KR102478483B1 - 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

많은 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치의 예가, 본 명세서에 있어서 개시된다. 본 발명의 일례로서는, 기판 세정 장치에 있어서, 기판을 세정하는 롤 세정 부재와, 롤 세정 부재의 기울기를 검출하는 기울기 센서와, 기울기 센서의 검출 결과를 출력하는 출력 장치를 가진다.

Description

기판 세정 장치 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE CLEANING DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본원은, 2017년 4월 7일에, 일본에 출원된 일본국 특허출원 특원2017-076894호에 근거하여 우선권을 주장하고, 이들의 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 기판 처리 장치로서, 기판을 세정하는 기구를 포함한, 세정 장치 단체(單體), 연마 장치, 이면 연마 장치, 베벨 연마 장치, 에칭 장치, 혹은 도금 장치 등이 알려져 있다. 또한, 예를 들면, 일본국 공개특허 특개2014-038983호 공보에 기재된 기판 처리 장치가 알려져 있다. 이 문헌의 기판 처리 장치는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판의 표면을 평탄하게 연마하는 화학 기계 연마(CMP:Chemical Mechanical Polishing) 장치이며, 기판을 연마하는 연마부와, 기판을 세정하는 세정부(기판 세정 장치)를 구비한다.
기판 세정 장치는, 장척 형상으로 수평으로 연장되는 롤 세정 부재를 회전시키는 롤 홀더와, 롤 홀더를 승강시키는 승강 기구와, 승강 기구와 롤 홀더의 사이에 설치된 로드셀과, 로드셀의 측정값을 바탕으로 롤 세정 부재의 롤 하중을 피드백 제어하는 제어부를 가지고 있다.
그런데, 롤 하중을 컨트롤하기 위해서는, 롤 세정 부재의 주면(周面)이 기판의 표면에 수직하게 맞닿을 필요가 있다. 종래에는, 예를 들면, 메인터넌스 시에, 작업자가 롤 세정 부재의 기울기를 간극 게이지 등의 지그를 이용하여 측정하고, 롤 홀더에 부착한 추를 이동시키는 등 하여 롤 세정 부재의 기울기를 조정하고 있었기 때문에, 그 조정 작업에 수고와 시간이 걸리고 있었다. 또한, 종래에는, 롤 세정 부재의 기울기 조정을 사람의 손으로 행하고 있었기 때문에, 롤 세정 부재의 기울기를 조정하고 있는 동안은 장치를 정지시킬 필요가 있었다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 롤 세정 부재의 기울기 조정의 시간의 단축화 및 그 조정 작업의 간소화를 도모할 수 있는 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태는, 기판 세정 장치에 있어서, 기판 세정 장치는, 기판을 보지(保持)하는 기판 보지부와, 상기 기판 보지부에 의해 보지된 기판을 세정하는 롤 세정 부재와, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 검출하는 기울기 센서와, 상기 기울기 센서의 검출 결과를 출력하는 출력 장치를 가진다.
본 발명의 제 2 양태는, 상기 제 1 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 출력 장치로서, 상기 기울기 센서의 검출 결과에 의거하여, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하는 기울기 보정 장치를 가져도 된다.
본 발명의 제 3 양태는, 상기 제 2 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 롤 세정 부재를 상기 기판에 대하여 근접 또는 이간시키는 승강 장치를 가지며, 상기 기울기 보정 장치는, 상기 승강 장치에 의해 상기 롤 세정 부재가 상기 기판에 접촉하기 전에, 미리, 상기 롤 세정 부재의 회전축이 상기 기판의 표면과 평행이 되도록, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하여도 된다.
본 발명의 제 4 양태는, 상기 제 2 또는 제 3 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 롤 세정 부재를 상기 기판에 대하여 근접 또는 이간시키는 승강 장치와, 상기 롤 세정 부재를 클리닝하는 클리닝 장치를 가지며, 상기 기울기 보정 장치는, 상기 승강 장치에 의해 상기 롤 세정 부재가 상기 클리닝 장치에 접촉하기 전에, 미리, 상기 롤 세정 부재의 회전축이 상기 클리닝 장치의 클리닝 면과 평행이 되도록, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하여도 된다.
본 발명의 제 5 양태는, 상기 제 2 내지 제 4 양태 중 어느 한 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 롤 세정 부재를 승강시키는 승강 장치와, 상기 롤 세정 부재를 클리닝하는 클리닝 장치와, 상기 롤 세정 부재를, 상기 기판의 직상(直上)에 위치하는 기판 세정 위치와, 상기 클리닝 장치의 직상에 위치하는 클리닝 위치의 사이에서 수평 이동시키는 수평 이동 장치를 가지며, 상기 기울기 보정 장치는, 상기 수평 이동 장치에 의해 상기 롤 세정 부재가 상기 기판 세정 위치와 상기 클리닝 위치의 사이에서 이동하기 전에, 미리, 상기 롤 세정 부재의 회전축이 수평면과 평행이 되도록, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하여도 된다.
본 발명의 제 6 양태는, 상기 제 2 내지 제 5 양태 중 어느 한 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 롤 세정 부재를 지지하는 롤 홀더와, 상기 롤 홀더를 매다는 아암을 가지며, 상기 기울기 보정 장치는, 상기 롤 홀더와 상기 아암을 연결하는 틸트 기구와, 상기 롤 홀더와 상기 아암의 사이에 가설(架設)되어서 신축(伸縮)하는 실린더 장치를 가져도 된다.
본 발명의 제 7 양태는, 상기 제 6 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 기울기 센서는, 상기 틸트 기구의 연결 중심을 통과하면서, 또한, 상기 롤 세정 부재의 회전축과 직교하는 직선 상에 배치되어 있어도 된다.
본 발명의 제 8 양태는, 상기 제 1 내지 제 7 양태 중 어느 한 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 기울기 센서는, 가속도 센서여도 된다.
