KR102628178B1 - 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법 - Google Patents

기판 세정 장치 및 기판 세정 방법 Download PDF

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아키라 후쿠나가
마사미츠 구라시타
메구미 우노
사토미 하마다
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

단시간에 효과가 높은 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있는 기판 세정 장치를 제공한다. 기판 세정 장치는, 기판의 표면에 접촉해서 기판을 세정하기 위한 세정 도구와, 세정 도구에 접촉해서 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 셀프 클리닝 부재와, 세정 도구를 회전시키기 위한 세정 도구 회전 기구와, 세정 도구를 보유 지지하기 위한 세정 도구 보유 지지 기구이며, 세정 도구를 기판에 압박할 수 있음과 함께, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 압박할 수 있는, 세정 도구 보유 지지 기구를 구비한다. 또한, 기판 세정 장치는, 세정 도구를 셀프 클리닝할 때 세정 도구 회전 기구가 세정 도구를 회전시키는 셀프 클리닝 시 토크가, 세정 도구가 기판을 세정할 때 세정 도구 회전 기구가 세정 도구를 회전시키는 기판 세정 시 토크 이상의 소정 토크로 되도록, 세정 도구의 셀프 클리닝 부재에의 압박력을 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

기판 세정 장치 및 기판 세정 방법
본 발명은 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 실리콘 기판 상에 물성이 다른 다양한 막이 형성되고, 이들 막에 다양한 가공이 실시됨으로써 미세한 금속 배선이 형성된다. 예를 들어, 다마신 배선 형성 공정에서는, 막에 배선 홈을 형성하고, 이 배선 홈에 Cu 등의 금속을 매립한다. 그 후, 화학 기계 연마(CMP)에 의해 여분의 금속을 제거함으로써 금속 배선이 형성된다. 일반적으로, 기판을 연마하는 CMP 장치(연마 장치)는, 연마된 기판을 세정하는 기판 세정 장치를 구비하고 있다. 기판의 세정은, 기판을 회전시키면서, 롤 스펀지 또는 펜 스펀지 등의 세정 도구를 기판에 접촉시킴으로써 행하여진다.
세정 도구로 기판을 세정함에 따라서, CMP에서 사용된 지립 또는 연마 부스러기(이하, 합쳐서 「처리 부스러기」라고도 함)가 세정 도구의 표면 및 내부에 축적된다. 그래서, 이러한 처리 부스러기를 세정 도구로부터 제거하기 위해서, 정기적으로 세정 도구를 셀프 클리닝하는 것이 행하여지고 있다. 이 세정 도구의 셀프 클리닝은, 세정 도구를 회전시키면서, 브러시 또는 플레이트와 같은 셀프 클리닝 부재에 접촉시킴으로써 행하여진다. 또한, 신규로 교환한 브러시로 연마 후의 기판을 세정하기 전에, 당해 브러시를 초기화할 목적으로, 브레이크 인이라고 칭하는 상기 셀프 클리닝과 마찬가지의 처리를 행하는 것도 행하여진다. 이하, 이들을 합쳐서 셀프 클리닝이라고 칭한다.
이러한 세정 도구의 셀프 클리닝은, 예를 들어 기판간(1매의 기판의 세정마다)에 비교적 짧은 시간 동안 이루어지고, 로트간(소정수의 기판의 세정마다) 그리고 브레이크 인 처리 시에 비교적 긴 시간 동안 이루어진다. 또한, 기판간의 셀프 클리닝에서는 세정액으로서 초순수가 사용되는 경우가 많고, 로트간의 셀프 클리닝 그리고 브레이크 인 처리 시에는 세정액으로서 약액이 사용되는 경우도 있다.
일본 특허 공개 제2005-12238호 공보
세정 도구의 셀프 클리닝은, 기판의 처리 공정 중 내지 공정간에 실행되기 때문에, 셀프 클리닝에 걸리는 시간이 길어지면, 기판의 처리 전체의 시간 효율이 저하되어버린다. 한편, 셀프 클리닝을 단시간에 함으로써 세정 도구의 셀프 클리닝 효과가 저하되면, 세정 도구에 남은 처리 부스러기가 기판을 오염시킨다.
셀프 클리닝의 효과를 높이기 위해서, 세정 도구의 회전 속도, 또는 세정액의 온도 등을 조정하는 것을 생각할 수 있다. 즉, 세정 도구의 회전 속도가 클수록, 세정 도구와 셀프 클리닝 부재의 접촉부의 접촉 빈도가 커져서, 세정 도구의 셀프 클리닝 효과가 높아질 것으로 생각된다. 또한, 세정액의 온도가 높을수록, 연마 부스러기가 세정액에 배출되기 쉬워져, 세정 도구의 셀프 클리닝 효과가 높아질 것으로 생각된다.
또한, 셀프 클리닝의 효과는, 세정 도구와 셀프 클리닝의 마찰에 영향을 받는다. 세정 도구와 셀프 클리닝 부재의 마찰이 부족하면, 세정 도구로부터 처리 부스러기가 배출되지 않아 충분한 셀프 클리닝 효과를 얻지 못한다. 한편, 세정 도구와 셀프 클리닝 부재의 마찰이 과도하게 크면, 세정 도구의 마모 열화의 원인이 될 수 있다. 그리고, 본 발명자의 연구에 의해, 세정 도구의 압박, 회전 속도 및 세정액의 온도는, 세정 도구와 셀프 클리닝 부재의 마찰에 다양한 형태로 영향을 미치는 것으로 판명되었다.
본 발명은 상기 과제의 적어도 일부를 감안하여 이루어진 것이며, 단시간에 효과가 높은 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있는 기판 세정 장치 또는 기판 세정 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 본 발명은 세정 도구를 적합한 압박력으로 셀프 클리닝 부재에 압박해서 세정 도구를 셀프 클리닝할 수 있는 기판 세정 장치 또는 기판 세정 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
(형태 1) 형태 1에 의하면, 기판 세정 장치가 제안되고, 상기 기판 세정 장치는, 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 셀프 클리닝 부재와, 상기 세정 도구를 회전시키기 위한 세정 도구 회전 기구와, 상기 세정 도구를 보유 지지하는 세정 도구 보유 지지 기구이며, 상기 세정 도구를 상기 기판에 압박할 수 있음과 함께, 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 압박할 수 있는, 세정 도구 보유 지지 기구와, 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재와 접촉하고 있을 때 상기 세정 도구 회전 기구가 상기 세정 도구를 회전시키는 토크가, 상기 세정 도구가 상기 기판을 세정할 때 상기 세정 도구 회전 기구가 상기 세정 도구를 회전시키는 기판 세정 시 토크 이상의 소정 토크로 되도록, 상기 세정 도구의 상기 셀프 클리닝 부재에의 압박력을 제어하는 제어부를 구비한다. 형태 1에 의하면, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구를 셀프 클리닝할 수 있다.
