JP7055720B2 - 基板回転装置、基板洗浄装置および基板処理装置ならびに基板回転装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板回転装置、基板洗浄装置および基板処理装置ならびに基板回転装置の制御方法に関する。

従来から、基板を回転させるための基板回転装置が知られている。典型的には、何らかの他の装置が基板回転装置を備える。たとえば特許文献１は、基板回転装置を備える基板洗浄装置を開示する。

特開２０１８－００６３６８号公報

本願は、基板回転装置を提供することを一つの目的とする。

本願は、一実施形態として、外筒と、外筒の内部に位置付けられる内筒と、内筒を回転させるためのモータと、内筒を磁気浮上させるための磁気軸受と、内筒に設けられた基板保持部と、を備える、基板回転装置であって、モータは、外筒に取り付けられたモータステータと、内筒に取り付けられたモータロータと、を備えるラジアルモータであって、磁気軸受は、外筒に取り付けられた磁気軸受ステータと、内筒に取り付けられた磁気軸受ロータと、を備えるラジアル磁気軸受であって、磁気軸受は、磁気軸受ステータと磁気軸受ロータとの間の引力により内筒を磁気浮上させるように構成されている、基板回転装置を開示する。

基板処理装置を模式的に示す上面図である。 基板洗浄装置を模式的に示す正面図であり、内筒が洗浄位置に位置付けられている図である。 基板洗浄装置を模式的に示す正面図であり、内筒が搬送位置に位置付けられている図である。 モータステータと同一の長さを有するモータロータを有する基板回転装置および当該基板回転装置を有する基板洗浄装置を模式的に示す正面図であり、内筒が洗浄位置に位置付けられている図である。 モータステータと同一の長さを有するモータロータを有する基板回転装置および当該基板回転装置を有する基板洗浄装置を模式的に示す正面図であり、内筒が搬送位置に位置付けられている図である。 磁気軸受ステータの位置する高さとの位置する高さが同一であり、磁気軸受ロータの位置する高さとモータロータの位置する高さが同一である基板回転装置および当該基板回転装置を有する基板洗浄装置を模式的に示す正面図である。 図６の基板回転装置の断面図である。

以下では図面を参照しながら実施形態にかかる基板回転装置および当該基板回転装置を
有する装置について説明する。以下の例では、基板洗浄装置が基板回転装置を有する。さらに、以下の例では、基板処理装置が基板洗浄装置を有する。しかし、例示した構成以外の構成を採ることも可能であることに留意されたい。実施形態にかかる基板回転装置は、基板洗浄装置以外の装置に対して適用されてもよい。実施形態にかかる基板洗浄装置は、基板処理装置以外の装置に対して適用されてもよい。

図１は基板処理装置１００を模式的に示す上面図である。図１の基板処理装置１００は、ロード・アンロード部１１０と、研磨部１２０と、ウエハステーション１３０を備える。基板処理装置１００はさらに、基板搬送ユニット１４０と、基板洗浄部１５０とを備える。加えて、基板処理装置１００は制御部１６０を備える。

ロード・アンロード部１１０は、処理が必要な基板を基板処理装置１００の外部からロードするために、および、処理が終了した基板を基板処理装置１００の内部からアンロードするために設けられている。基板は、シリコンウエハであってもよく、他の種類の基板であってもよい。ロード・アンロード部１１０は、少なくとも１つ（図示された例では４つ）のＦＯＵＰ１１１と、ロード・アンロード部の搬送ロボット１１２と、を備える。ＦＯＵＰ１１１は基板または基板が収容された基板カセットを収容することができる。ロード・アンロード部の搬送ロボット１１２は、所望のＦＯＵＰ１１１から／へ、基板を受け取る／受け渡す。ロード・アンロード部の搬送ロボット１１２によって受け取られた基板は、後述する基板搬送ユニット１４０および／または図示されない機構などによって研磨部１２０へ送られてよい。

図１の例における研磨部１２０は、第１の研磨装置１２１、第２の研磨装置１２２、第３の研磨装置１２３および第４の研磨装置１２４を備える。ここで、研磨装置を説明する際に用いられる「第１の」「第２の」などの用語は各研磨装置を区別するための用語に過ぎない。換言すれば、研磨装置を説明する際に用いられる「第１の」「第２の」などの用語は、研磨の順序および／または優先度などと無関係であってもよく、研磨の順序および／または優先度などと関係していてもよい。

第１の研磨装置１２１～第４の研磨装置１２４のそれぞれは、たとえばＣＭＰ装置である。第１の研磨装置１２１～第４の研磨装置１２４のそれぞれは、研磨パッドを取り付けるための研磨テーブル（図示せず）と、基板を取り付けるためのトップリング（図示せず）と、を備える。ただし、第１の研磨装置１２１～第４の研磨装置１２４のそれぞれは、他の構成のＣＭＰ装置であってもよく、ＣＭＰ装置以外の研磨装置であってもよい。第１の研磨装置１２１～第４の研磨装置１２４のそれぞれは、研磨パッドに研磨液等を供給するための液体供給装置（図示せず）を備えていてもよい。液体供給装置は、第１の研磨装置１２１～第４の研磨装置１２４のそれぞれに別個に備えられていてもよい。１つの液体供給装置が複数の研磨装置に液体を供給するように構成されていてもよい。