본 발명의 제 9 양태는, 기판을 연마하는 연마부와, 상기 연마부에서 연마된 상기 기판을 세정하는 세정부를 가지는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 세정부로서, 상기 제 1 내지 제 8 양태 중 어느 한 양태에 기재된 기판 세정 장치를 가진다.
본 발명의 제 10 양태는, 기판 세정 장치에 있어서, 기판을 보지하는 기판 보지부와, 상기 기판 보지부에 의해 보지된 기판을 세정하는 세정 부재와, 상기 세정 부재를 지지하는 세정 부재 홀더와, 상기 세정 부재의 기울기를 검출하는 기울기 센서와, 상기 기울기 센서의 검출 결과를 출력하고, 출력된 기울기 센서의 검출 결과에 의거하여, 상기 세정 부재의 기울기를 보정하도록 상기 세정 부재 홀더를 이동시키는 기울기 보정 장치를 가진다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 롤 세정 부재의 기울기 조정의 시간을 단축하고, 조정 작업을 간소하게 할 수 있는 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 일 실시형태와 관련되는 기판 처리 장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는, 일 실시형태와 관련되는 세정 유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은, 일 실시형태와 관련되는 상부 롤 세정 부재의 지지 구조를 나타내는 정면도이다.
도 4는, 일 실시형태와 관련되는 상부 롤 세정 부재 움직임을 나타내는 측면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태와 관련되는 기판 세정 장치 및 기판 반송 장치를, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 일 실시형태와 관련되는 기판 처리 장치(1)의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 1에 나타내는 기판 처리 장치(1)는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)의 표면을 평탄하게 연마하는 화학 기계 연마(CMP) 장치이다. 기판 처리 장치(1)는, 직사각형 상자형의 하우징(2)을 구비한다. 하우징(2)은, 평면에서 볼 때 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다.
하우징(2)은, 하우징(2)의 중앙에 길이 방향으로 연재하는 기판 반송로(3)를 구비한다. 기판 반송로(3)의 길이 방향의 일단부에는, 로드/언 로드부(10)가 배설(配設)되어 있다. 기판 반송로(3)의 폭방향(평면에서 볼 때 길이 방향과 직교하는 방향)의 일방측에는, 연마부(20)가 배설되며, 타방측에는, 세정부(30)(기판 세정 장치)가 배설되어 있다. 기판 반송로(3)에는, 기판(W)을 반송하는 기판 반송부(40)가 마련되어 있다. 또한, 기판 처리 장치(1)는, 로드/언 로드부(10), 연마부(20), 세정부(30), 및 기판 반송부(40)를 통괄적으로 제어하는 제어부(50)(제어반)를 구비한다.
로드/언 로드부(10)는, 기판(W)을 수용하는 프론트 로드부(11)를 구비한다. 프론트 로드부(11)는, 하우징(2)의 길이 방향의 일단의 측면에 복수 마련되어 있다. 복수의 프론트 로드부(11)는, 하우징(2)의 폭방향에 배열되어 있다. 프론트 로드부(11)는, 예를 들면, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드(Pod), 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재한다. SMIF, FOUP는, 내부에 기판(W)의 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮은 밀폐 용기이며, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있다.
또한, 로드/언 로드부(10)는, 프론트 로드부(11)로부터 기판(W)을 출납하는 2대의 반송 로봇(12)과, 각 반송 로봇(12)을 프론트 로드부(11)의 줄을 따라 주행시키는 주행 기구(13)를 구비한다. 각 반송 로봇(12)은, 상부 및 하부에 2개의 핸드를 구비하고 있으며, 기판(W)의 처리 전, 처리 후로 구분하여 사용하고 있다. 예를 들면, 프론트 로드부(11)로 기판(W)을 되돌릴 때는 상부의 핸드를 사용하고, 프론트 로드부(11)로부터 처리 전의 기판(W)을 취출할 때는 하부의 핸드를 사용한다.
연마부(20)는, 기판(W)의 연마(평탄화)를 행하는 복수의 연마 유닛(21)(21A,21B,21C,21D)을 구비한다. 복수의 연마 유닛(21)은, 기판 반송로(3)의 길이 방향으로 배열되어 있다. 연마 유닛(21)은, 연마면을 가지는 연마 패드(22)를 회전시키는 연마 테이블(23)과, 기판(W)을 보지하면서 또한, 기판(W)을 연마 테이블(23) 상의 연마 패드(22)에 가압하면서 연마하는 톱 링(24)과, 연마 패드(22)에 연마액이나 드레싱액(예를 들면, 순수(純水))을 공급하는 연마액 공급 노즐(25)과, 연마 패드(22)의 연마면의 드레싱을 행하는 드레서(26)와, 액체(예를 들면, 순수)와 기체(예를 들면, 질소 가스)의 혼합 유체 또는 액체(예를 들면, 순수)를 안개 상태로 하여 연마면에 분사하는 애터마이저(27)를 구비한다.
연마 유닛(21)은, 연마액 공급 노즐(25)로부터 연마액을 연마 패드(22) 상에 공급하면서, 톱 링(24)에 의해 기판(W)을 연마 패드(22)에 눌러 붙이고, 또한 톱 링(24)과 연마 테이블(23)을 상대 이동시킴으로써, 기판(W)을 연마하여 기판(W)의 표면을 평탄하게 한다. 드레서(26)는, 연마 패드(22)에 접촉하는 선단의 회전부에 다이아몬드 입자나 세라믹 입자 등의 경질(硬質)의 입자가 고정되어, 회전부를 회전하면서 요동함으로써, 연마 패드(22)의 연마면 전체를 균일하게 드레싱하여, 평탄한 연마면을 형성한다. 애터마이저(27)는, 연마 패드(22)의 연마면에 잔류하는 연마 가루나 지립(砥粒) 등을 고압의 유체에 의해 씻어 버림으로써, 연마면의 정화와, 기계적 접촉인 드레서(26)에 의한 연마면의 날 세움 작업, 즉 연마면의 재생을 행한다.