(형태 2) 형태 2에 의하면, 기판 세정 장치가 제안되고, 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 셀프 클리닝 부재와, 상기 세정 도구를 회전시키기 위한 세정 도구 회전 기구와, 상기 세정 도구를 보유 지지하는 세정 도구 보유 지지 기구이며, 상기 세정 도구를 상기 기판에 압박할 수 있음과 함께, 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 압박할 수 있는, 세정 도구 보유 지지 기구와, 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재와 접촉하고 있을 때, 상기 세정 도구가 제1회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하고, 상기 세정 도구가 상기 제1 회전 속도보다 큰 제2 회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하는 제어부를 구비한다. 형태 2는, 세정 도구의 회전 속도가 클수록, 세정 도구와 셀프 클리닝 부재의 마찰이 작아지는 경향이 있다는 발견에 기초한다. 형태 2에 의하면, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구를 셀프 클리닝할 수 있다.
(형태 3) 형태 3에 의하면, 기판 세정 장치가 제안되고, 상기 기판 세정 장치는, 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 셀프 클리닝 부재와, 상기 세정 도구를 회전시키기 위한 세정 도구 회전 기구와, 상기 세정 도구를 보유 지지하는 세정 도구 보유 지지 기구이며, 상기 세정 도구를 상기 기판에 압박할 수 있음과 함께, 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 압박할 수 있는, 세정 도구 보유 지지 기구와, 액체 중에서 또는 액체의 공급을 수반해서 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재와 접촉하고 있을 때, 상기 액체가 제1 온도일 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하고, 상기 액체가 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도일 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하는 제어부를 구비한다. 형태 3은, 셀프 클리닝에 사용하는 액체의 온도가 높을수록, 세정 도구와 셀프 클리닝 부재의 마찰이 작아진다는 발견에 기초한다. 형태 3에 의하면, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구를 셀프 클리닝할 수 있다.
(형태 4) 형태 4에 의하면, 기판 세정 장치가 제안되고, 상기 기판 세정 장치는, 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와, 제1 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제1 셀프 클리닝 부재와, 제2 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제2 셀프 클리닝 부재를 구비하고, 외부 입력에 기초하여 상기 제1 셀프 클리닝 부재와 상기 제2 셀프 클리닝 부재 중 한쪽을 선택하여, 상기 세정 도구를 상기 선택한 셀프 클리닝 부재와 접촉시킴으로써 당해 세정 도구를 셀프 클리닝한다. 형태 4에 의하면, 외부 입력에 기초하여 셀프 클리닝 부재를 선택하여, 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있다. 이에 의해, 단시간에 효과가 높은 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있다.
(형태 5) 형태 5에 의하면, 기판 세정 장치가 제안되고, 상기 기판 세정 장치는, 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와, 제1 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제1 셀프 클리닝 부재와, 제2 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제2 셀프 클리닝 부재를 구비하고, 상기 세정 도구를 상기 제1 셀프 클리닝 부재에 접촉시킨 후에 당해 세정 도구를 상기 제2 셀프 클리닝 부재에 접촉시킴으로써 당해 세정 도구를 셀프 클리닝한다. 형태 5에 의하면, 2개의 셀프 클리닝 부재를 사용하여, 세정 도구의 셀프 클리닝이 행하여진다. 이에 의해, 세정 도구의 셀프 클리닝의 효과를 높일 수 있다.
(형태 6) 형태 6에 의하면, 형태 4 또는 5의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제1 재료는, 상기 세정 도구를 셀프 클리닝할 때 상기 제2 재료에 비해서 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 많고 분산력 성분이 적은 재료이다. 형태 6에 의하면, 우선 제1 셀프 클리닝 부재를 사용해서 지립과 같이 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 많은 처리 부스러기를 세정 도구로부터 제거할 수 있고, 계속해서 제2 셀프 클리닝 부재를 사용해서 유기 착체와 같이 표면 자유 에너지의 분산력 성분이 많은 처리 부스러기를 세정 도구로부터 제거할 수 있다.
(형태 7) 형태 7에 의하면, 형태 4 내지 6 중 어느 것의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제1 재료는, 무기 산화물계 재료 또는 분자 구조 내에 극성기를 갖는 제1 유기 고분자계 재료이며, 상기 제2 재료는, 비극성의 제2 유기 고분자계 재료이다.
(형태 8) 형태 8에 의하면, 형태 1 내지 7 중 어느 것의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 세정 도구의 셀프 클리닝은, 제1 시간에서의 단시간 셀프 클리닝과, 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간에서의 장시간 셀프 클리닝이 있으며, 상기 단시간 셀프 클리닝에서는 초순수가 사용되고, 상기 장시간 셀프 클리닝에서는 약액을 사용해도 되고, 약액을 사용한 경우에는 초순수에 의한 린스 처리가 계속해서 행하여진다. 어느 경우에든 액온을 올려서 세정 효과를 높이는 것을 행해도 된다. 또한, 약액을 사용한 뒤 초순수로 린스할 경우에, 그 전후로 세정 토크가 변화하는 경우가 있지만, 그 경우도 웨이퍼 세정 시의 토크와 동등 이상이 되도록 압박 내지 회전수를 가감한다.
(형태 9) 형태 9에 의하면, 형태 1 내지 8 중 어느 것의 기판 세정 장치에 있어서, 액체가 저장되며, 상기 셀프 클리닝 부재를 수용하는 액조와, 상기 액체에 초음파 진동을 부여하는 진동부를 구비한다.
(형태 10) 형태 10에 의하면, 형태 1 내지 9 중 어느 것의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 세정 도구를 셀프 클리닝할 때 당해 세정 도구를 향해서 기체 또는 액체를 분출하는 분출부를 더 구비한다.
(형태 11) 형태 11에 의하면, 기판 세정 방법이 제안되고, 상기 기판 세정 방법은, 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과, 상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝을 포함하고, 상기 셀프 클리닝 스텝에서는, 상기 세정 도구를 회전시키는 토크가, 상기 기판 세정 스텝에서 상기 세정 도구를 회전시키는 기판 세정 시 토크 이상의 소정 토크로 되도록, 상기 세정 도구의 상기 셀프 클리닝 부재에의 압박력을 제어한다. 형태 11에 의하면, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구를 셀프 클리닝할 수 있다.
(형태 12) 형태 12에 의하면, 기판 세정 방법이 제안되고, 상기 기판 세정 방법은, 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과, 상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝을 포함하고, 상기 셀프 클리닝 스텝에서는, 상기 세정 도구가 제1 회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박하고, 상기 세정 도구가 상기 제1 회전 속도보다 큰 제2 회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박한다. 형태 12에 의하면, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구를 셀프 클리닝할 수 있다.