研磨部１２０はアトマイザ１２５を備えてもよい。アトマイザ１２５は流体をアトマイズ（霧化）して、ＣＭＰ装置の研磨テーブルに向けて噴霧することができる。アトマイザ１２５により用いられる液体は、例えば純水であってよく、例えば純水と窒素ガスの混合体であってよい。研磨テーブル上には研磨パッドが取り付けられているので、噴霧された流体は研磨パッドに衝突する。噴霧された流体により、研磨パッド上の研磨屑および砥粒などが洗い流される。簡単に言えば、アトマイザ１２５は研磨パッドを洗浄することができる。追加または代替として、アトマイザ１２５以外の研磨パッド洗浄機構が用いられてもよい。

研磨部１２０はさらにドレッサ１２６を備えてもよい。研磨パッドおよび研磨される基板の材質、形状および表面の特性等によっては、基板の研磨中に発生した研磨屑が研磨パ
ッドの性能を低下させ得る。特に研磨パッドの表面に微細な孔が設けられている場合、その孔に研磨屑が詰まり得る。目詰まりを起こした研磨パッドの研磨速度、研磨の平坦性および／または均一性は、通常の研磨パッドのそれらに比して低下し得る。したがって、研磨パッドの性能を適切な性能に保つためには、研磨パッドを再生させる必要がある。典型的なドレッサ１２６は研磨テーブル上の研磨パッドと接触可能であるように構成されている。ドレッサ１２６と研磨パッドが接触することで研磨パッドの表面が削られ、表面の研磨屑などが除去されることで、研磨パッドの機能が回復する。ドレッサ１２６は研磨パッドを目立て（ドレス）するための部材であると説明することもできる。また、ドレッサ１２６は、変形した研磨パッドの突出部を削ることによって、研磨パッド自体の平坦性を向上させる機能を有してもよい。代表的なドレッサ１２６はたとえばダイヤモンド砥粒を備える。なお、超音波または水流などを用いる、非接触式のドレッサ１２６も知られている。

ドレッサ１２６、特に接触式のドレッサ１２６が研磨パッドを目立てすると、研磨パッドの表面に異物が発生し得る。そこで、好ましくは、ドレッサ１２６による研磨パッドの目立ての後にアトマイザ１２５による研磨パッドの洗浄が行われる。第１の研磨装置１２１、第２の研磨装置１２２、１２３および第４の研磨装置１２４のそれぞれが個別のアトマイザ１２５およびドレッサ１２６を有してもよい。アトマイザ１２５および／またはドレッサ１２６は、複数の研磨装置によって共用されてもよい。アトマイザ１２５および／またはドレッサ１２６は格納可能に構成されていてもよい。格納可能なアトマイザ１２５および／またはドレッサ１２６は、研磨装置による基板の研磨および基板搬送ユニット１４０などによる基板の搬送を阻害しない。アトマイザ１２５および／またはドレッサ１２６の具体的な構成、配置その他の特性は、当業者により適宜決定されてよい。図１の例では、研磨部１２０がアトマイザ１２５およびドレッサ１２６を備えている。しかし、アトマイザ１２５および／またはドレッサ１２６は、研磨部１２０と独立した部品であってもよい。さらに、アトマイザ１２５および／またはドレッサ１２６は、基板処理装置１００から独立した部品であってもよい。アトマイザ１２５およびドレッサ１２６は、各研磨装置が基板を研磨していない間、たとえば基板処理装置１００または研磨部１２０の待機時間などに起動されてよい。

研磨部１２０によって研磨された基板は、基板搬送ユニット１４０によってウエハステーション１３０に搬送される。ウエハステーション１３０は研磨された後かつ洗浄される前の基板を保持することが可能であるように構成されている。ウエハステーション１３０は１枚の基板を保持することが可能であってもよく、２枚以上の基板を保持することが可能であってもよい。

ウエハステーション１３０に保持されている基板は、後述する第１の洗浄部搬送ロボット１５４により基板洗浄部１５０に（より具体的には、後述する第１の基板洗浄装置１５１に）搬送される。基板洗浄部１５０は第１の基板洗浄装置１５１、第２の基板洗浄装置１５２および第３の基板洗浄装置１５３を備えてよい。基板は、第１の基板洗浄装置１５１から第３の基板洗浄装置１５３にかけて複数回洗浄される。基板洗浄部１５０はさらに第１の洗浄部搬送ロボット１５４および第２の洗浄部搬送ロボット１５５を備えてよい。

基板洗浄部１５０に搬送された基板は、各基板洗浄装置（１５１、１５２および１５３）によって洗浄される。また、各基板洗浄装置、特に洗浄の最終工程を担当する装置（図１の例では第３の基板洗浄装置１５３）は、基板を乾燥させる機能を有していてよい。基板の乾燥は、たとえば基板を高速で回転させること（スピンドライ）により実行されてよい。追加的または代替的に、基板洗浄装置とは別個独立した基板乾燥装置を設けてもよい。なお、基板洗浄装置の数は３つに限らない。基板洗浄装置の数は１つであってもよく、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。基板洗浄装置の数および／または配置な
どに応じて、洗浄部搬送ロボットの数および／または配置などもまた変更されてよい。