세정부(30)는, 기판(W)의 세정을 행하는 복수의 세정 유닛(31)(31A,31B)과, 세정한 기판(W)을 건조시키는 건조 유닛(32)을 구비한다. 복수의 세정 유닛(31) 및 건조 유닛(32)(복수의 처리 유닛)은, 기판 반송로(3)의 길이 방향으로 배열되어 있다. 세정 유닛(31A)과 세정 유닛(31B)의 사이에는, 제 1 반송실(33)이 마련되어 있다. 제 1 반송실(33)에는, 기판 반송부(40), 세정 유닛(31A), 및 세정 유닛(31B)의 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(35)이 마련되어 있다. 또한, 세정 유닛(31B)과 건조 유닛(32)의 사이에는, 제 2 반송실(34)이 마련되어 있다. 제 2 반송실(34)에는, 세정 유닛(31B)과 건조 유닛(32)의 사이에서 기판(W)을 반송하는 반송 로봇(36)이 마련되어 있다.
세정 유닛(31A)은, 예를 들면, 롤 스펀지형의 세정 모듈을 구비하여, 기판(W)을 1차 세정한다. 또한, 세정 유닛(31B)도, 롤 스펀지형의 세정 모듈을 구비하여, 기판(W)을 2차 세정한다. 또한, 세정 유닛(31A) 및 세정 유닛(31B)은, 동일한 세정 모듈이어도, 다른 세정 모듈이어도 되고, 예를 들면, 펜슬 스펀지형의 세정 모듈이나 2 유체 제트형의 세정 모듈을 세정 모듈로서 구비하고 있어도 된다. 건조 유닛(32)은, 예를 들면 로타고니(Rotagoni) 건조(IPA(Iso-Propyl Alcohol) 건조)를 행하는 건조 모듈을 구비한다. 건조 후는, 건조 유닛(32)과 로드/언 로드부(10)의 사이의 격벽에 마련된 셔터(1a)가 열려, 반송 로봇(12)에 의해 건조 유닛(32)으로부터 기판(W)이 취출된다.
기판 반송부(40)는, 리프터(41)와, 제 1 리니어 트랜스 포터(42)와, 제 2 리니어 트랜스 포터(43)와, 스윙 트랜스 포터(44)를 구비한다. 기판 반송로(3)에는, 로드/언 로드부(10)가 마련되어 있는 단부로부터 순서대로 제 1 반송 위치(TP1), 제 2 반송 위치(TP2), 제 3 반송 위치(TP3), 제 4 반송 위치(TP4), 제 5 반송 위치(TP5), 제 6 반송 위치(TP6), 제 7 반송 위치(TP7)가 설정되어 있다.
리프터(41)는, 제 1 반송 위치(TP1)에서 기판(W)을 상하 방향으로 반송하는 기구이다. 리프터(41)는, 제 1 반송 위치(TP1)에 있어서, 로드/언 로드부(10)의 반송 로봇(12)으로부터 기판(W)을 수취한다. 또한, 리프터(41)는, 반송 로봇(12)으로부터 수취한 기판(W)을 제 1 리니어 트랜스 포터(42)로 받아 넘긴다. 제 1 반송 위치(TP1)와 로드/언 로드부(10)의 사이의 격벽에는, 셔터(1b)가 마련되어 있으며, 기판(W)의 반송 시에는 셔터(1b)가 열려서 반송 로봇(12)으로부터 리프터(41)에 기판(W)이 받아 넘겨진다.
제 1 리니어 트랜스 포터(42)는, 제 1 반송 위치(TP1), 제 2 반송 위치(TP2), 제 3 반송 위치(TP3), 제 4 반송 위치(TP4)의 사이에서 기판(W)을 반송하는 기구이다. 제 1 리니어 트랜스 포터(42)는, 복수의 반송 핸드(45)(45A,45B,45C,45D)와, 각 반송 핸드(45)를 복수의 높이에서 수평 방향으로 이동시키는 리니어 가이드 기구(46)를 구비한다. 반송 핸드(45A)는, 리니어 가이드 기구(46)에 의해, 제 1 반송 위치(TP1)로부터 제 4 반송 위치(TP4)의 사이를 이동한다. 반송 핸드(45A)는, 리프터(41)로부터 기판(W)을 수취하여, 기판(W)을 제 2 리니어 트랜스 포터(43)로 받아 넘기는 패스 핸드이다. 반송 핸드(45A)에는, 승강 구동부가 마련되어 있지 않다.
반송 핸드(45B)는, 리니어 가이드 기구(46)에 의해, 제 1 반송 위치(TP1)와 제 2 반송 위치(TP2)의 사이를 이동한다. 반송 핸드(45B)는, 제 1 반송 위치(TP1)에서 리프터(41)로부터 기판(W)을 수취하여, 제 2 반송 위치(TP2)에서 연마 유닛(21A)으로 기판(W)을 받아 넘긴다. 반송 핸드(45B)에는, 승강 구동부가 마련되어 있으며, 기판(W)을 연마 유닛(21A)의 톱 링(24)으로 받아 넘길 때는 상승하고, 톱 링(24)으로 기판(W)을 받아 넘긴 후는 하강한다. 또한, 반송 핸드(45C) 및 반송 핸드(45D)에도, 동일한 승강 구동부가 마련되어 있다.