(형태 13) 형태 13에 의하면, 기판 세정 방법이 제안되고, 상기 기판 세정 방법은, 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과, 상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 액체 중에서 또는 액체의 공급을 수반해서 상기 세정 도구를 액조 내의 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝을 포함하고, 상기 셀프 클리닝 스텝에서는, 상기 액체가 제1 온도일 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박하고, 상기 액체가 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도일 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박한다. 형태 13에 의하면, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구를 셀프 클리닝할 수 있다.
(형태 14) 형태 14에 의하면, 기판 세정 방법이 제안되고, 상기 기판 세정 방법은, 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과, 외부 입력에 기초하여, 제1 재료로 형성된 제1 셀프 클리닝 부재와, 제2 재료로 형성된 제2 셀프 클리닝 부재 중 한쪽을 선택하는 선택 스텝과, 상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 상기 선택 스텝에서 선택된 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝을 포함한다. 형태 14에 의하면, 외부 입력에 기초하여 셀프 클리닝 부재를 선택하여, 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있다. 이에 의해, 단시간에 효과가 높은 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있다.
(형태 15) 형태 15에 의하면, 기판 세정 방법이 제안되고, 상기 기판 세정 방법은, 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과, 상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 제1 재료로 형성된 제1 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 제1 셀프 클리닝 스텝과, 상기 제1 셀프 클리닝 스텝 후에, 상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 제2 재료로 형성된 제2 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 제2 셀프 클리닝 스텝을 포함한다. 형태 15에 의하면, 2개의 셀프 클리닝 부재를 사용하여, 세정 도구의 셀프 클리닝이 행하여진다. 이에 의해, 세정 도구의 셀프 클리닝의 효과를 높일 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 세정 장치를 포함하는 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 기판 세정 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 다른 일례에 따른 기판 세정 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도이다.
도 4는 펜 부재의 셀프 클리닝을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 롤 부재의 셀프 클리닝을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태의 제어부에 의해 실행되는 셀프 클리닝 시 목표 압박력 설정 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 제2 실시 형태의 제어부에 의해 실행되는 셀프 클리닝 시 목표 압박력 설정 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 회전수(Ns) 및 온도(Tc)와 목표 압박력(Pp*)의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 제3 실시 형태에서의 액조와 셀프 클리닝 부재의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 제3 실시 형태의 제어부에 의해 실행되는 셀프 클리닝 부재 선택 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제4 실시 형태의 제어부에 의해 실행되는 셀프 클리닝 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 이하에서 설명하는 도면에서, 동일한 또는 상당하는 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여해서 중복된 설명을 생략한다. 본 실시 형태의 기판 세정 장치는, 반도체 웨이퍼 등의 기판을 처리하는 기판 처리 장치의 일부로서 이용할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 실시 형태에 따른 기판 세정 장치를 포함하는 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는, 하우징(110)과, 하우징(110)에 인접해서 배치된 로드 포트(112)를 갖고 있다. 로드 포트(112)에는, 다수의 기판(Wf)(도 2 등 참조)을 스톡하기 위한 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있다. SMIF 포드 및 FOUP는, 내부에 기판 카세트를 수납하고, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
하우징(110)의 내부에는, 복수(도 1에 도시하는 양태에서는 4개)의 연마 유닛(114a 내지 114d)과, 연마 후의 기판(Wf)을 세정하는 제1 세정 유닛(116) 및 제2 세정 유닛(118)과, 세정 후의 기판(Wf)을 건조시키는 건조 유닛(120)이 수용되어 있다. 도 1에 도시하는 예에서는, 연마 유닛(114a 내지 114d)이 기판 처리 장치(10)의 길이 방향을 따라 배열되고, 세정 유닛(116, 118) 및 건조 유닛(120)이 연마 유닛(114a 내지 114d)과 병렬로 배치되어 있다.
로드 포트(112)와, 로드 포트(112)측에 위치하는 연마 유닛(114a) 및 건조 유닛(120)의 사이에는, 제1 반송 로봇(122)이 배치되어 있다. 또한, 연마 유닛(114a 내지 114d)과, 세정 유닛(116, 118) 및 건조 유닛(120)의 사이에, 반송 유닛(124)이 배치되어 있다. 제1 반송 로봇(122)은, 연마 전의 기판(Wf)을 로드 포트(112)로부터 수취해서 반송 유닛(124)에 전달하거나, 건조 유닛(120)으로부터 취출된 건조 후의 기판(Wf)을 반송 유닛(124)으로부터 수취하거나 한다.
연마 유닛(114a 내지 114d)은, 기판(Wf)의 연마(평탄화)가 행하여지는 영역이다. 연마 유닛(114a 내지 114d)에 대해서는, 본 발명의 핵심을 이루지 않기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
제1 세정 유닛(116)과 제2 세정 유닛(118)의 사이에, 이들 제1 세정 유닛(116)과 제2 세정 유닛(118)의 사이에 기판(Wf)의 전달을 행하는 제2 반송 로봇(126)이 배치되어 있다. 또한, 제2 세정 유닛(118)과 건조 유닛(120)의 사이에, 이들 제2 세정 유닛(118)과 건조 유닛(120)의 사이에 기판(Wf)의 전달을 행하는 제3 반송 유닛(128)이 배치되어 있다. 또한, 하우징(110)의 내부에는, 기판 처리 장치(10)의 각 기기의 움직임을 제어하는 제어부(50)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 하우징(110)의 내부에 제어부(50)가 배치되어 있다. 단, 이러한 예에 한정되지 않고, 하우징(110)의 외부에 제어부(50)가 배치되어도 된다. 본 실시 형태에서는, 제어부(50)는, 외부 입력을 받아들이는 입력부(52)를 갖고 있다. 여기서, 외부 입력에는, 유저에 의한 기계적인 조작, 그리고 유선 또는 무선에 의한 외부 장치로부터의 신호의 입력이 포함될 수 있다.
본 실시 형태의 세정 유닛(116, 118)은, 후술하는 세정 도구를 자전시키면서 기판(Wf)의 표면에 접촉시킴으로써, 기판(Wf)을 세정한다. 또한, 세정 유닛(116, 118)은, 세정 도구와 합쳐서, 이류체 제트에 의해 기판(Wf)의 표면을 세정하는 이류체 제트 세정 장치를 사용해도 된다.
건조 유닛(120)은, 일례로서, 회전하는 기판(Wf)을 향해서, 도시하지 않은 노즐로부터 IPA 증기를 분출함으로써 기판(Wf)을 건조시킨다. 또한 건조 유닛(120)은, 기판(Wf)을 고속으로 회전시켜서 원심력에 의해 기판(Wf)을 건조시켜도 된다.