第１の洗浄部搬送ロボット１５４はウエハステーション１３０から研磨後の基板を受け取り、受け取った基板を第１の基板洗浄装置１５１に搬送する。また、第１の洗浄部搬送ロボット１５４は第１の基板洗浄装置１５１によって洗浄された基板を受け取り、受け取った基板を第２の基板洗浄装置１５２に搬送する。第２の洗浄部搬送ロボット１５５は第２の基板洗浄装置１５２によって洗浄された基板を受け取り、受け取った基板を第３の基板洗浄装置１５３に搬送する。

図２は一実施形態にかかる基板洗浄装置を模式的に示す正面図である。なお、図２では第１の基板洗浄装置１５１を例として説明する。第２の基板洗浄装置１５２および／または第３の基板洗浄装置１５３の構成が図２に示した構成と類似の構成であってもよい。また、図２には第１の洗浄部搬送ロボット１５４（正確には、第１の洗浄部搬送ロボット１５４の搬送アーム）も模式的に図示されている。

第１の基板洗浄装置１５１は、洗浄アーム２００と、基板回転装置２１０を備える。基板回転装置２１０は制御部２２０を備える。追加または代替として、第１の基板洗浄装置１５１が制御部２２０を備えていてもよい。追加または代替として、制御部１６０が第１の基板洗浄装置１５１および／または基板回転装置２１０を制御してもよい。制御部２２０は制御部１６０の一部であってもよく、制御部２２０は制御部１６０と通信するように構成されていてもよく、制御部２２０は制御部１６０と別個独立の制御部であってもよい。第１の基板洗浄装置１５１はさらに、洗浄液などの液体を供給するための液体供給機構（図示せず）を備えてよい。制御部と他の部品との接続は、無線接続であってもよく、有線接続であってもよい。図２および他の図面において、通信のためのケーブルの図示が省略されている場合がある。また、第１の基板洗浄装置１５１は、洗浄アーム２００および基板回転装置２１０のためのカバー２４０を備えてもよい。

洗浄アーム２００は上下動、水平移動、枢動、揺動などが可能であるように構成されている。さらに、基板Ｗの搬送のために、洗浄アーム２００は基板Ｗの上部から退避可能に構成されている。洗浄アーム２００の先端にはたとえば洗浄ブラシ２０１が設けられている。洗浄ブラシ２０１は、たとえばＰＶＡから構成されてよい。ただし、洗浄ブラシ２０１の材質や形状は限定されない。洗浄ブラシ２０１の具体的な構成は、当業者により適宜決定されてよい。洗浄ブラシ２０１が基板Ｗと接触した状態で、基板回転装置２１０により基板Ｗが回転させられることで、基板Ｗが洗浄される。洗浄ブラシ２０１による基板Ｗの洗浄の際に、図示しない洗浄液供給機構によって、洗浄ブラシ２０１または基板Ｗに洗浄液が供給されてよい。ただし、図２の構成は例示に過ぎないことに留意されたい。基板Ｗを洗浄するための具体的な構成および方法は従来知られた任意の構成および方法であってよい。たとえば、基板Ｗに向かって噴射された洗浄液によって基板Ｗが洗浄されてもよい。洗浄アーム２００は制御部１６０および／または制御部２２０により制御されてよい。

基板回転装置２１０は、外筒２１１と、外筒２１１の内部に位置づけられる内筒２１２とを備える。好ましくは、内筒２１２は外筒２１１の内部に上下動自在に位置付けられている。基板回転装置２１０はさらに、内筒２１２を磁気浮上させるための磁気軸受２１３と、内筒２１２を回転させるためのモータ２１４を備える。磁気軸受２１３はラジアル磁気軸受である。モータ２１４はラジアルモータである。

さらに、基板回転装置２１０は、タッチダウン機構２３０を備えてよい。タッチダウン機構２３０はベアリングであってよく、または、テフロン（登録商標）などからなるブロックであってよい。タッチダウン機構２３０は磁気軸受２１３が動作不良を起こした場合、例えば機械的な故障が生じた場合、停電した場合、制御エラーが生じた場合などに、内筒２１２と機械的に接触して内筒２１２を受けるための部材である。好ましくは、タッチダウン機構２３０は、ラジアル方向およびアキシャル方向の双方向に内筒２１２を支持可能であるように構成される。たとえばタッチダウン機構２３０がベアリングである場合、アンギュラベアリングを用いることで双方向の支持が可能となる。たとえばタッチダウン機構２３０がテフロンブロックである場合、テフロンブロックを断面Ｌ字状に形成することで、双方向の支持が可能となる。ただし、内筒２１２をラジアル方向に支持可能な１つのタッチダウン機構２３０と、内筒２１２をアキシャル方向に支持可能な他のタッチダウン機構２３０とをそれぞれ設けてもよい。また、基板回転装置２１０の構成、要求される仕様などによっては、ラジアル方向およびアキシャル方向のどちらか一方にのみ内筒２１２を支持可能なタッチダウン機構２３０が用いられてもよい。

