群Ｇ２を移動させる。第１スピンドル群Ｇ１は第１駆動スピンドル５０Ａおよびアイドラスピンドル５０Ｂを含み、第２スピンドル群Ｇ２は複数の第２駆動スピンドル５０Ｃを含む。

図７、図８に示すように、第１駆動スピンドル５０Ａは駆動ローラ５２（第１駆動ローラ）を有し、アイドラスピンドル５０Ｂは従動ローラ５４を有し、各第２駆動スピンドル５０Ｃはそれぞれ駆動ローラ５２（第２駆動ローラ）を有する。
基板保持回転機構１は、各駆動ローラ５２および従動ローラ５４の保持溝５２ａ、５４ａによって基板Ｗを保持しながら、駆動ローラ５２の回転力によって、基板Ｗを回転させる。

洗浄部材駆動機構３０は、図４に示すケース３１の内側に設置されたシリンダ３２（図４には図示せず）と、該シリンダ３２により駆動される棒状の支柱部材３３と、を備えている。支柱部材３３は、シリンダ３２の上方に突出しており、シリンダ３２の駆動により上下動可能する。
図３に示すように、支柱部材３３の上端には、後述する洗浄機構が取り付けられる取付部３４が設けられている。一方、ケース３１の両側には、該ケース３１を挟んで互いに平行に配置された一対の直線状のスライドレール３６が配設されている。この一対のスライドレール３６の両端部に、第１移動機構１０および第２移動機構２０がスライド移動可能に取り付けられている。

（第１移動機構）
ここで、第１移動機構１０の構成を説明する。図３、４に示すように、各スライドレール３６には、断面視で略Ｕ字状のスライダー１２が係合されている。スライダー１２は、スライドレール３６が延びる方向に、このスライドレール３６に対してスライド移動する。各スライダー１２の下面には、略矩形の平板状に形成された連結部材１３が取り付けられている。連結部材１３の中央部には上下に貫通する開口部１３ａが設けられ、該開口部１３ａの内周にベアリング１４が嵌合されている。ベアリング１４の内輪１４ａには、略円柱状の軸部材１５が取り付けられている。軸部材１５は、開口部１３ａ内で、ベアリング１４によって連結部材１３に対して回転可能に保持されている。開口部１３ａの上部には、開口部１３ａ内に設置された軸部材１５の上面を覆うカバー１６が取り付けられている。

連結部材１３の下面側には、略矩形の平板状に形成されたベース部材１７が設置されている。ベース部材１７は、その外形が連結部材１３よりも大きく、その上面中央部が軸部材１５の下端面にボルトで固定されている。これにより、ベース部材１７は、図６に示すように軸部材１５を中心として該軸部材１５と一体に水平面内で回動するように構成されている。

図４に示すように、ベース部材１７の上面には、連結部材１３の下部を収納する略矩形状の凹部１７ａが形成されている。凹部１７ａの内周面と連結部材１３の外周面との間には、僅かな寸法のクリアランスＤ（図６参照）が設けられている。そのため、ベース部材１７は連結部材１３に対して、クリアランスＤで連結部材１３とベース部材１７とが接触しない範囲内で回動することができる。なおクリアランスＤの幅寸法は、本実施形態では約２ｍｍ程度に形成されている。

図５に示すように、ベース部材１７の外側（スライドレール３６の延伸方向の外側）には、略Ｌ字状でその一端が下方に向かうガイド部材１８が取り付けられている。ガイド部材１８の内側には、下記する仕切部材３にその上端が固定された板状の係止部材１９が設置されている。係止部材１９の内側にはシリンダ２２が取り付けられ、このシリンダ２２によって進退駆動されるロッド２４の先端が、フローティングジョイント２１を介してガイド部材１８の内側に連結されている。