도 2는, 실시 형태에 따른 기판 세정 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도이며, 도 3은, 다른 일례에 따른 기판 세정 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 도시한 바와 같이, 기판 세정 장치(20)(기판 세정 유닛(116, 118))는, 기판(Wf)을 보유 지지해서 회전시키는 기판 회전 기구(본 실시 형태에서는 후술하는 지지 부재(40)를 참조)와, 기판(Wf)에 세정액을 공급하는 세정액 공급부(42)를 갖고 있다. 본 실시 형태의 세정액에는, 초순수(DIW) 등의 린스액과, 암모니아과산화수소(SC1), 염산과산화수소(SC2), 황산과산화수소(SPM), 황산가수, 불산 등의 약액이 포함되어 있다. 본 실시 형태에서 특별히 언급하지 않는 한, 세정액은, 린스액 또는 약액 중 어느 것을 의미하고 있다.
기판(Wf)은, 그 중심축(중심 O를 통과해서 기판(Wf)의 표면에 수직인 축)을 회전축으로 해서 회전한다. 본 실시 형태에서는, 주로, 기판(Wf)의 표면이 수평 방향을 따라 연장되고, 회전축이 연직 방향으로 연장된 양태를 사용해서 설명하지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 실시 형태의 기판 회전 기구는, 기판(Wf)의 외주를 지지하는 4개의 지지 부재(40)를 갖는다. 지지 부재(40)는, 예를 들어 스핀들, 척 등이다. 이 스핀들, 척 등의 회전에 의해, 기판(Wf)을 회전시킬 수 있다.
기판 세정 장치(20)는, 기판(Wf)과 접촉해서 기판(Wf)을 세정하는 세정 도구(11), 세정 도구(11)를 회전시키는 세정 도구 회전 기구(31), 및 세정 도구(11)를 보유 지지하는 세정 도구 보유 지지 기구(32)를 구비하고 있다. 세정 도구(11)로서는, 기판(Wf)의 표면에 대하여 대략 수직인 회전축 주위로 자전하는 펜 부재(11A)(도 2 참조)를 사용할 수 있다. 또한, 세정 도구(11)로서는, 기판(Wf)의 직경의 거의 전체 길이에 걸쳐 직선상으로 연장되는 롤 부재(11B)(도 2, 도 3 참조)를 사용할 수 있다.
세정 도구 회전 기구(31)는, 세정 도구(11)로서 펜 부재(11A)가 사용되고 있을 경우에는, 세정 도구(11)를 기판(Wf)의 표면에 대하여 대략 수직인 회전축 주위로 회전시킨다. 또한, 세정 도구 회전 기구(31)는, 세정 도구(11)로서 롤 부재(11B)가 사용되고 있을 경우에는, 세정 도구(11)를 기판(Wf)의 표면에 평행한 회전축 주위로 회전시킨다. 세정 도구 회전 기구(31)로서는, 다양한 기구를 채용할 수 있으며, 일례로서 DC 모터 및 링크 기구를 채용할 수 있다.
세정 도구 보유 지지 기구(32)는, 세정 도구(11) 및 세정 도구 회전 기구(31)를 기판(Wf)의 표면에 대하여 수직으로 이동시켜서, 세정 도구(11)를 기판(Wf)에 압박하거나 기판(Wf)으로부터 이격시키거나 할 수 있다. 세정 도구 보유 지지 기구(32)로서는, 다양한 기구를 채용할 수 있으며, 일례로서 볼 나사를 사용한 모터 구동 기구, 또는 에어 실린더 등을 채용할 수 있다. 또한, 세정 도구 보유 지지 기구(32)는, 세정 도구(11) 및 세정 도구 회전 기구(31)를 기판(Wf)의 표면에 대하여 평행하게 이동시켜서, 세정 도구(11)와 기판(Wf)의 접촉부를 변경하거나, 세정 도구(11)를 도시하지 않은 대기 위치로 이동시키거나 할 수 있다.
또한, 도 2에 도시하는 예에서는, 펜 부재(11A)가 기판(Wf)의 상면(도 2의 상면)을 세정하고, 롤 부재(11B)가 기판(Wf)의 하면(도 2의 하면)을 세정한다. 또한, 도 3에 도시하는 예에서는, 롤 부재(11B)가 기판(Wf)의 표면 및 이면을 세정한다. 단, 세정 도구(11)가 기판(Wf)의 표면에 접촉함으로써 기판(Wf)이 세정되면 되며, 기판 세정 장치(20)는, 도 2 또는 도 3의 예에 한정되는 것은 아니다.
세정 도구(11)가 교환되는 등, 신규 세정 도구(11)가 사용되는 경우, 세정 도구(11)의 브레이크 인이 행하여진다. 세정 도구(11)는, 초기 상태에서는 건조되어 있는 경우도 있어, 이대로 세정 처리에 사용하면, 기판(Wf)을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 습윤 상태로 제공되는 경우에도, 스펀지 자체에 오염의 원인이 되는 파티클이 부착되어 있는 경우가 있다. 이 때문에, 물을 적셔서 주물러 주거나, 파티클을 제거하도록 초기 길들임(브레이크 인)이 행하여진다. 이 브레이크 인이 행하여진 세정 도구(11)를 사용해서 세정 처리를 실행하고, 기판(Wf)에 대하여 세정 후의 역 오염 체크가 행하여진다. 역 오염이란, 청정한 기판(Wf)이 세정 도구(11)에 의해 오염되어버리는 것이다. 역 오염이 생기는 경우, 이후의 처리 프로세스에 중대한 악영향을 주므로, 이 역 오염 체크는 중요하다.
또한, 세정 도구(11)로 기판(Wf)을 세정함에 따라서, 기판(Wf)의 연마 시의 처리 부스러기가 세정 도구(11)의 표면 및 내부에 축적된다. 이 때문에, 정기적으로 세정 도구(11)의 셀프 클리닝이 행하여진다. 이 셀프 클리닝은, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝 부재(60)에 접촉시킴으로써 행하여진다. 세정 도구(11)의 셀프 클리닝은, 기판간(1매의 기판의 세정마다)에 비교적 짧은 시간(제1 시간) 동안 이루어지고, 로트간(소정수의 기판의 세정마다)에 비교적 긴 시간(제2 시간) 동안 이루어진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판간의 셀프 클리닝에서는, 셀프 클리닝에 사용하는 액체로서 순수(DIW) 등이 사용된다. 한편, 로트간의 셀프 클리닝에서는, 암모니아과산화수소(SC1), 염산과산화수소(SC2), 황산과산화수소(SPM), 황산가수, 불산 등의 약액이 사용된 후에, 초순수가 사용된다. 단, 이러한 예에 한정되지 않고, 기판간의 셀프 클리닝에 있어서 약액이 사용되어도 되고, 로트간의 셀프 클리닝에 있어서 약액이 사용되지 않아도 된다. 또한, 이하에서는, 「셀프 클리닝」은, 「브레이크 인」을 포함하는 것으로 한다.