반송 핸드(45C)는, 리니어 가이드 기구(46)에 의해, 제 1 반송 위치(TP1)와 제 3 반송 위치(TP3)의 사이를 이동한다. 반송 핸드(45C)는, 제 1 반송 위치(TP1)에서 리프터(41)로부터 기판(W)을 수취하여, 제 3 반송 위치(TP3)에서 연마 유닛(21B)으로 기판(W)을 받아 넘긴다. 또한, 반송 핸드(45C)는, 제 2 반송 위치(TP2)에서 연마 유닛(21A)의 톱 링(24)으로부터 기판(W)을 수취하여, 제 3 반송 위치(TP3)에서 연마 유닛(21B)으로 기판(W)을 받아 넘기는 액세스 핸드이기도 한다.
반송 핸드(45D)는, 리니어 가이드 기구(46)에 의해, 제 2 반송 위치(TP2)와 제 4 반송 위치(TP4)의 사이를 이동한다. 반송 핸드(45D)는, 제 2 반송 위치(TP2) 또는 제 3 반송 위치(TP3)에서, 연마 유닛(21A) 또는 연마 유닛(21B)의 톱 링(24)으로부터 기판(W)을 수취하여, 제 4 반송 위치(TP4)에서 스윙 트랜스 포터(44)로 기판(W)을 받아 넘기는 액세스 핸드이다.
스윙 트랜스 포터(44)는, 제 4 반송 위치(TP4)와 제 5 반송 위치(TP5)의 사이를 이동 가능한 핸드를 가지고 있으며, 제 1 리니어 트랜스 포터(42)로부터 제 2 리니어 트랜스 포터(43)로 기판(W)을 받아 넘긴다. 또한, 스윙 트랜스 포터(44)는, 연마부(20)에서 연마된 기판(W)을, 세정부(30)로 받아 넘긴다. 스윙 트랜스 포터(44)의 이동 범위의 영역 내에는, 기판(W)의 임시 재치(載置)대(47)가 마련되어 있다. 스윙 트랜스 포터(44)는, 제 4 반송 위치(TP4) 또는 제 5 반송 위치(TP5)에서 수취한 기판(W)을 상하 반전하여 임시 재치대(47)에 재치한다. 임시 재치대(47)에 재치된 기판(W)은, 세정부(30)의 반송 로봇(35)에 의해 제 1 반송실(33)로 반송된다.
제 2 리니어 트랜스 포터(43)는, 제 5 반송 위치(TP5), 제 6 반송 위치(TP6), 제 7 반송 위치(TP7)의 사이에서 기판(W)을 반송하는 기구이다. 제 2 리니어 트랜스 포터(43)는, 복수의 반송 핸드(48)(48A,48B,48C)와, 각 반송 핸드(45)를 복수의 높이에서 수평 방향으로 이동시키는 리니어 가이드 기구(49)를 구비한다. 반송 핸드(48A)는, 리니어 가이드 기구(49)에 의해, 제 5 반송 위치(TP5)로부터 제 6 반송 위치(TP6)의 사이를 이동한다. 반송 핸드(45A)는, 스윙 트랜스 포터(44)로부터 기판(W)을 수취하여, 기판(W)을 연마 유닛(21C)으로 받아 넘기는 액세스 핸드이다.
반송 핸드(48B)는, 제 6 반송 위치(TP6)와 제 7 반송 위치(TP7)의 사이를 이동한다. 반송 핸드(48B)는, 연마 유닛(21C)으로부터 기판(W)을 수취하여, 기판(W)을 연마 유닛(21D)으로 받아 넘기는 액세스 핸드이다. 반송 핸드(48C)는, 제 7 반송 위치(TP7)와 제 5 반송 위치(TP5)의 사이를 이동한다. 반송 핸드(48C)는, 제 6 반송 위치(TP6) 또는 제 7 반송 위치(TP7)에서, 연마 유닛(21C) 또는 연마 유닛(21D)의 톱 링(24)으로부터 기판(W)을 수취하여, 제 5 반송 위치(TP5)에서 스윙 트랜스 포터(44)로 기판(W)을 받아 넘기는 액세스 핸드이다. 또한, 설명은 생략하지만, 반송 핸드(48)의 기판(W)의 받아 넘김 시의 동작은, 상술한 제 1 리니어 트랜스 포터(42)의 동작과 같다.
도 2는, 일 실시형태와 관련되는 세정 유닛(31A)의 구성을 나타내는 사시도이다.
세정 유닛(31A)은, 예를 들면, 도 2에 나타나 있는 바와 같은 롤 세정 모듈을 구비한다. 이 롤 세정 모듈은, 기판(W)을 회전시키는 회전 기구(80)와, 기판(W)에 주면(81A)를 접촉시켜서 회전하는 롤 세정 부재(81)를 구비한다. 회전 기구(80)는, 기판(W)의 외주를 보지하며 연직 방향으로 연장되는 축주위로 회전시키는 복수의 보지 롤러(80a)를 구비한다. 복수의 보지 롤러(80a)는, 모터 등의 전기 구동부와 접속되어서 수평 회전한다. 또한, 복수의 보지 롤러(80a)는, 에어 실린더 등의 에어 구동부에 의해 상하 방향으로 이동 가능한 구성으로 되어 있다.
롤 세정 부재(81)는, 기판(W)의 상면(W1)(연마면)과 접촉하는 상부 롤 세정 부재(81a)와, 기판(W)의 하면(W2)에 접촉하는 하부 롤 세정 부재(81b)를 구비한다. 상부 롤 세정 부재(81a) 및 하부 롤 세정 부재(81b)는, 모터 등의 전기 구동부와 접속되어서 회전한다. 또한, 상부 롤 세정 부재(81a)는, 에어 실린더 등의 에어 구동부(후술하는 도 3에 나타내는 승강 장치(70))에 의해 상하 방향으로 이동 가능한 구성으로 되어 있다. 또한, 하부 롤 세정 부재(81b)는, 일정한 높이로 보지되어 있다.