フローティングジョイント２１は、詳細な図示は省略するが、それぞれがロッド２４側とガイド部材１８側に取り付けられる一対の連結具からなる。一方の連結具が備える球形状の突起部２１ａは、他方の連結具が備える球面状の凹部２１ｂ内に回転自在に係合して構成されている。これにより、ガイド部材１８がロッド２４に対して略全方向に揺動（回動）自在な状態で連結されているので、シリンダ２２の駆動によりベース部材１７と連結部材１３を一体にスライドレール３６に沿って往復移動させることができると共に、これらベース部材１７およびガイド部材１８が、係止部材１９やシリンダ２２とは独立して水平面内で自在に回動できるようになっている。

また、図５に示すように、ガイド部材１８の内面には、その先端部が係止部材１９の外面に当接し、ベース部材１７および連結部材１３の移動を所定位置で規制する突起状のストッパー部材２３が取り付けられている。なお、３７はシリンダ２２に取り付けられたレギュレータである。このように、第１移動機構１０は、ベース部材１７および連結部材１３を一体にスライドレール３６に沿う直線方向に往復移動させる往復移動機構と、ベース部材１７を連結部材１３に対して軸部材１５を中心に水平面内で回動自在に設置してなる回動機構とを備えている。
すなわち、第１移動機構１０は、第１スピンドル群Ｇ１を、スライドレール３６に沿ってスライド移動可能かつ、軸部材１５回りに回転移動可能に保持している。

図４に示すように、各スピンドル５０Ａ、５０Ｂはそれぞれ、円筒状の本体部５１と、この本体部５１内に挿通されたシャフト２６と、を有している。なお、図示は省略するが、第２駆動スピンドル５０Ｃの構成は第１駆動スピンドル５０Ａの構成と同様である。
図３に示すように、各スピンドル５０Ａ、５０Ｂにおける本体部５１の上端部には、駆動ローラ５２若しくは従動ローラ５４（図７参照）を取り付ける取付部５１ａが設けられている。この取付部５１ａから突出するシャフト２６の上端部２６ａが、駆動ローラ５２若しくは従動ローラ５４に接続されることで、シャフト２６と駆動ローラ５２若しくは従動ローラ５４とが一体に回転する。なお図３では、駆動ローラ５２および従動ローラ５４を取付部５１ａから取り外した状態を示している。

またベース部材１７は、図４および図６に示すように、その両側が各スライドレール３６の両外側（スライドレール３６の延伸方向に直交する両外側）に突出しており、この突出した部分の上面に第１駆動スピンドル５０Ａおよびアイドラスピンドル５０Ｂが立設されている。そして、図４に示すように各スピンドル５０Ａ、５０Ｂの本体部５１内に回転自在に設置されたシャフト２６が、ベース部材１７を貫通してその下面側に突出している。ベース部材１７の下方にはモータ２８が設けられており、モータ２８の回転軸２８ａと第１駆動スピンドル５０Ａ内のシャフト２６との間には、伝達ベルト２９が掛け渡されている。モータ２８は、伝達ベルト２９を介して第１駆動スピンドル５０Ａのシャフト２６に駆動力を入力し、このシャフト２６および駆動ローラ５２を一体に回転させる。

図７に示すように、駆動ローラ５２および従動ローラ５４の外周面には、基板Ｗの外周縁に当接する保持溝５２ａ、５４ａが形成されている。保持溝５２ａ内で基板Ｗの周縁部を保持した状態で、各駆動ローラ５２が回転することで、基板Ｗが回転させられる。また、従動ローラ５４における保持溝５４ａ内で、基板Ｗが保持された状態で、この基板Ｗが回転することにより、従動ローラ５４とともにアイドラスピンドル５０Ｂのシャフト２６が従動して回転する。

図４に示すように、アイドラスピンドル５０Ｂのシャフト２６における下端部には、一対のドグ５３ａと、ドグ５３ａの回転を検知するセンサ５３ｂと、からなる回転検出部５３が設けられている。一対のドグ５３ａは、アイドラスピンドル５０Ｂのシャフト２６の中心軸から、その外側に向けて延びている。センサ５３ｂとしては、投光部と受光部とを有する光学式のセンサなどを用いることができる。