도 4는, 펜 부재(11A)의 셀프 클리닝을 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 5는, 롤 부재(11B)의 셀프 클리닝을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 셀프 클리닝 부재(60)가 액조(62) 내에 배치되어 있다. 셀프 클리닝 부재(60)는, 예를 들어 석영판, 사파이어판과 같은 무기 산화물계 재료, 또는 PTFE, PVDF, PFA, PPS, PEEK, PMMA와 같은 내약품성, 저용출성이 양호한 유기 고분자계 재료에 의해 형성된다. 또한, 액조(62)에는, 초순수(DIW), 또는 암모니아과산화수소(SC1), 염산과산화수소(SC2), 황산과산화수소(SPM), 황산가수, 혹은 불산 등의 약액과 같은 액체(64)가 저장되어 있다. 액조(62)에서는, 액체 이송 기구(65)에 의해, 청정한 액체가 공급되거나, 또는 내부의 액체가 청정되면서 순환되는 것이 바람직하다. 또한, 액조(62)에 저장되는 액체(64)는, 온도 조절 기구(66)에 의해 온도를 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 온도 조절 기구(66)로서는, 예를 들어 히터를 사용할 수 있다. 또한, 기판 세정 장치(20)는, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝 시에 액조(62) 내에 초음파 진동을 부여하는 진동부(67)를 구비하면 된다. 또한, 기판 세정 장치(20)는, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝 시에 세정 도구(11)를 향해서 기체 또는 액체를 분출하는 분출부(68)를 구비하면 된다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시하는 예에서는, 셀프 클리닝 부재(60)가 액조(62) 내에 배치되는 것으로 하였다. 그러나, 이러한 예에 한정되지 않고, 액조(62)가 구비되지 않아도 된다. 단, 액조(62)가 구비되지 않는 경우에도, 액체 이송 기구(65)에 의한 액체(64)의 공급을 수반하여, 즉 예를 들어 액체(64)가 연속적으로 흘려보내지면서, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝이 행하여져도 된다. 또한, 이러한 경우에도, 온도 조절 기구(66)에 의해 액체(64)의 온도를 조절할 수 있으면 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 펜 부재(11A)를 셀프 클리닝할 때는, 세정 도구 회전 기구(31)가 펜 부재(11A)를 회전시킴과 함께, 세정 도구 보유 지지 기구(32)가 펜 부재(11A)를 셀프 클리닝 부재(60)에 압박한다. 또한, 도 4에서는, 셀프 클리닝 부재(60)의 표면이 펜 부재(11A)의 회전축에 대하여 수직인 예를 나타내고 있지만, 이러한 예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 롤 부재(11B)를 셀프 클리닝할 때는, 세정 도구 회전 기구(31)가 롤 부재(11B)를 회전시킴과 함께, 세정 도구 보유 지지 기구(32)가 롤 부재(11B)를 셀프 클리닝 부재(60)에 압박한다. 또한, 도 5에 도시하는 예에서는, 셀프 클리닝 부재(60)의 표면이 연직 방향에 대하여 경사져 있고, 롤 부재(11B)가 연직 방향으로 이동해서 셀프 클리닝 부재에 접촉하는 것으로 하고 있지만, 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
도 6은, 실시 형태의 제어부(50)에 의해 실행되는 셀프 클리닝 시 목표 압박력 설정 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 처리는, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝 부재(60)와 접촉시킬 때, 즉 세정 도구(11)를 셀프 클리닝할 때 소정 시간마다(예를 들어, 수십msec마다) 실행된다.
이 처리가 개시되면, 먼저 제어부(50)는, 세정 도구 회전 기구(31)의 출력 토크(Tr)를 판독한다(S12). 출력 토크(Tr)는, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)가 접촉하고 있을 때 세정 도구 회전 기구(31)가 세정 도구(11)를 회전시키는 토크이며, 예를 들어 세정 도구 회전 기구(31)의 도시하지 않은 모터에 흐르는 전류값에 기초하여 검출할 수 있다. 또한, 출력 토크(Tr)는, 제어부(50)에 의한 세정 도구 회전 기구(31)에의 토크 지령을 사용해도 된다.
계속해서, 제어부(50)는, 출력 토크(Tr)와 소정의 목표 토크(Tr*)에 기초하여, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝 부재(60)에 압박하는 목표 압박력(Pp*)을 설정하고(S14), 본 처리를 종료한다. 여기서, 목표 토크(Tr*)는, 미리 결정된 소정 토크이며, 세정 도구(11)가 기판(Wf)을 세정할 때 세정 도구(11)에 작용하는 토크(기판 세정 시 토크) 이상의 토크이다. 목표 토크(Tr*)는, 외부 입력에 의해 설정 가능하게 해도 된다. 또한, 목표 압박력(Pp*)의 설정은, 일례로서, 출력 토크(Tr)와 목표 토크(Tr*)의 차에 기초하여, 비례 게인(Gp) 및 적분 게인(Gi)을 사용한 PI 연산, 혹은, 비례 게인(Gp), 적분 게인(Gi) 및 미분 게인(Gd)을 사용한 PID 연산에 의해 행할 수 있다. 본 처리를 종료하면, 제어부(50)는, 세정 도구(11)가 목표 압박력(Pp*)으로 셀프 클리닝 부재(60)에 압박되도록 세정 도구 보유 지지 기구(32)를 제어한다.
세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 마찰은, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝 부재(60)에의 압박력(Pp)뿐만 아니라, 세정 도구(11)의 마모, 세정 도구(11)의 회전 속도(회전수(Ns)), 액체(64)의 종류 및 온도(Tc), 그리고, 셀프 클리닝 부재(60)의 재질 및 형상 등의 조건에 따라 변화한다. 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 마찰이 부족하면, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝에 있어서 충분한 효과를 얻지 못하게 될 우려가 있다. 이러한 경우에는, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝 부족에 의해 기판(Wf)의 역 오염이 생겨서 이후의 처리 프로세스에 악영향을 미치거나, 브레이크 인의 체크에 걸리는 시간 및 비용이 커지거나 한다. 한편, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 마찰이 과도하게 커지면, 마모에 의해 세정 도구(11)가 열화되는 원인이 된다. 이에 반해, 본 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에서는, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)가 접촉하고 있을 때의 세정 도구 회전 기구(31)의 출력 토크(Tr)가, 기판 세정 시 토크 이상의 소정 토크로 되도록, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝 부재(60)에의 압박력이 제어된다. 그리고, 이 소정 토크로서 세정 도구(11)가 열화되지 않는 토크가 채용됨으로써, 세정 도구를 셀프 클리닝 부재(60)에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에 의하면, 목표 토크(Tr*)가 기판 세정 시 토크 이상의 토크로 되어 있다. 즉, 목표 토크(Tr*)는, 세정 도구(11)에 처리 부스러기가 축적될 때 세정 도구(11)에 작용하고 있는 토크 이상의 토크이다. 이러한 목표 토크(Tr*)를 사용함으로써, 단시간에 세정 도구(11)로부터 처리 부스러기를 적합하게 제거할 수 있다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태의 기판 처리 장치(10)는, 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(10)와 동일한 구성을 구비하고 있으며, 중복되는 설명은 생략한다. 제2 실시 형태의 기판 처리 장치(10)는, 도 6에 도시하는 처리 대신에, 도 7에 도시하는 셀프 클리닝 시 목표 압박력 설정 처리를 실행하는 점에서, 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(10)와 다르다. 이 도 7에 도시하는 처리는, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝 부재(60)와 접촉시킬 때, 즉 세정 도구(11)를 셀프 클리닝할 때, 제어부(50)에 의해 소정 시간마다(예를 들어, 수십msec마다) 실행된다.