外筒２１１には磁気軸受２１３の一部およびモータ２１４の一部が取り付けられている。具体的には、磁気軸受２１３の磁気軸受ステータ２１３ｓおよびモータ２１４のモータステータ２１４ｓが外筒２１１に取り付けられている。第１の基板洗浄装置１５１はさらに、スプラッシュガード２１５を備えてよい。スプラッシュガード２１５は、外筒２１１の上部表面のうち基板Ｗの近傍に設けられている。スプラッシュガード２１５は「カップ（特許文献１参照）」「フェンダ」または「ウイング」とも称され得る。スプラッシュガード２１５は、基板Ｗなどから飛散した液体を受けるように構成されている。好ましくは、スプラッシュガード２１５の上端は、基板保持部２１８と同じ高さか、基板保持部２１８よりも高く位置付けられる。ただし、ここでは、内筒２１２が洗浄位置に位置付けられている場合の基板保持部２１８の高さを比較対象としている（洗浄位置の詳細は後述）。好ましくは、スプラッシュガード２１５の形状は、断面逆Ｖ字状の円錐面を切り取ってできるリング状である。好ましい構成のスプラッシュガード２１５は、基板Ｗなどから飛散した液体を効果的に受けることができる。ただし、スプラッシュガード２１５の具体的な構成は例示した構成に限られない。

カバー２４０には開口部２４１が設けられている。この開口部２４１により、第１の洗浄部搬送ロボット１５４が基板保持部２１８上の基板Ｗにアクセスすることが可能になる。開口部２４１には、ドアまたはシャッタなどの機構（図示せず）が設けられていてよい。開口部２４１に加えてまたは代替して、第１の基板洗浄装置１５１および第１の洗浄部搬送ロボット１５４の構成に応じて、第１の洗浄部搬送ロボット１５４のための他の構成が用いられてもよい。

内筒２１２は円筒状の部材である。図２では中空の内筒２１２が示されているが、内筒２１２は中実の円筒であってもよい。内筒２１２は、磁気軸受２１３の磁気軸受ロータ２１３ｒと、モータ２１４のモータロータ２１４ｒと、基板Ｗを保持するための基板保持部２１８と、を備える。磁気軸受ロータ２１３ｒおよびモータロータ２１４ｒは内筒２１２の外側表面に取り付けられている。基板保持部２１８は内筒２１２の上端に設けられている。

図２の基板保持部２１８は、基板Ｗのエッジ部分を機械的な噛み合わせにより保持するチャックである。しかし、図示した構成以外の構成の基板保持部２１８を採用することも可能である。基板Ｗのエッジではなく裏面を保持する基板保持部２１８を採用してもよい。基板保持部２１８として、真空チャックや静電チャックを用いてもよい。

磁気軸受ロータ２１３ｒは磁気軸受ステータ２１３ｓと相互作用することにより磁気軸受２１３として機能する。磁気軸受２１３により内筒２１２が磁気浮上し得る。モータロータ２１４ｒはモータステータ２１４ｓと相互作用することによりモータ２１４として機能する。磁気軸受２１３およびモータ２１４の構成は、従来知られた任意の構成であってよい。たとえば、磁気軸受２１３は変位センサを備えてよい。たとえば、磁気軸受２１３は、ラジアルセンサ２１３ｒｓおよびアキシャルセンサ２１３ａｓの少なくとも一方を備えてよい。ラジアルセンサ２１３ｒｓおよび／またはアキシャルセンサ２１３ａｓの信号は制御部１６０および／または制御部２２０に向けて出力されてよい。制御部１６０および／または制御部２２０は、受け取った変位センサの信号に基づいて磁気軸受２１３をフィードバック制御してよい。モータ２１４は、ヒステリシスモータ、リラクタンスモータ、シンクロナスリラクタンスモータまたは誘導モータなどであってよい。

磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間の相互作用の強さ（引力の強さ）は、磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間のギャップ内の磁束密度の大きさに少なくとも依存する。ギャップ内の磁束密度の大きさは、磁気軸受２１３のバイアス電流と、磁気軸受２１３の制御電流の総和によって決められる。「磁気軸受２１３のバイアス電流」とは、磁気軸受ステータ２１３ｓおよび／または磁気軸受ロータ２１３ｒの電磁石に流れる電流を指す（一般的には磁気軸受ステータ２１３ｓの電磁石に流れる電流を指す）。バイアス電流により、磁気軸受２１３の電磁石が与える／受ける力が線形化され得る。典型的には、バイアス電流は、磁気軸受ステータ２１３ｓの全ての電磁石に一律に流される。「磁気軸受２１３の制御電流」とは、内筒２１２の理想の位置からの変位（たとえば振動による変位）を打ち消すために磁気軸受ステータ２１３ｓ（の電磁石）に流される電流を指す。磁気軸受２１３の制御電流はバイアス電流に重畳される。磁気軸受２１３の制御電流は、磁気軸受ステータ２１３ｓの電磁石のうち必要な電磁石に選択的に流される。内筒２１２の変位は変位センサ（ラジアルセンサ２１３ｒｓ、アキシャルセンサ２１３ａｓ）によって検出されてよい。したがって、制御電流の大きさは変位センサの信号量に応じて決定されてよい。上記のように、制御電流は必要に応じて流される電流に過ぎないので、磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間の引力の強さは主に磁気軸受２１３のバイアス電流によって決定される。

図２では、磁気軸受ステータ２１３ｓが磁気軸受ロータ２１３ｒより上部に位置する。したがって、図２の場合の磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間の引力は鉛直上方向の成分を含む。したがって、ラジアル磁気軸受である磁気軸受２１３は、磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間の引力により内筒２１２を磁気浮上させることが可能である。すなわち、内筒２１２を磁気浮上させるために、基板回転装置２１０はアキシャル磁気軸受を備えなくともよい。基板回転装置２１０は、内筒２１２を磁気浮上させた状態で内筒２１２を回転させること、結果として基板Ｗを回転させることができる。