回転検出部５３では、センサ５３ｂの投光部と受光部との間にドグ５３ａが位置するか否かによって、センサ５３ｂの出力信号が変わり、この出力信号が変化する時間間隔などから、ドグ５３ａの回転数、すなわち従動ローラ５４の回転数を検出することができる。基板Ｗの回転数は、従動ローラ５４の回転数と比例関係にあるため、従動ローラ５４の回転数から基板Ｗの回転数を算出することができる。
以上のようにして、回転検出部５３は、従動ローラ５４の回転数を検出することで、基板Ｗの回転数を間接的に検出する。

（第２移動機構）
第２移動機構２０は、上記第１移動機構１０が備えるベース部材１７および連結部材１３に代えて、これらの部材１３、１７を一体に構成したものに相当する一枚のベース部材２５を備えている。また、第２移動機構２０では、図示は省略するが、モータによって２本の第２駆動スピンドル５０Ｃのシャフト２６が同期して回転するように構成されている。第２移動機構２０の、その他の部分の構成は、第１移動機構１０と共通である。従って、第２移動機構２０の図示およびその説明では、第１移動機構と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように第２移動機構２０では、連結部材１３および軸部材１５に相当する部材を設けずに、スライダー１２の下面をベース部材２５の上面に直接取り付けており、ベース部材２５をスライドレール３６に沿う直線方向に往復移動させる往復移動機構のみを備えている。
すなわち、第２移動機構２０は、第２スピンドル群Ｇ２をスライドレール３６に沿う直線方向にスライド移動可能かつ回転移動不能に保持している。

（ロールタイプの洗浄機構）
次に、基板保持回転機構１の上部に取り付けられる、ロールタイプの洗浄機構２Ａについて説明する。図７に示す洗浄機構２Ａは、基板Ｗを洗浄するロール洗浄部材６０と、基板Ｗの上面に向けて洗浄液を供給する上部ノズル７１と、基板Ｗの下面に向けて洗浄液を供給する下部ノズル７２と、を備えている。

ロール洗浄部材６０は、基板Ｗの上面を洗浄する上部洗浄部材６１と、基板Ｗの下面を０洗浄する下部洗浄部材６２と、によって構成されている。各洗浄部材６１，６２は、基板Ｗの上面若しくは下面に摺接する円柱状のロールスポンジ６３，６４と、該ロールスポンジ６３，６４を回転可能に取り付けているロールスポンジ取付部材６５，６６と、を備えている。ロールスポンジ６３、６４の材質としては、多孔質のＰＶＡ製スポンジ、発泡ウレタンなどを用いることができる。これら洗浄部材６１，６２は、その長手方向が各スピンドル群Ｇ１，Ｇ２の間に延伸するように配置されている。

各ロールスポンジ６３，６４は、基板Ｗの上下面の全面に摺接可能なように、その長さが基板Ｗの径と同等若しくはそれ以上の寸法に形成されている。また、上部洗浄部材６１は、ロールスポンジ６３を上下動させ、かつ回転させる図示しない駆動機構に取り付けられている。一方、下部洗浄部材６２は、詳細な図示は省略するが、支柱部材３３の取付部３４に取り付けられている。

上部ノズル７１および下部ノズル７２は、図示しない洗浄液供給源に接続されており、基板Ｗの上面若しくは下面に向けて洗浄液を噴射する。洗浄液としては、超純水、アンモニア水、フッ化水素酸（フッ酸）などを用いることができる。