기판(W)을 세트할 때에는, 먼저, 상부 롤 세정 부재(81a) 및 복수의 보지 롤러(80a)를 상승시킨다. 다음으로 상승한 복수의 보지 롤러(80a)에 기판(W)을 수평 자세로 보지시키고, 그 후, 기판(W)의 하면(W2)이 하부 롤 세정 부재(81b)에 접촉할 때까지 하강시킨다. 최후로, 상부 롤 세정 부재(81a)를 하강시켜, 기판(W)의 상면(W1)에 접촉시킨다.
롤 세정 부재(81)로서는, 수평 방향으로 연장되는 원기둥 형상의 롤 스펀지를 이용할 수 있다. 롤 스펀지의 재질로서는, 다공질(多孔質)의 PVA제 스펀지, 발포 우레탄 등을 이용할 수 있다. 세정 유닛(31A)은, 도면에 나타나 있지 않은 노즐로부터 약액(藥液) 및/또는 순수를 기판(W)의 상면(W1)을 향하여 분사하고, 상부 롤 세정 부재(81a) 및 하부 롤 세정 부재(81b)의 주면을 기판(W)에 접촉시켜서 상부 롤 세정 부재(81a) 및 하부 롤 세정 부재(81b)를 회전시킴으로써, 기판(W)을 세정한다. 약액으로서는, SC1(암모니아/과산화수소 혼합 수용액) 등을 이용할 수 있다.
도 3은, 일 실시형태와 관련되는 상부 롤 세정 부재(81a)의 지지 구조를 나타내는 정면도이다. 도 4는, 일 실시형태와 관련되는 상부 롤 세정 부재(81a)의 움직임을 나타내는 측면도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 세정 유닛(31A)은, 상부 롤 세정 부재(81a)를 회전축(L1) 주위를 회전 가능하게 지지하는 롤 홀더(82)와, 롤 홀더(82)를 승강시키는 승강 장치(70)와, 롤 홀더(82)를 수평 이동시키는 수평 이동 장치(71)를 가진다.
승강 장치(70)는, 에어 실린더 등의 에어 구동부에 의해 승강하는 승강 장치 본체(70a)와, 승강 장치 본체(70a)에 지지된 승강 아암(70b)을 가진다. 승강 아암(70b)은, 승강 장치 본체(70a)의 상단부로부터 수평 방향으로 연장되며, 그 수평 방향으로 연장된 선단부에 롤 홀더(82)를 지지하고 있다. 승강 장치(70)는, 승강 장치 본체(70a)에 의해 승강 아암(70b)을 승강시킴으로써, 롤 홀더(82) 및 상부 롤 세정 부재(81a)를 승강시킨다.
롤 홀더(82)는, 승강 장치(70)의 승강 아암(70b)의 선단부에 지지되어서 수평 방향으로 연재하는 홀더 본체(82a)와, 홀더 본체(82a)의 연재 방향 양단부로부터 하방으로 돌출된 한 쌍의 롤 지지부(82b)를 가진다. 롤 홀더(82)는, 한 쌍의 롤 지지부(82b)에 의해, 상부 롤 세정 부재(81a)의 양단부를 회전축(L1) 주위를 회전 가능하게 지지한다. 이 롤 홀더(82)의 내부 공간에는, 상부 롤 세정 부재(81a)를 회전 구동하는 모터 등의 전기 구동부가 수용되어 있다.
수평 이동 장치(71)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상부 롤 세정 부재(81a)를 기판(W)의 직상으로부터, 클리닝 장치(90)의 직상으로 수평 이동시킨다. 수평 이동 장치(71)는, 주지의 리니어 슬라이더 등으로 구성되어 있다. 클리닝 장치(90)는, 상부 롤 세정 부재(81a)가 눌러 붙여지는 클리닝 면(90a)을 가진다. 클리닝 면(90a)은, 예를 들면, 석영 등에 의해 평면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 클리닝 면(90a)의 재질 및 형상은, 상부 롤 세정 부재(81a)의 재질 및 형상 등에 맞추어, 적절히 변경하여도 된다. 예를 들면, 폴리염화비닐(PVC)을 클리닝 면(90a)의 형성 재질로서 채용하여도 된다.
클리닝 면(90a) 상에는, 도면에 나타나 있지 않은 약액관, 순수관 등이 배치되어 있다. 또한, 약액관으로부터 분사되는 약액은, 세정 유닛(31A)에 있어서 기판(W)의 세정에 이용되는 약액과 같은 것이 바람직하다. 클리닝 장치(90)에 있어서의 상부 롤 세정 부재(81a)의 세정은, 상부 롤 세정 부재(81a)를 회전시키면서 클리닝 면(90a)에 눌러 붙이고, 약액을 상부 롤 세정 부재(81a)를 향하여 분사함으로써, 상부 롤 세정 부재(81a)에 부착된 더러움을 없앤다. 이와 같이, 상부 롤 세정 부재(81a)를, 클리닝 면(90a)에 눌러 붙인 상태에서 소정량 회전시킨 후, 상부 롤 세정 부재(81a)를 상승시켜서 클리닝 면(90a)으로부터 퇴피시키고, 순수를 클리닝 면(90a) 및 상부 롤 세정 부재(81a)를 향하여 분사함으로써, 클리닝 면(90a) 및 상부 롤 세정 부재(81a)의 더러움을 없앨 수 있다.
상술한 승강 장치(70) 및 수평 이동 장치(71)의 동작은, 도 3에 나타내는 제어장치(72)에 의해 제어되고 있다. 제어장치(72)는, 세정 유닛(31A)의 동작을 통괄적으로 제어한다. 제어장치(72)는, 롤 홀더(82)에 마련된 기울기 센서(51)와 접속되며, 기울기 센서(51)의 검출 결과에 의거하여, 롤 세정 부재(81)의 기울기를 보정하는 기울기 보정 장치(60)의 동작을 제어한다. 기울기 보정 장치(60)는, 기울기 센서(51)의 출력을, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 보정 동작에 피드백하는 출력 장치이며, 롤 홀더(82)와 승강 아암(70b)을 연결하는 틸트 기구(61)와, 롤 홀더(82)와 승강 아암(70b)의 사이에 가설되어서 신축하는 실린더 장치(62)를 가진다.