さらに、磁気軸受２１３のバイアス電流を制御することで、磁気軸受２１３に印加される上方向の力の大きさを制御することができる。すなわち、磁気軸受２１３のバイアス電流を制御することで、内筒２１２の上下方向の位置を制御することが可能になる。一実施形態にかかる内筒２１２は、基板Ｗを洗浄するための洗浄位置（図２）と、洗浄位置より高い位置であって基板Ｗを搬送するための位置である搬送位置（図３）との間で上下移動することが可能である。基板回転装置２１０が基板洗浄装置ではない他の装置に搭載されている場合、「洗浄位置」は「処理位置」と一般化されてよい。また、「洗浄位置」は「第１の位置」と呼ばれ得る。「搬送位置」は「第２の位置」と呼ばれ得る。洗浄位置と搬送位置の双方の位置において、内筒２１２は磁気浮上している。内筒２１２は洗浄位置より下部に位置することもできる。

図３は、内筒２１２が搬送位置にある場合の第１の基板洗浄装置１５１を模式的に示す正面図である。なお、図３では洗浄アーム２００が基板Ｗの上部から退避している。洗浄位置（図２参照）から搬送位置（図３参照）に内筒２１２を位置付けるため、制御部１６０および／または制御部２２０は、磁気軸受２１３のバイアス電流を増大させる。磁気軸受２１３のバイアス電流が増大させられると、磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間の引力が増加し、結果として内筒２１２が上昇する。内筒２１２を搬送位置に位置付けた後は、磁気軸受２１３のバイアス電流は増大されたままでもよい。一方で、内筒２１２を搬送位置に安定させることができる範囲の電流値である限り、内筒２１２を搬送位置に位置付けた後に磁気軸受２１３のバイアス電流が下げられてもよい。内筒２１２がいったん搬送位置に位置付けられた後は、アキシャルセンサ２１３ａｓからの信号に基づいて、磁気軸受２１３に対するフィードバック制御（特に、内筒２１２の高さに対するフィードバック制御）が実行されてよい。また、内筒２１２が洗浄位置にあるか、搬送位置にあるか、それらの中間の位置にあるか、洗浄位置から搬送位置への内筒２１２の移動あるいは搬送位置から洗浄位置への内筒２１２の移動が成功したかどうかがアキシャルセンサ２１３ａｓにより検知されてよい。

内筒２１２は、最大で、磁気軸受ロータ２１３ｒが磁気軸受ステータ２１３ｓに対向するまで上昇する（図３参照）。磁気軸受ロータ２１３ｒが磁気軸受ステータ２１３ｓに対向している状況下では、磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間の引力は実質的に水平方向であるからである。なお、実際の装置における搬送位置は、図３に示される位置より低い位置であってもよい。

搬送位置においては、基板保持部２１８からの基板Ｗの受け取りおよび基板保持部２１８への基板Ｗの受け渡し、すなわち基板Ｗの搬送が行われる。基板Ｗの受け取り／受け渡しには、第１の洗浄部搬送ロボット１５４が用いられる。内筒２１２を搬送位置に位置付けることで、基板保持部２１８の位置が高くなり、基板Ｗの搬送が容易になる。好ましくは、内筒２１２が洗浄位置にある場合、基板保持部２１８がスプラッシュガード２１５の上端と同じ高さか、スプラッシュガード２１５の上端より低く位置付けられるように、第１の基板洗浄装置１５１が構成される。好ましくは、内筒２１２が搬送位置にある場合、基板保持部２１８がスプラッシュガード２１５の上端より高く位置付けられるように、第１の基板洗浄装置１５１が構成される。上記のように第１の基板洗浄装置１５１を構成することによって、洗浄位置では基板から飛散する液体をスプラッシュガード２１５により受けることができ、搬送位置においてより効率的な基板Ｗの搬送を実現することができる。図３の例では、内筒２１２が搬送位置にある場合に、基板保持部２１８がスプラッシュガード２１５の上端より高く位置付けられているので、第１の洗浄部搬送ロボット１５４を基板Ｗに向けて移動しても、第１の洗浄部搬送ロボット１５４がスプラッシュガード２１５に衝突しない。したがって、好ましい形態においては、基板Ｗの搬送のための別途の上下動機構を必要としない。ただし、各実施形態の構成に加えて別途の上下動機構を加えることが除外されるわけではない。

搬送位置において基板Ｗの搬送が行われた後、搬送位置から洗浄位置に内筒２１２を移動させるため、制御部１６０および／または制御部２２０は、磁気軸受２１３のバイアス電流を減少させる。磁気軸受２１３のバイアス電流が減少させられると、磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとの間の引力が減少し、結果として内筒２１２が降下する。内筒２１２を洗浄位置に位置付けた後は、磁気軸受２１３のバイアス電流は減少されたままでもよい（ただし、何らかのストッパ機構が存在する場合に限る。タッチダウン機構２３０がストッパとして働いてもよい。）。一方で、内筒２１２を洗浄位置に安定させることができる範囲の電流値である限り、内筒２１２を洗浄位置に位置付けた後に磁気軸受２１３のバイアス電流が上げられてもよい。内筒２１２がいったん洗浄位置に位置付けられた後は、アキシャルセンサ２１３ａｓならびに制御部１６０および／または制御部２２０によるフィードバック制御が実行されてよい。