본 처리가 개시되면, 제어부(50)는, 세정 도구(11)의 회전수(Ns) 및 액체(64)의 온도(Tc)를 판독한다(S22). 세정 도구(11)의 회전수(Ns)는, 세정 도구(11)의 회전수(Ns)를 검출하는 도시하지 않은 센서에 의한 검출값, 또는 세정 도구 회전 기구(31)의 회전수를 검출하는 도시하지 않은 센서에 의한 검출값을 사용할 수 있다. 또한, 세정 도구(11)의 회전수(Ns)는, 세정 도구 회전 기구(31)에의 회전수 지령을 사용해도 된다. 액체(64)의 온도(Tc)는, 액조(62)에 마련된 도시하지 않은 온도 센서에 의한 검출값을 사용할 수 있다. 또한, 액체(64)의 온도는, 온도 조절 기구(66)에 의한 온도 지령을 사용해도 된다.
계속해서, 제어부(50)는, 회전수(Ns)와 온도(Tc)에 기초하여, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝 부재(60)에 압박하는 목표 압박력(Pp*)을 설정하고(S24), 본 처리를 종료한다. 이 S24의 처리에서는, 회전수(Ns)가 클수록 목표 압박력(Pp*)이 커지는 경향이면서 또한 액체(64)의 온도(Tc)가 높을수록 목표 압박력(Pp*)이 커지는 경향으로, 목표 압박력(Pp*)이 설정된다. 도 8은, 회전수(Ns) 및 온도(Tc)와 목표 압박력(Pp*)의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 또한, 도 8에서는, 회전수(Ns) 또는 온도(Tc)가 커질수록 목표 압박력(Pp*)이 선형으로 커지는 예가 도시되어 있지만, 이 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회전수(Ns) 또는 온도(Tc)가 커질수록 목표 압박력(Pp*)이 단계적으로 커져도 되고, 회전수(Ns) 또는 온도(Tc)와 목표 압박력(Pp*)의 관계가 곡선상으로 나타나도 된다. S24의 처리는, 일례로서, 회전수(Ns)와 온도(Tc)와 목표 압박력(Pp*)의 관계를 실험 등에 의해 미리 맵으로서 정해 두고, 이 맵과 판독한 회전수(Ns) 및 온도(Tc)에 기초해서 행할 수 있다. 단, 이러한 예에 한정되지 않고, 제어부(50)는, 회전수(Ns)와 온도(Tc)에 기초하여, 다양한 방법으로 목표 압박력(Pp*)을 설정해도 된다. 본 처리를 종료하면, 제어부(50)는, 세정 도구(11)가 목표 압박력(Pp*)으로 셀프 클리닝 부재(60)에 압박되도록 세정 도구 보유 지지 기구(32)를 제어한다.
본 발명자의 연구에 의해, 세정 도구(11)의 회전수(Ns)가 클수록, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 마찰이 작아지는 경향이 있는 것이 발견되었다. 이 때문에, 제2 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에 의하면, 세정 도구(11)가 제1 회전 속도(Ns1)로 회전하고 있을 때는, 세정 도구(11)가 셀프 클리닝 부재(60)에 제1 압박력(Pp1)으로 압박된다. 또한, 세정 도구(11)가 제1 회전 속도(Ns1)보다 큰 제2 회전 속도(Ns2)(Ns2>Ns1)로 회전하고 있을 때는, 세정 도구(11)가 셀프 클리닝 부재(60)에 제1 압박력(Pp1)보다 큰 제2 압박력(Pp2)(Pp2>Pp1)으로 압박된다. 이에 의해, 세정 도구(11)의 회전수(Ns)가 클 때, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 마찰이 부족해서 충분한 효과를 얻지 못하게 되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 제2 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에 의하면, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝 부재(60)에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝할 수 있다.
또한, 본 발명자의 연구에 의해, 액체(64)의 온도(Tc)가 높을수록, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 마찰이 작아지는 경향이 있는 것이 발견되었다. 이 때문에, 제2 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에 의하면, 액체(64)의 온도(Tc)가 제1 온도(Tc1)일 때는, 세정 도구(11)가 셀프 클리닝 부재(60)에 제1 압박력(Pp1)으로 압박된다. 또한, 액체(64)의 온도(Tc)가 제1 온도(Tc1)보다 높은 제2 온도(Tc2)(Tc2>Tc1)일 때는, 세정 도구(11)가 셀프 클리닝 부재(60)에 제1 압박력(Pp1)보다 큰 제2 압박력(Pp2)(Pp2>Pp1)으로 압박된다. 이에 의해, 액체(64)의 양이 많을 때, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 마찰이 부족해서 충분한 효과를 얻지 못하게 되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 제2 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에 의하면, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝 부재(60)에 적합한 압박력으로 압박하여, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에서는, 세정 도구(11)의 회전수(Ns)와 액체(64)의 온도(Tc)에 기초하여 목표 압박력(Pp*)이 설정되는 것으로 했지만, 회전수(Ns)와 온도(Tc) 중 한쪽에 기초하여 목표 압박력(Pp*)이 설정되어도 된다. 또한, 이들 대신에 또는 이에 더하여, 다른 파라미터에 기초해서, 목표 압박력(Pp*)이 설정되어도 된다. 일례로서, 세정 도구(11)에 의한 기판(Wf)의 세정 횟수가 많을수록 커지도록 목표 압박력(Pp*)이 설정되어도 된다. 또한, 액체(64)로서 계면 활성제를 넣은 약액이 사용되고 있을 때는, 액체(64)로서 초순수가 사용되고 있을 때보다도, 목표 압박력(Pp*)이 큰 값으로 설정되어도 된다. 또한, 셀프 클리닝 부재(60)의 재질에 기초하여 목표 압박력(Pp*)이 설정되어도 된다. 또한, 세정 도구(11)와 셀프 클리닝 부재(60)의 접촉 시간이 길수록 커지도록 또는 작아지도록 목표 압박력(Pp*)이 설정되어도 된다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태의 기판 세정 장치(20)는, 셀프 클리닝 부재(60)로서, 제1 재료로 형성된 제1 부재(제1 셀프 클리닝 부재)(60A)와, 제2 재료로 형성된 제2 부재(제2 셀프 클리닝 부재)(60B)를 갖는 점에서 제1 실시 형태의 기판 세정 장치(20)와 다르고, 그 밖의 구성은 제1 실시 형태의 기판 세정 장치(20)와 동일하다. 여기서, 제1 재료는, 예를 들어 무기 산화물계 재료 또는 분자 구조 내에 극성기를 갖기 때문에 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 상대적으로 큰 유기 고분자계 재료(제1 유기 고분자계 재료)이다. 또한, 제2 재료는, 예를 들어 분자 구조 내에 극성기를 갖지 않기 때문에 표면 자유 에너지의 분산력 성분이 상대적으로 큰 유기 고분자계 재료(제2 유기 고분자계 재료)이다.