図７に示すように、ロールスポンジ６３は、基板Ｗとの接触部において、基板Ｗを第２スピンドル群Ｇ２に向けて押しこむ方向に回転している。同様に、ロールスポンジ６４は、基板Ｗとの接触部において、基板Ｗを第２スピンドル群Ｇ２に向けて押しこむ方向に回転している。これにより、基板Ｗは、ロール洗浄部材６０から、第２スピンドル群Ｇ２に向けた押しこみ力（矢印Ｆ参照）を受ける。このようにして、洗浄機構２Ａによって基板Ｗが力を受ける方向を、以下では単に押圧方向Ｆという。

（ペンシルタイプの洗浄機構）
次に、ペンシルタイプの洗浄機構２Ｂについて説明する。図８に示す洗浄機構２Ｂは、回転軸６７と、揺動アーム６８と、ペンシル型の洗浄部材６９と、を備えている。揺動アーム６８は、回転軸６７回りに回転させられる。洗浄部材６９は、揺動アーム６８の先端部における下面に取り付けられている。洗浄部材６９は、上下方向に延びる円柱状に形成されている。洗浄部材６９の材質としては、発泡ポリウレタン、ＰＶＡなどを用いることができる。

揺動アーム６８が回転軸６７周りに回転すると、揺動アーム６８の先端に取り付けられたペンシル洗浄部材６９は、円弧状の軌跡を描いて基板Ｗの上を移動する。揺動アーム６８の先端は基板Ｗの中心まで延びているので、ペンシル洗浄部材６９の移動軌跡は、基板Ｗの中心を通過する。また、ペンシル洗浄部材６９は、基板Ｗの外周まで移動させられる。基板Ｗが回転する状態で、ペンシル洗浄部材６９が上記のような軌跡で移動することで、基板Ｗの上面の全面が、ペンシル洗浄部材６９によって洗浄される。

ここで、ペンシル洗浄部材６９が基板Ｗに接触している間における、揺動アーム６８の揺動方向は、図８の矢印Ｒに示すように、第１スピンドル群Ｇ１から第２スピンドル群Ｇ２に向かう方向である。このように揺動アーム６８が揺動することで、基板Ｗは、ペンシル洗浄部材６９から、第２スピンドル群Ｇ２に向けた押し込み力(矢印Ｆ参照）を受ける。なお、この矢印Ｆの方向は、図７に示すロール洗浄部材６０による押し込み力の方向と同じ方向である。すなわち、ペンシルタイプの洗浄機構２Ｂにおける押圧方向Ｆは、ロールタイプの洗浄機構２Ａにおける押圧方向Ｆと同様の方向である。

以上のように構成された基板洗浄装置は、全体が箱型のケーシング内に収納配置されており、図４および図５に示すように、スライドレール３６の上面とケース３１の上面が、ケーシング内に設置された板状の仕切部材３の下面側に固定されている。この仕切部材３によって、ケーシング内が下部空間と上部空間とに仕切られており、下部空間には基板保持回転機構１が収容され、上部空間には洗浄機構２Ａ若しくは２Ｂが収容されている。仕切部材３により、洗浄機構２Ａ若しくは２Ｂで基板を洗浄する際の洗浄液等が、下部空間内の基板保持回転機構１に達するのが防止される。なお、各スピンドル５０Ａ〜５０Ｃや支柱部材３３は、仕切部材３に設けられた開口部３ａ等から、仕切部材３の上方に突出している。

次に、以上のように構成された基板洗浄装置の作用について、図９（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。

図９（ａ）〜（ｄ）は、基板洗浄装置を上方から見た模式図である。また、図９（ａ）〜（ｄ）に示す直線Ｌは、一対のスライドレール３６が延在する位置を示している。以下、スライドレール３６が延びる方向を単にスライド方向Ｌという。
基板Ｗを保持する際、図９（ａ）に示すように、スライド方向Ｌで基板Ｗを挟む両側に配置された第１スピンドル群Ｇ１および第２スピンドル群Ｇ２を、第１移動機構１０および第２移動機構２０によって、基板Ｗに向けて移動させる。このとき、第２スピンドル群Ｇ２が、第１スピンドル群Ｇ１よりも早く基板Ｗに接触する。第１スピンドル群Ｇ１および第２スピンドル群Ｇ２の両者が基板Ｗの周縁部に当接することで、基板Ｗが保持される。