好ましくは、モータロータ２１４ｒの長さはモータステータ２１４ｓの長さより長い。ここにいう「長さ」は、図２の上下方向に沿った長さである。換言すれば、ここにいう「
長さ」は内筒２１２の回転軸（axis）に沿った長さである。より好ましくは、モータロータ２１４ｒの長さとモータステータ２１４ｓの長さの差は、内筒２１２の搬送位置と洗浄位置の間の距離より大きい。モータロータ２１４ｒが一定以上の長さを有することにより、内筒２１２が搬送位置にある場合および洗浄位置にある場合の双方の場合において、モータロータ２１４ｒの少なくとも一部をモータステータ２１４ｓに対向させることができる。すなわち、モータロータ２１４ｒを一定以上の長さにすることによって、搬送位置および洗浄位置の双方の位置においてモータ２１４を容易に動作させ得る。

一方で、モータロータ２１４ｒの長さはモータステータ２１４ｓの長さと同一か、それより短くともよい。図４および図５は、モータステータ２１４ｓと同一の長さを有するモータロータ２１４ｒを有する基板回転装置２１０を模式的に示す正面図である。図４は内筒２１２が洗浄位置にある場合を示す。図５は内筒２１２が搬送位置にある場合を示す。図４および図５からわかるように、内筒２１２が洗浄位置にある場合、モータステータ２１４ｓとモータロータ２１４ｒとが対向するように、磁気軸受２１３およびモータ２１４を構成することが好ましい。さらに、内筒２１２が搬送位置にある場合、磁気軸受ステータ２１３ｓと磁気軸受ロータ２１３ｒとが対向するように、磁気軸受２１３およびモータ２１４を構成することが好ましい。このように基板回転装置２１０を構成することで、回転が最も必要とされる場合、すなわち基板Ｗを洗浄する際にモータを十分に働かせることが可能となる。なお、基板回転装置２１０が基板洗浄装置以外の装置に搭載されている場合、「基板Ｗを洗浄する際に」という句は「基板Ｗを処理する際に」と読み替えられてよい。

図２～図５では、磁気軸受ステータ２１３ｓの位置する高さとモータステータ２１４ｓの位置する高さが異なり、磁気軸受ロータ２１３ｒの位置する高さとモータロータ２１４ｒの位置する高さが異なる例を示した。図２～図５とは異なる構成を図６に挙げる。図６は磁気軸受ステータ２１３ｓの位置する高さとモータステータ２１４ｓの位置する高さが同一であり、磁気軸受ロータ２１３ｒの位置する高さとモータロータ２１４ｒの位置する高さが同一である基板回転装置２１０を模式的に示す正面図である。図７は、図６の基板回転装置２１０のうち、磁気軸受ステータ２１３ｓ等が位置する水平面における断面図である。

図６および図７に示される通り、磁気軸受ステータ２１３ｓとモータステータ２１４ｓは、同一の高さにおいて外筒２１１に取り付けられている。同様に、磁気軸受ロータ２１３ｒとモータロータ２１４ｒは、同一の高さにおいて内筒２１２に取り付けられている。図６および図７のように基板回転装置２１０を構成することで、図２等の基板回転装置２１０に比して基板回転装置２１０の上下方向（軸方向）の長さを小さくすることができる。すなわち、図６および図７のように基板回転装置２１０を構成することで、基板回転装置２１０の小型化が可能となり、結果として内筒２１２の軽量化が可能となる。内筒２１２が軽くなることによって、内筒２１２の磁気浮上および回転に必要な電力を低減することができる。なお、図６および図７に示された各部品の配置、磁極数等は模式的な例示に過ぎず、具体的な構成は当業者によって適宜選択され得ることに留意されたい。

以上、いくつかの本発明の実施形態について説明してきた。上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

たとえば、前述のとおり、基板洗浄装置以外の装置にも基板回転装置２１０を適用する
ことが可能である。スプラッシュガードを備えない装置、または、スプラッシュガードが基板Ｗの搬送を阻害しない装置であっても、他の部品が基板Ｗの搬送を阻害する装置であれば、基板回転装置２１０を用いることが特に有利である。また、特許文献１に示されるような二重のスプラッシュガード（回転カップおよび固定カップ）を有する基板洗浄装置に基板回転装置２１０を適用してもよい。特許文献１に示されるように、上下双方向から基板の表面および裏面の双方を洗浄するように第１の基板洗浄装置１５１を構成してもよい。

本願は、一実施形態として、外筒と、外筒の内部に位置付けられる内筒と、内筒を回転させるためのモータと、内筒を磁気浮上させるための磁気軸受と、内筒に設けられた基板保持部と、を備える、基板回転装置であって、モータは、外筒に取り付けられたモータステータと、内筒に取り付けられたモータロータと、を備えるラジアルモータであって、磁気軸受は、外筒に取り付けられた磁気軸受ステータと、内筒に取り付けられた磁気軸受ロータと、を備えるラジアル磁気軸受であって、磁気軸受は、磁気軸受ステータと磁気軸受ロータとの間の引力により内筒を磁気浮上させるように構成されている、基板回転装置を開示する。