도 9는, 제3 실시 형태에서의 액조와 셀프 클리닝 부재의 일례를 도시하는 도면이다. 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에서는, 액조(62)에 제1 부재(60A)와 제2 부재(60B)가 배치되어 있다. 단, 이러한 예에 한정되지 않고, 제1 부재(60A)와 제2 부재(60B)는, 각각 별도의 액조(62)에 배치되어도 된다. 또한, 액조(62)가 구비되지 않아도 된다. 단, 액조(62)가 구비되지 않는 경우에도, 액체 이송 기구(65)에 의한 액체(64)의 공급을 수반하여, 즉 예를 들어 액체(64)가 연속적으로 흘려보내지면서, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝이 행하여져도 된다.
도 10은, 제3 실시 형태의 제어부(50)에 의해 실행되는 셀프 클리닝 부재 선택 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 처리는, 일례로서, 기판 세정 장치(20)의 기동 시, 또는 입력부(52)에 외부 입력이 이루어진 타이밍에 실행된다. 본 처리가 실행되면, 제어부(50)는, 외부 입력에 의해 제1 부재(60A)가 선택되어 있는지 여부를 판정한다(S42). 이 처리는, 일례로서, 제어부(50)가 도시하지 않은 메모리의 소정 영역을 참조함으로써 행할 수 있다. 그리고, 제어부(50)는, 제1 부재(60A)가 선택되어 있을 때는(S42: "예"), 제1 부재(60A)를 셀프 클리닝 부재로서 설정하고 본 처리를 종료한다. 한편, 제어부(50)는, 제1 부재(60A)가 선택되어 있지 않을 때는(S42: "아니오"), 제2 부재(60B)를 셀프 클리닝 부재로서 설정하고 본 처리를 종료한다. 그리고, 제어부(50)는, 본 처리에 의해 선택된 셀프 클리닝 부재(60)를 사용하여, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝을 실행한다.
세정 도구(11)를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 부재(60)는, 세정 도구(11)에 축적된 처리 부스러기에 따라 적합한 소재가 다른 것이 상정된다. 예를 들어, 지립과 같이 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 많은 처리 부스러기를 대상으로 하는 경우에는, 무기 산화물계 재료 내지 분자 구조 내에 극성기를 갖는 유기 고분자계 재료로 형성된 제1 부재(60A)를 셀프 클리닝 부재(60)로서 사용하는 것이 바람직하다고 생각된다. 또한, 유기 착체와 같이 표면 자유 에너지의 분산력 성분이 많은 처리 부스러기를 대상으로 하는 경우에는, 분자 구조 내에 극성기를 갖지 않는 유기 고분자계 재료로 형성된 제2 부재(60B)를 셀프 클리닝 부재(60)로서 사용하는 것이 바람직하다고 생각된다. 이에 반해, 제3 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에 의하면, 외부 입력에 기초하여 셀프 클리닝 부재(60)가 선택되기 때문에, 적합한 셀프 클리닝 부재(60)에 의해 세정 도구(11)의 셀프 클리닝을 실행할 수 있다. 이에 의해, 단시간에 효과가 높은 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있다.
또한, 예를 들어 석영과 같이, 온도가 높아짐에 따라서 상기 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 크게 감소하는 무기 산화물계 재료도 있다. 이 때문에, 액체(64)의 가온을 병용하는 경우에는, 예를 들어 PMMA와 같이 유기 고분자계 재료이면서도 분자 구조 내에 극성기를 갖기 때문에 고온에서도 수소 결합성 성분이 비교적 큰 재료를, 수소 결합성 성분이 많은 처리 부스러기를 대상으로 하는 세정 도구에 적용하면 된다. 환언하면, 제1 부재(60A)는, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝할 때, 제2 부재(60B)에 비하여, 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 많고 분산력 성분이 적은 재료로 형성되면 된다.
(제4 실시 형태)
제4 실시 형태의 기판 세정 장치(20)는, 제3 실시 형태의 기판 세정 장치(20)와 동일한 구성을 갖는다. 제4 실시 형태의 기판 세정 장치(20)에서는, 세정 도구(11)를 제1 부재(60A)와 제2 부재(60B) 양쪽에 접촉시키는 점에서, 제3 실시 형태의 기판 세정 장치(20)와 다르다.
도 11은, 제4 실시 형태의 제어부(50)에 의해 실행되는 셀프 클리닝 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 처리는, 세정 도구(11)를 셀프 클리닝할 때 실행된다. 셀프 클리닝 처리가 실행되면, 제어부(50)는, 먼저 세정 도구(11)를 회전시키면서 제1 부재(60A)에 접촉시킴으로써, 제1 부재(60A)에 의한 셀프 클리닝 처리를 실행한다(S52). 계속해서, 제어부(50)는, 세정 도구(11)를 회전시키면서 제2 부재(60B)에 접촉시킴으로써, 제2 부재(60B)에 의한 셀프 클리닝 처리를 실행하고(S54), 본 처리를 종료한다.
제4 실시 형태에 따르면, 세정 도구(11)를 회전시키면서 무기 산화물계 재료 내지 분자 구조 내에 극성기를 갖는 유기 고분자계 재료로 형성된 제1 부재(60A)에 접촉시키고, 그 후에, 세정 도구(11)를 회전시키면서 분자 구조 내에 극성기를 갖지 않는 유기 고분자계 재료로 형성된 제2 부재(60B)에 접촉시킴으로써, 세정 도구(11)의 셀프 클리닝이 실행된다. 이에 의해, 우선, 세정 도구(11)로부터 지립과 같이 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 많은 처리 부스러기를 제거할 수 있고, 계속해서 세정 도구(11)로부터 유기 착체와 같이 표면 자유 에너지의 분산력 성분이 많은 처리 부스러기를 제거할 수 있다. 이러한 방법에 의해, 단시간에 효과가 높은 세정 도구의 셀프 클리닝을 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명해 왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는, 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에 있어서, 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합이 가능하고, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합, 또는 생략이 가능하다.
본원은, 2018년 3월 15일 출원의 일본 특허 출원 번호 제2018-048217호에 기초하는 우선권을 주장한다. 일본 특허 출원 번호 제2018-048217호의 명세서, 특허 청구 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 전체로서 본원에 원용된다. 일본 특허 공개 제2005-012238호 공보(특허문헌 1)의 명세서, 특허 청구 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시는, 참조에 의해 전체로서 본원에 원용된다.