ところで、このようにして基板Ｗを保持する際に、第１駆動スピンドル５０Ａの駆動ローラ５２およびアイドラスピンドル５０Ｂの従動ローラ５４が、基板Ｗの周縁部に互いに均等な圧力で当接しないことも考えられる。しかしながら、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、駆動ローラ５２若しくは従動ローラ５４のうちの一方が基板Ｗの周縁部に当接することで、軸部材１５を中心にベース部材１７が回動し、他方が基板Ｗの周縁部に当接する。この動作により、駆動ローラ５２および従動ローラ５４が基板Ｗを保持する保持力の不均衡が是正され、各ローラが互いに均等な圧力で基板Ｗの周縁部に当接する。

次に、モータ２８を駆動して各駆動スピンドル５０Ａ、５０Ｃの駆動ローラ５２を回転させ、図９（ｃ）に示すように、基板Ｗを回転させる。このとき、基板Ｗの回転に伴って、従動ローラ５４も従動して回転させられる。従動ローラ５４が回転すると、アイドラスピンドル５０Ｂのシャフト２６に取り付けられたドグ５３ａも回転し、この回転数に応じた間隔で、センサ５３ｂが出力するＯＮ／ＯＦＦ信号が切り替わる。従って、このＯＮ／ＯＦＦ信号が切り替わる時間間隔から、従動ローラ５４の回転数を検出することができる。さらに、従動ローラ５４は基板Ｗの回転に従動しているため、基板Ｗの回転数を間接的に算出することができる。

基板Ｗが回転を開始すると、ノズル７１、７２が基板Ｗに向けて洗浄液を噴射しながら、ロール洗浄部材６０若しくはペンシル洗浄部材６９が基板Ｗに押し付けられ、基板Ｗが洗浄される。このとき、図９（ｄ）に示すように、基板Ｗには、ロール洗浄部材６０若しくはペンシル洗浄部材６９から受ける第２スピンドル群Ｇ２に向けた押圧方向Ｆの押し込み力が作用する。そして、第２スピンドル群Ｇ２が有する複数の駆動ローラ５２は、いずれも基板Ｗに回転力を与えるものである。従って、例えば第２スピンドル群Ｇ２にアイドラスピンドル５０Ｂが含まれている場合と比較して、基板Ｗに、確実に回転力を付与することができる。

また、基板Ｗに回転させられる従動ローラ５４が、押圧方向Ｆの反対側に位置している。これにより、例えば洗浄部材６０、６９によって基板Ｗが力を受ける方向に従動ローラ５４が位置する場合と比較して、洗浄部材６０、６９による押し付け力を、基板Ｗが駆動ローラ５２に押し付けられる力として有効に利用することができる。従って、駆動ローラ５２によって基板Ｗをより確実に回転させることができる。

また、例えば前記特許文献１の構成に対して従動ローラ５４を追加する場合と比較して、基板Ｗに接触するローラの数を少なくして、これらのローラに付着した汚れによって基板Ｗが汚染されてしまう現象の発生を抑えることができる。
さらに、従動ローラ５４の基板Ｗへの押し付け力を、駆動ローラ５２の基板への押し付け力と同等にしたとしても、基板Ｗに加えられる力のバランスが上記特許文献１の構成と比較して悪化しないため、基板Ｗの変形などを抑えながら、強い力で従動ローラ５４を基板Ｗに押し付けて、従動ローラ５４と基板Ｗとの間で生じるスリップを抑止することができる。