さらに本願は、一実施形態として、外筒と、外筒の内部に位置付けられる内筒と、内筒を回転させるためのモータと、内筒を磁気浮上させるための磁気軸受と、内筒に設けられた基板保持部と、を備える基板回転装置の制御方法であって、モータは、外筒に取り付けられたモータステータと、内筒に取り付けられたモータロータと、を備えるラジアルモータであって、磁気軸受は、外筒に取り付けられた磁気軸受ステータと、内筒に取り付けられた磁気軸受ロータと、を備えるラジアル磁気軸受であって、方法は、磁気軸受ステータと磁気軸受ロータとの間の引力により内筒を磁気浮上させる段階を備える、基板回転装置の制御方法を開示する。

上記の基板回転装置および基板回転装置の制御方法は、ラジアル磁気軸受により内筒を磁気浮上させること、すなわちラジアル磁気軸受により内筒をアキシャル方向に支持することが可能になるという効果を一例として奏する。

さらに本願は、一実施形態として、内筒は、外筒の内部に上下動自在に位置付けられており、基板回転装置は制御部を備え、制御部は、磁気軸受のバイアス電流を制御することで、内筒を、第１の位置と、第１の位置より高い位置である第２の位置と、の間で上下方向に移動させる、基板回転装置を開示する。さらに本願は、一実施形態として、内筒は、外筒の内部に上下動自在に位置付けられており、方法は、磁気軸受のバイアス電流を制御することで、内筒を、第１の位置と、第１の位置より高い位置である第２の位置と、の間で上下方向に移動させる段階を備える、基板回転装置の制御方法を開示する。

上記の基板回転装置および基板回転装置の制御方法は、磁気軸受のバイアス電流を制御することで、洗浄位置（第１の位置）と搬送位置（第２の位置）との間で内筒を、ひいては基板保持部を上下動させることが可能である。内筒が搬送位置にある場合、基板の搬送が容易となる。一方で、内筒が洗浄位置にある場合、スプラッシュガードによって基板から飛散する液体を受けることができる。

さらに本願は、一実施形態として、モータロータの長さはモータステータの長さより長い、基板回転装置を開示する。さらに本願は、一実施形態として、モータロータの長さとモータステータの長さの差は、第１の位置と第２の位置の間の距離より大きい、基板回転装置を開示する。さらに本願は、一実施形態として、内筒が第１の位置にある場合、モータステータがモータロータに対向し、内筒が第２の位置にある場合、磁気軸受ステータが磁気軸受ロータに対向するように構成されている、基板回転装置を開示する。さらに本願
は、一実施形態として、磁気軸受ステータの位置する高さとモータステータの位置する高さが同一であり、磁気軸受ロータの位置する高さとモータロータの位置する高さが同一であり、磁気軸受ロータの位置する高さとモータロータの位置する高さが同一である、基板回転装置を開示する。さらに本願は、一実施形態として、磁気軸受は、アキシャルセンサを備え、制御部は、アキシャルセンサからの信号に基づいて磁気軸受に対するフィードバック制御を実行する、基板回転装置を開示する。

これらの開示内容により、基板回転装置の詳細が明らかにされる。

さらに本願は、一実施形態として、本願により開示される基板回転装置と、基板回転装置の基板保持部により保持された基板を洗浄するための洗浄アームと、を備える、基板洗浄装置を開示する。さらに本願は、一実施形態として、本願により開示される基板回転装置と、基板回転装置の基板保持部により保持された基板を洗浄するための洗浄アームと、基板から飛散する液体を受けるためのスプラッシュガードと、を備える、基板洗浄装置であって、内筒が第１の位置にある場合、基板保持部はスプラッシュガードの上端と同じ高さか、スプラッシュガードの上端より低く位置付けられ、内筒が第２の位置にある場合、基板保持部はスプラッシュガードの上端より高く位置付けられるように構成されている、基板洗浄装置を開示する。

さらに本願は、一実施形態として、基板を研磨するための基板研磨部と、基板研磨部で研磨された基板を洗浄するための基板洗浄部と、を備える、基板処理装置であって、基板洗浄部は、本願により開示される基板洗浄装置と、基板洗浄装置の基板保持部から基板を受け取るためおよび基板保持部に基板を受け渡すための洗浄部搬送ロボットと、を備えている、基板処理装置を開示する。

これらの開示内容により、基板洗浄装置および基板処理装置の詳細が明らかにされる。

１００…基板処理装置
１１０…ロード・アンロード部
１１２…搬送ロボット
１２０…研磨部
１２１…第１の研磨装置
１２２…第２の研磨装置
１２３…第３の研磨装置
１２４…第４の研磨装置
１２５…アトマイザ
１２６…ドレッサ
１３０…ウエハステーション
１４０…基板搬送ユニット
１５０…基板洗浄部
１５１…第１の基板洗浄装置
１５２…第２の基板洗浄装置
１５３…第３の基板洗浄装置
１５４…第１の洗浄部搬送ロボット
１５５…第２の洗浄部搬送ロボット
１６０…制御部
２００…洗浄アーム
２０１…洗浄ブラシ
２１０…基板回転装置
２１１…外筒
２１２…内筒
２１３…磁気軸受
２１３ｒ…磁気軸受ロータ
２１３ｓ…磁気軸受ステータ
２１３ａｓ…アキシャルセンサ
２１３ｒｓ…ラジアルセンサ
２１４…モータ
２１４ｒ…モータロータ
２１４ｓ…モータステータ
２１５…スプラッシュガード
２１８…基板保持部
２２０…制御部
２３０…タッチダウン機構
２４０…カバー
２４１…開口部
Ｗ…基板

Claims (11)