틸트 기구(61)는, 승강 아암(70b)에 고정된 브래킷(61a)과, 롤 홀더(82)에 고정된 한 쌍의 베어링부(6lb)와, 브래킷(61a)과 한 쌍의 베어링부(6lb)를 회전가능하게 연결하는 피봇축(61c)을 가진다. 피봇축(61c)은, 브래킷(61a)을 관통하여, 브래킷(61a)에 고정되어 있다. 한 쌍의 베어링부(6lb)는, 피봇축(61c)의 양단부를 회전 가능하게 지승(支承)하고 있다. 이에 의해, 롤 홀더(82)를, 피봇축(61c)의 연결 중심(L3)을 중심으로 틸트시키는 틸트 기구(61)가 구성되어 있다.
실린더 장치(62)는, 승강 아암(70b)에 고정된 본체부(62a)와, 롤 홀더(82)에 고정된 로드부(62b)를 가진다. 실린더 장치(62)는, 액추에이터로서의 에어 실린더이며, 본체부(62a)에 대한 에어의 급배기(給排氣)에 의해 로드부(62b)를 진퇴시킨다. 실린더 장치(62)는, 틸트 기구(61)의 연결 중심(L3)으로부터 소정의 거리, 떨어져 배치되어 있어, 로드부(62b)의 가압력이 작아도, 롤 홀더(82)를 틸트시키는 모멘트를 충분하게 발생시킬 수 있다.
기울기 센서(51)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 틸트 기구(61)의 연결 중심(L3)을 통과하면서, 또한, 상부 롤 세정 부재(81a)의 회전축(L1)과 직교하는 직선(L2) 상에 배치되어 있다. 이 구성에 의하면, 상부 롤 세정 부재(81a)가 좌우 어느 측으로 기울어 있는지를 하나의 기울기 센서(51)로 검출할 수 있다. 이 기울기 센서(51)는, 예를 들면, 가속도 센서이며, 중력 방향의 기울기를 검출함으로써, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 검출한다. 또한, 기울기 센서(51)로서는, 예를 들면, 피봇축(61c) 주위의 회전 각도를 검출하는 로터리 엔코더나, 승강 아암(70b)과 롤 홀더(82)의 거리를 검출하는 거리 센서(포터 센서 등의 광학 센서) 등으로부터, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 검출하는 구성이어도 된다.
기울기 보정 장치(60)는, 제어장치(72)에 의한 제어 하, 상술한 기판(W)의 세정 처리에 있어서, 승강 장치(70)에 의해 상부 롤 세정 부재(81a)가 기판(W)에 접촉하기 전(도 4에 나타내는 하강 동작(M1)을 하기 전)에, 미리, 기울기 센서(51)의 검출 결과에 의거하여, 상부 롤 세정 부재(81a)의 회전축(L1)이 기판(W)의 상면(W1)과 평행이 되도록, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 보정한다. 하강 동작(M1)이란, 상부 롤 세정 부재(81a)가, 기판(W)의 직상에 위치하는 기판 세정 위치(P1)로부터, 기판(W)의 상면(W1)에 접촉하는 터치 다운 위치(P2)까지 이동하는 동작이다.
롤 하중을 컨트롤하기 위해서는, 롤 세정 부재의 주면을 기판의 표면에 수직하게 맞닿을 필요가 있다. 종래에는, 예를 들면, 메인터넌스 시에, 작업자가 롤 세정 부재의 기울기를 간극 게이지 등의 지그를 이용하여 측정하고, 롤 홀더에 부착한 추를 이동시키는 등 하여 롤 세정 부재의 기울기를 조정하고 있었기 때문에, 조정 작업에 수고와 시간이 걸리고 있었다. 또한, 종래에는, 롤 세정 부재의 기울기 조정을 사람의 손으로 행하고 있었기 때문에, 롤 세정 부재의 기울기를 조정하고 있는 동안은 장치를 정지시킬 필요가 있었다.
그러나, 본 실시형태에서는 상기한 바와 같이, 상부 롤 세정 부재(81a)의 회전축(L1)이 기판(W)의 상면(W1)과 평행이 되도록, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 보정한다. 이에 의해, 롤 홀더(82)로 보지된 상부 롤 세정 부재(81a)의 수평 자세를 유지하면서, 상부 롤 세정 부재(81a)를 그 대략 전체 길이에 걸쳐서 기판(W)의 상면(W1)에 균일하게 접촉시키고, 롤 하중이 균일하게 기판(W)에 가해지도록 하여, 세정 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 이에 의해, 기판(W)으로부터의 반발력을 상부 롤 세정 부재(81a)의 전체로 받을 수 있기 때문에, 승강 아암(70b) 등에 로드셀이 마련되어 있을 경우에는, 롤 하중의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상부 롤 세정 부재(81a)가 기판(W)의 상면(W1)에 접촉하면, 실린더 장치(62)의 본체부에 접속된 급배기 포트를 각각 배기측에 접속하여, 로드부(62b)를 자유롭게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 예를 들면, 기판(W)에 휨이 생겼을 경우, 또는, 기판(W)에 회전에 의한 요동 등이 생겼을 경우 등에, 틸트 기구(61)에 의해, 상부 롤 세정 부재(81a)를 기판(W)에 추종시켜, 롤 하중이 균일하게 기판(W)에 가해지도록 하여, 세정 성능을 향상시킬 수 있다.
기판(W)의 세정 처리가 완료되면, 승강 장치(70)에 의해 상부 롤 세정 부재(81a)를 터치 다운 위치(P2)로부터 기판 세정 위치(P1)로 상승시킨다(상승 동작(M2)). 또한, 이 상승 동작(M2)에 있어서는, 하강 동작(M1)과 비교하여, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기에 의한 기판(W)의 상면(W1)에의 압흔의 우려가 적기 때문에, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 보정을 행하지 않아도 된다.