また、第１移動機構１０が第１スピンドル群Ｇ１をスライド移動可能かつ回転移動可能に保持し、第２移動機構２０が第２スピンドル群Ｇ２をスライド移動可能かつ回転移動不能に保持している。この構成により、第１スピンドル群Ｇ１と第２スピンドル群Ｇ２との間で基板Ｗを挟持した際に、第１スピンドル群Ｇ１が回転移動することで、各スピンドル５０Ａ〜５０Ｃによる基板Ｗの保持力のバランスを均一化することができる。

以上説明したように、本実施形態の基板洗浄装置によれば、回転検出部５３が従動ローラ５４の回転数を検出することで基板Ｗの回転数を精度よく測定しつつ、基板Ｗの洗浄の品質を安定させることが可能となる。
さらに、本実施形態の基板処理装置２００によれば、研磨部１０３で研磨された基板Ｗを基板洗浄装置２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂで洗浄する際に、基板Ｗの回転数を精度よく測定しつつ、駆動ローラ５２や従動ローラ５４の汚れが基板Ｗに再度付着することなどを抑えて、処理された基板Ｗの品質を安定させることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前記実施形態では、第１スピンドル群Ｇ１および第２スピンドル群Ｇ２が、それぞれ２本のスピンドルを有していたが、これらのスピンドル群Ｇ１、Ｇ２に含まれるスピンドルの本数は適宜変更してもよい。

また、前記実施形態では、ドグ５３ａおよびセンサ５３ｂによって従動ローラ５４の回転数を検出したが、他の形態の回転検出部によって、従動ローラ５４の回転数を検出してもよい。例えば、非接触式速度計などによって、アイドラスピンドル５０Ｂのシャフト２６の周速を測定することで、従動ローラ５４の回転数を検出してもよい。この場合、非接触式速度計が回転検出部に相当する。

また、従動ローラ５４が回転する際の慣性モーメントを、駆動ローラ５２が回転する際の慣性モーメントよりも小さくしてもよい。この場合、基板Ｗの回転に伴って従動ローラ５４が回転しやすくなり、従動ローラ５４と基板Ｗとの間のスリップが生じにくくなる。これにより、より精度よく基板Ｗの回転数を検出することが可能となる。

なお、従動ローラ５４が回転する際の慣性モーメントを小さくする方法としては、アイドラスピンドル５０Ｂにおけるシャフト２６の外径を、他のスピンドル５０Ａ、５０Ｃにおけるシャフト２６の外径より小さくした構成が考えられる。あるいは、アイドラスピンドル５０Ｂのシャフト２６の材質として、他のシャフト２６の材質よりも密度の軽いものを採用することも考えられる。これらの形態によれば、消耗品である駆動ローラ５２および従動ローラ５４を同一の種類の部品としながら、従動ローラ５４が回転する際の慣性モーメントを小さくすることができる。つまり、駆動ローラ５２および従動ローラ５４の部品を共通化して、コストダウンやメンテナンス性の向上などを図ることができる。

また、前記実施形態では、各スピンドル５０Ａ〜５０Ｃが上下方向に延び、基板Ｗが水平に保持される基板保持回転機構１について説明したが、基板Ｗが垂直に保持される、いわゆる縦置き型の基板保持回転機構を採用してもよい。この場合、前記実施形態で説明した基板保持回転機構１の全体が、９０°倒されたような形態を採用することができる。

また、前記実施形態の基板処理装置２００は、ロールタイプの基板洗浄装置およびペンシルタイプの基板洗浄装置の両者を備えていたが、どちらか一方のタイプの基板洗浄装置を備えた基板処理装置２００を採用してもよい。また、基板処理装置２００が備える基板洗浄装置の数および配置は、適宜変更することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