1. 外筒と、
   前記外筒の内部に位置付けられる内筒と、
   前記内筒を回転させるためのモータと、
   前記内筒を磁気浮上させるための磁気軸受と、
   前記内筒に設けられた基板保持部と、
   を備える、基板回転装置であって、
   前記モータは、
   前記外筒に取り付けられたモータステータと、
   前記内筒に取り付けられたモータロータと、
   を備えるラジアルモータであって、
   前記磁気軸受は、
   前記外筒に取り付けられた磁気軸受ステータと、
   前記内筒に取り付けられた磁気軸受ロータと、
   を備えるラジアル磁気軸受であって、
   前記磁気軸受は、前記磁気軸受ステータと前記磁気軸受ロータとの間の引力により前記内筒を磁気浮上させるように構成されており、
   前記内筒は、前記外筒の内部に上下動自在に位置付けられており、
   前記基板回転装置は制御部を備え、
   前記制御部は、前記磁気軸受のバイアス電流を制御することで、前記内筒を、
   第１の位置と、
   前記第１の位置より高い位置である第２の位置と、
   の間で上下方向に移動させる、
   基板回転装置。
2. 前記モータロータの長さは前記モータステータの長さより長い、請求項１に記載の基板回転装置。
3. 前記モータロータの長さと前記モータステータの長さの差は、前記第１の位置と前記第２の位置の間の距離より大きい、請求項２に記載の基板回転装置。
4. 前記内筒が前記第１の位置にある場合、前記モータステータが前記モータロータに対向し、
   前記内筒が前記第２の位置にある場合、前記磁気軸受ステータが前記磁気軸受ロータに対向する
   ように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の基板回転装置。
5. 前記磁気軸受ステータの位置する高さと前記モータステータの位置する高さが同一であり、前記磁気軸受ロータの位置する高さと前記モータロータの位置する高さが同一である、請求項１に記載の基板回転装置。
6. 外筒と、
   前記外筒の内部に位置付けられる内筒と、
   前記内筒を回転させるためのモータと、
   前記内筒を磁気浮上させるための磁気軸受と、
   前記内筒に設けられた基板保持部と、
   を備える、基板回転装置であって、
   前記モータは、
   前記外筒に取り付けられたモータステータと、
   前記内筒に取り付けられたモータロータと、
   を備えるラジアルモータであって、
   前記磁気軸受は、
   前記外筒に取り付けられた磁気軸受ステータと、
   前記内筒に取り付けられた磁気軸受ロータと、
   を備えるラジアル磁気軸受であって、
   前記磁気軸受は、前記磁気軸受ステータと前記磁気軸受ロータとの間の引力により前記内筒を磁気浮上させるように構成されており、
   前記磁気軸受ステータの位置する高さと前記モータステータの位置する高さが同一であり、前記磁気軸受ロータの位置する高さと前記モータロータの位置する高さが同一である、
   基板回転装置。
7. 前記磁気軸受は、アキシャルセンサを備え、
   前記制御部は、前記アキシャルセンサからの信号に基づいて前記磁気軸受に対するフィードバック制御を実行する、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板回転装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の基板回転装置と、
   前記基板回転装置の前記基板保持部により保持された基板を洗浄するための洗浄アームと、
   を備える、基板洗浄装置。
9. 請求項１から５のいずれか一項に記載の基板回転装置と、
   前記基板回転装置の前記基板保持部により保持された基板を洗浄するための洗浄アームと、
   基板から飛散する液体を受けるためのスプラッシュガードと、
   を備える、基板洗浄装置であって、
   前記内筒が前記第１の位置にある場合、前記基板保持部は前記スプラッシュガードの上
   端と同じ高さか、前記スプラッシュガードの上端より低く位置付けられ、
   前記内筒が前記第２の位置にある場合、前記基板保持部は前記スプラッシュガードの上端より高く位置付けられる
   ように構成されている、基板洗浄装置。
10. 基板を研磨するための基板研磨部と、
    前記基板研磨部で研磨された基板を洗浄するための基板洗浄部と、
    を備える、基板処理装置であって、
    前記基板洗浄部は、
    請求項８または９に記載の基板洗浄装置と、
    前記基板洗浄装置の前記基板保持部から基板を受け取るためおよび前記基板保持部に基板を受け渡すための洗浄部搬送ロボットと、
    を備えている、
    基板処理装置。
11. 外筒と、
    前記外筒の内部に位置付けられる内筒と、
    前記内筒を回転させるためのモータと、
    前記内筒を磁気浮上させるための磁気軸受と、
    前記内筒に設けられた基板保持部と、
    を備える基板回転装置の制御方法であって、
    前記モータは、
    前記外筒に取り付けられたモータステータと、
    前記内筒に取り付けられたモータロータと、
    を備えるラジアルモータであって、
    前記磁気軸受は、
    前記外筒に取り付けられた磁気軸受ステータと、
    前記内筒に取り付けられた磁気軸受ロータと、
    を備えるラジアル磁気軸受であって、
    方法は、前記磁気軸受ステータと前記磁気軸受ロータとの間の引力により前記内筒を磁気浮上させる段階を備え、
    前記内筒は、前記外筒の内部に上下動自在に位置付けられており、
    方法は、前記磁気軸受のバイアス電流を制御することで、前記内筒を、
    第１の位置と、
    前記第１の位置より高い位置である第２の位置と、
    の間で上下方向に移動させる段階を備える、
    基板回転装置の制御方法。

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