제어장치(72)는, 상부 롤 세정 부재(81a)의 세정이 필요하게 되는 소정의 타이밍에, 수평 이동 장치(71)를 동작시켜, 상부 롤 세정 부재(81a)를, 기판(W)의 직상에 위치하는 기판 세정 위치(P1)로부터, 클리닝 장치(90)의 직상에 위치하는 클리닝 위치(P3)로 이동시킨다. 기울기 보정 장치(60)는, 제어장치(72)에 의한 제어 하, 수평 이동 장치(71)에 의해 상부 롤 세정 부재(81a)가 기판 세정 위치(P1)로부터 클리닝 위치(P3)로 이동하기 전(도 4에 나타내는 수평 동작(M3)을 하기 전)에, 미리, 상부 롤 세정 부재(81a)의 회전축(L1)이 수평면과 평행이 되도록, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 보정한다. 이에 의해, 틸트 기구(61)에 의한 요동을 억제하면서, 상부 롤 세정 부재(81a)의 수평 자세를 유지할 수 있기 때문에, 세정 유닛(31A)의 내부에 마련된 주변 기기와의 간섭을 회피할 수 있다.
상부 롤 세정 부재(81a)가 클리닝 위치(P3)로 이동하면, 제어장치(72)는, 승강 장치(70)을 동작시켜, 상부 롤 세정 부재(81a)를 클리닝 위치(P3)로부터 클리닝 장치(90)의 클리닝 면(90a)에 접촉하는 터치 다운 위치(P4)로 이동시킨다. 기울기 보정 장치(60)는, 제어장치(72)에 의한 제어 하, 상술한 상부 롤 세정 부재(81a)의 클리닝 처리에 있어서, 승강 장치(70)에 의해 상부 롤 세정 부재(81a)가 클리닝 장치(90)에 접촉하기 전(도 4에 나타내는 하강 동작(M4)을 하기 전)에, 미리, 상부 롤 세정 부재(81a)의 회전축(L1)이 클리닝 장치(90)의 클리닝 면(90a)과 평행이 되도록, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 보정한다. 이에 의해, 롤 홀더(82)로 보지된 상부 롤 세정 부재(81a)의 수평 자세를 유지하면서, 상부 롤 세정 부재(81a)를 그 대략 전체 길이에 걸쳐서 클리닝 면(90a)에 균일하게 접촉시키고, 롤 하중이 균일하게 클리닝 면(90a)에 가해지도록 하여, 클리닝 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상부 롤 세정 부재(81a)가 클리닝 면(90a)에 접촉하면, 실린더 장치(62)의 본체부에 접속된 급배기 포트를 각각 배기측에 접속하여, 기판 세정 시와 동일하게, 로드부(62b)를 자유롭게 하여도 된다.
상부 롤 세정 부재(81a)의 클리닝 처리가 완료되면, 승강 장치(70)에 의해 상부 롤 세정 부재(81a)를 터치 다운 위치(P4)로부터 클리닝 위치(P3)로 상승시킨다(상승 동작(M5)). 또한, 이 상승 동작(M5)에 있어서는, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 보정을 행하지 않아도 된다. 또한, 상부 롤 세정 부재(81a)가 클리닝 위치(P3)로 이동하면, 제어장치(72)는, 수평 이동 장치(71)를 동작시켜, 상부 롤 세정 부재(81a)를, 클리닝 장치(90)의 직상에 위치하는 클리닝 위치(P3)로부터, 기판(W)의 직상에 위치하는 기판 세정 위치(P1)로 이동시킨다. 수평 동작(M6)을 하기 전에 있어서도, 상부 롤 세정 부재(81a)의 회전축(L1)이 수평면과 평행이 되도록, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 보정함으로써, 틸트 기구(61)에 의한 요동을 억제하면서, 상부 롤 세정 부재(81a)의 수평 자세를 유지할 수 있다. 그 때문에 세정 유닛(31A)의 내부에 마련된 주변 기기와의 간섭을 회피할 수 있다.
이상과 같은 타이밍에서, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 보정이 행해진다.
상술한 본 실시형태에 의하면, 기판(W)을 세정하는 상부 롤 세정 부재(81a)와, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 검출하는 기울기 센서(51)와, 기울기 센서(51)의 검출 결과에 의거하여, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 보정하는 기울기 보정 장치(60)를 갖는다고 하는 구성을 채용한다. 이에 의해, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 조정을 자동화하고, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 조정의 시간의 단축하여, 조정 작업을 간소하게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태를 기재하여 설명해왔지만, 이들은 본 발명의 예시적인 것이며, 한정하는 것으로서 고려되어서는 안되는 것을 이해해야 한다. 추가, 생략, 치환, 및 그 외의 변경은, 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않고 행할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 전술의 설명에 의해 한정되어 있다고 간주되어서는 안되며, 특허청구의 범위에 의해 제한되어 있다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, 기울기 센서(51)의 검출 결과를 출력하는 출력 장치로서, 기울기 센서(51)의 출력을 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 보정 동작에 피드백하는 기울기 보정 장치(60)를 예시했지만, 당해 출력 장치의 형태는 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 출력 장치는, 기울기 센서(51)의 검출 결과를 화면에 출력하는 표시부(디스플레이)여도 된다. 이러한 구성에 의하면, 메인터넌스 작업자가, 당해 표시부의 표시를 보는 것에 의해, 간극 게이지 등의 지그를 사용하지 않고 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 조정할 수 있게 되기 때문에, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기 조정의 시간의 단축하여, 조정 작업을 간소하게 할 수 있다.