１…基板保持回転機構 ２Ａ、２Ｂ…洗浄機構 １０…第１移動機構 ２０…第２移動機構 ５０Ａ…第１駆動スピンドル ５０Ｂ…アイドラスピンドル ５０Ｃ…第２駆動スピンドル ５２…駆動ローラ ５３…回転検出部 ５４…従動ローラ １０３…研磨部 ２００…基板処理装置 ２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ…基板洗浄装置 Ｆ…押圧方向 Ｇ１…第１スピンドル群 Ｇ２…第２スピンドル群

Claims (7)

1. 基板を回転させる第１駆動ローラを有する第１駆動スピンドルと、前記基板によって回転させられる従動ローラを有するアイドラスピンドルと、を含む第１スピンドル群と、
   前記基板を回転させる第２駆動ローラをそれぞれ有する複数の第２駆動スピンドルを含む第２スピンドル群と、
   前記第１駆動ローラおよび複数の前記第２駆動ローラによって回転させられる前記基板に洗浄部材を接触させて前記基板を洗浄する洗浄機構と、
   前記従動ローラの回転数を検出する回転検出部と、
   前記第１スピンドル群をスライド移動可能かつ回転移動可能に保持する第１移動機構と、
   前記第２スピンドル群をスライド移動可能かつ回転移動不能に保持する第２移動機構と、を備え、
   前記洗浄部材は、前記基板と接触している間において回転または揺動することで、前記基板を押し込む押し込み力を発生させ、
   前記押し込み力は、前記基板を前記第１スピンドル群から前記第２スピンドル群に向けて押し込む方向に成分を有する、基板洗浄装置。
2. 前記従動ローラを回転させる際の慣性モーメントが、前記第１駆動ローラを回転させる際の慣性モーメントよりも小さい、請求項１に記載の基板洗浄装置。
3. 基板を回転させる第１駆動ローラおよび複数の第２駆動ローラと、
   回転する前記基板に接触することで回転する従動ローラと、
   回転する前記基板に洗浄部材を接触させて前記基板を洗浄する洗浄機構と、
   前記従動ローラの回転数を検出する回転検出部と、
   前記第１駆動ローラおよび前記従動ローラをスライド移動可能かつ回転移動可能に保持する第１移動機構と、
   複数の前記第２駆動ローラをスライド移動可能かつ回転移動不能に保持する第２移動機構と、を備え、
   前記洗浄部材は、前記基板と接触している間において回転または揺動することで、前記基板を押し込む押し込み力を発生させ、
   前記押し込み力は、前記基板を、前記第１駆動ローラおよび前記従動ローラから前記複数の第２駆動ローラに向けて押し込む方向に成分を有し、
   前記回転検出部は、前記従動ローラとともに回転するドグと、投光部および受光部を有するセンサと、を備え、前記投光部と前記受光部との間に前記ドグが位置するか否かによって変化する前記センサの出力信号に基づいて、前記ドグの回転数を検出するように構成されている、基板洗浄装置。
4. 前記洗浄部材は、回転する前記基板と接触するロール洗浄部材であり、
   前記ロール洗浄部材は前記基板との接触部において前記基板を複数の前記第２駆動ローラに向けて押し込む方向に回転するように構成されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
5. 前記洗浄部材は、回転する前記基板と接触するペンシル洗浄部材であり、
   前記洗浄機構は、該ペンシル洗浄部材が前記基板の中心と外周とを結ぶ所定の軌跡を揺動するように該ペンシル洗浄部材が取り付けられた揺動アームを有し、
   前記揺動アームは、前記ペンシル洗浄部材が前記基板と接触している間において、前記第１駆動ローラおよび前記従動ローラから複数の前記第２駆動ローラに向かう方向に揺動する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
6. 第１洗浄室、第１搬送室、第２洗浄室、第２搬送室及び乾燥室を有する洗浄部を備えた基板処理装置であって、
   前記第１洗浄室及び前記第２洗浄室はそれぞれ、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置を含む、基板処理装置。
7. 前記基板を研磨する研磨部と、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板洗浄装置を有する洗浄部と、を備える基板処理装置。

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