또한, 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 기울기 보정 장치(60)가 틸트 기구(61) 및 실린더 장치(62)를 가지는 형태를 예시했지만, 기울기 보정 장치(60)의 형태는 이 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 틸트 기구(61)를 거치지 않고 롤 홀더(82)와 승강 아암(70b)이 강적(剛的)으로 연결되어 있을 경우, 기울기 보정 장치(60)는, 예를 들면, 롤 홀더(82) 내지 승강 아암(70b)에 부착되어, 승강 아암(70b)의 연재 방향을 따라 추를 슬라이드 시키는 슬라이드 장치여도 된다. 이러한 구성에 의하면, 추를 슬라이드 시킴으로써, 외팔보 지지된 승강 아암(70b)의 휨양(기울기)이 변화되기 때문에, 그 휨양에 의해, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 조정할 수 있다.
또한, 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 상부 롤 세정 부재(81a)의 기울기를 조정하는 형태를 예시했지만, 하부 롤 세정 부재(81b)의 기울기도 동일한 구성에 의해 조정하여도 된다.
또한, 기판(W)의 표면 및 클리닝 면(90a)은, 수평면으로 되어 있지 않아도 된다.
또한, 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 본 발명의 기판 세정 장치를, 기판 처리 장치(1)의 세정부(30)에 적용한 구성을 예시했다. 그러나, 예를 들면, 본 발명은, 기판의 세정에 사용되는 세정 장치 단체여도 되고, 또한, CMP 장치 이외의 장치(예를 들면, 이면 연마 장치, 베벨 연마 장치, 에칭 장치, 혹은 도금 장치)의 세정부에도 적용할 수 있다.
또한, 예를 들면, 상기 실시형태에서는, 실리콘 웨이퍼 등의 기판(W)의 표면을, 연마액을 공급하면서 평탄하게 연마하는 화학 기계 연마(CMP) 장치를 예시했다. 그러나, 다이아몬드로 이루어지는 지립을 레진 본드로 한 접착제로 고착(固着)하여 형성한 연삭 지석(砥石)을 고속 회전시키면서, 기판(W)의 이면에 가압함으로써 기판(W)의 이면의 연삭을 행하는 연삭 장치에도, 연삭 및 연마 가공이 실시된 기판(W)을 세정하는 장치로서, 본 발명의 기판 세정 장치를 적용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판을 보지하는 기판 보지부와,
    상기 기판 보지부에 의해 보지된 상기 기판을 세정하는 롤 세정 부재와,
    상기 롤 세정 부재를 지지하는 롤 홀더와,
    상기 롤 홀더를 매다는 아암과,
    상기 롤 홀더와 상기 아암을 연결하는 틸트 기구와,
    상기 롤 세정 부재의 기울기를 검출하는 기울기 센서와,
    상기 기울기 센서의 검출 결과에 의거하여, 상기 틸트 기구를 동작시켜, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하는 기울기 보정 장치를 가지는, 기판 세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤 세정 부재를 상기 기판에 대하여 근접 또는 이간시키는 승강 장치를 가지며,
    상기 기울기 보정 장치는, 상기 승강 장치에 의해 상기 롤 세정 부재가 상기 기판에 접촉하기 전에, 미리, 상기 롤 세정 부재의 회전축이 상기 기판의 표면과 평행이 되도록, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하는, 기판 세정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤 세정 부재를 상기 기판에 대하여 근접 또는 이간시키는 승강 장치와,
    상기 롤 세정 부재를 클리닝하는 클리닝 장치를 가지며,
    상기 기울기 보정 장치는, 상기 승강 장치에 의해 상기 롤 세정 부재가 상기 클리닝 장치에 접촉하기 전에, 미리, 상기 롤 세정 부재의 회전축이 상기 클리닝 장치의 클리닝 면과 평행이 되도록, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하는, 기판 세정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 롤 세정 부재를 승강시키는 승강 장치와,
    상기 롤 세정 부재를 클리닝하는 클리닝 장치와,
    상기 롤 세정 부재를, 상기 기판의 직상에 위치하는 기판 세정 위치와, 상기 클리닝 장치의 직상에 위치하는 클리닝 위치의 사이에서 수평 이동시키는 수평 이동 장치를 가지며,
    상기 기울기 보정 장치는, 상기 수평 이동 장치에 의해 상기 롤 세정 부재가 상기 기판 세정 위치와 상기 클리닝 위치의 사이에서 이동하기 전에, 미리, 상기 롤 세정 부재의 회전축이 수평면과 평행이 되도록, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하는, 기판 세정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울기 보정 장치는,
    상기 롤 홀더와 상기 아암의 사이에 가설되어서 신축하는 실린더 장치를 가지는, 기판 세정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울기 센서는, 상기 틸트 기구의 연결 중심을 통과하면서, 또한, 상기 롤 세정 부재의 회전축과 직교하는 직선 상에 배치되어 있는, 기판 세정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기울기 센서는, 가속도 센서인, 기판 세정 장치.
  8. 기판을 연마하는 연마부와,
    상기 연마부에서 연마된 상기 기판을 세정하는 세정부를 가지는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 세정부로서, 제 1 항에 기재된 기판 세정 장치를 가지는. 기판 처리 장치.
  9. 기판을 보지하는 기판 보지부와,
    상기 기판 보지부에 의해 보지된 상기 기판을 세정하는 롤 세정 부재와,
    상기 롤 세정 부재를 지지하는 롤 홀더와,
    상기 롤 홀더를 매다는 아암과,
    상기 롤 홀더 또는 상기 아암에 부착된 추와,
    상기 롤 세정 부재의 기울기를 검출하는 기울기 센서와,
    상기 기울기 센서의 검출 결과에 의거하여, 상기 추를 슬라이드시켜, 상기 롤 세정 부재의 기울기를 보정하는 기울기 보정 장치를 가지는, 기판 세정 장치.
  10. 삭제
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