10: 기판 처리 장치
11: 세정 도구
11A: 펜 부재
11B: 롤 부재
20: 기판 세정 장치
31: 세정 도구 회전 기구
32: 세정 도구 보유 지지 기구
40: 지지 부재
42: 세정액 공급부
50: 제어부
52: 입력부
60: 셀프 클리닝 부재
60A: 제1 부재(제1 셀프 클리닝 부재)
60B: 제2 부재(제2 셀프 클리닝 부재)
62: 액조
64: 액체
65: 액체 이송 기구
66: 온도 조절 기구
67: 진동부
68: 분출부

Claims (15)

  1. 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와,
    상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 셀프 클리닝 부재와,
    상기 세정 도구를 회전시키기 위한 세정 도구 회전 기구와,
    상기 세정 도구를 보유 지지하는 세정 도구 보유 지지 기구이며, 상기 세정 도구를 상기 기판에 압박할 수 있음과 함께, 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 압박할 수 있는, 세정 도구 보유 지지 기구와,
    상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재와 접촉하고 있을 때 상기 세정 도구 회전 기구가 상기 세정 도구를 회전시키는 토크가, 상기 세정 도구가 상기 기판을 세정할 때 상기 세정 도구 회전 기구가 상기 세정 도구를 회전시키는 기판 세정 시 토크 이상의 소정 토크로 되도록, 상기 세정 도구의 상기 셀프 클리닝 부재에의 압박력을 제어하는 제어부
    를 구비하는 기판 세정 장치.
  2. 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와,
    상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 셀프 클리닝 부재와,
    상기 세정 도구를 회전시키기 위한 세정 도구 회전 기구와,
    상기 세정 도구를 보유 지지하는 세정 도구 보유 지지 기구이며, 상기 세정 도구를 상기 기판에 압박할 수 있음과 함께, 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 압박할 수 있는, 세정 도구 보유 지지 기구와,
    상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재와 접촉하고 있을 때, 상기 세정 도구가 제1 회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하고, 상기 세정 도구가 상기 제1 회전 속도보다 큰 제2 회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하는 제어부
    를 구비하는 기판 세정 장치.
  3. 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와,
    상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 셀프 클리닝 부재와,
    상기 세정 도구를 회전시키기 위한 세정 도구 회전 기구와,
    상기 세정 도구를 보유 지지하는 세정 도구 보유 지지 기구이며, 상기 세정 도구를 상기 기판에 압박할 수 있음과 함께, 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 압박할 수 있는, 세정 도구 보유 지지 기구와,
    액체 중에서 또는 액체의 공급을 수반해서 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재와 접촉하고 있을 때, 상기 액체가 제1 온도일 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하고, 상기 액체가 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도일 때는 상기 세정 도구가 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박되도록 상기 세정 도구 보유 지지 기구를 제어하는 제어부
    를 구비하는 기판 세정 장치.
  4. 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와,
    제1 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제1 셀프 클리닝 부재와,
    제2 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제2 셀프 클리닝 부재
    를 구비하고,
    외부 입력에 기초하여 상기 제1 셀프 클리닝 부재와 상기 제2 셀프 클리닝 부재 중 한쪽을 선택하고, 상기 세정 도구를 상기 선택한 셀프 클리닝 부재와 접촉시킴으로써 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는, 기판 세정 장치.
  5. 기판의 표면에 접촉해서 당해 기판을 세정하기 위한 세정 도구와,
    제1 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제1 셀프 클리닝 부재와,
    제2 재료로 형성되어, 상기 세정 도구에 접촉해서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하기 위한 제2 셀프 클리닝 부재
    를 구비하고,
    상기 세정 도구를 상기 제1 셀프 클리닝 부재에 접촉시킨 후에 당해 세정 도구를 상기 제2 셀프 클리닝 부재에 접촉시킴으로써 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는, 기판 세정 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 재료는, 상기 세정 도구를 셀프 클리닝할 때 상기 제2 재료에 비해서 표면 자유 에너지의 수소 결합성 성분이 많고 분산력 성분이 적은 재료인, 기판 세정 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 재료는, 무기 산화물계 재료 또는 분자 구조 내에 극성기를 갖는 제1 유기 고분자계 재료이며,
    상기 제2 재료는, 비극성의 제2 유기 고분자계 재료인, 기판 세정 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 도구의 셀프 클리닝은, 제1 시간에서의 단시간 셀프 클리닝과, 상기 제1 시간보다 긴 제2 시간에서의 장시간 셀프 클리닝이 있고,
    상기 단시간 셀프 클리닝에서는 초순수가 사용되고, 상기 장시간 셀프 클리닝에서는 약액 처리 후 초순수 린스가 사용되거나, 혹은, 초순수 처리만이 행하여지는, 기판 세정 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 액체가 저장되며, 상기 셀프 클리닝 부재를 수용하는 액조와,
    상기 액체에 초음파 진동을 부여하는 진동부
    를 구비하는, 기판 세정 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 도구를 셀프 클리닝할 때 당해 세정 도구를 향해서 기체 또는 액체를 분출하는 분출부를 더 구비하는, 기판 세정 장치.
  11. 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과,
    상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝
    을 포함하고,
    상기 셀프 클리닝 스텝에서는, 상기 세정 도구를 회전시키는 토크가, 상기 기판 세정 스텝에서 상기 세정 도구를 회전시키는 기판 세정 시 토크 이상의 소정 토크로 되도록, 상기 세정 도구의 상기 셀프 클리닝 부재에의 압박력을 제어하는,
    기판 세정 방법.
  12. 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과,
    상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝
    을 포함하고,
    상기 셀프 클리닝 스텝에서는, 상기 세정 도구가 제1 회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박하고, 상기 세정 도구가 상기 제1 회전 속도보다 큰 제2 회전 속도로 회전하고 있을 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박하는,
    기판 세정 방법.
  13. 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과,
    상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 액체 중에서 또는 액체의 공급을 수반해서 상기 세정 도구를 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝
    을 포함하고,
    상기 셀프 클리닝 스텝에서는, 상기 액체가 제1 온도일 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 제1 압박력으로 압박하고, 상기 액체가 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도일 때는 상기 세정 도구를 상기 셀프 클리닝 부재에 상기 제1 압박력보다 큰 제2 압박력으로 압박하는,
    기판 세정 방법.
  14. 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과,
    외부 입력에 기초하여, 제1 재료로 형성된 제1 셀프 클리닝 부재와, 제2 재료로 형성된 제2 셀프 클리닝 부재 중 한쪽을 선택하는 선택 스텝과,
    상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 상기 선택 스텝에서 선택된 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 셀프 클리닝 스텝
    을 포함하는 기판 세정 방법.
  15. 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 기판의 표면에 접촉시켜서 당해 기판을 세정하는 기판 세정 스텝과,
    상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 제1 재료로 형성된 제1 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 제1 셀프 클리닝 스텝과,
    상기 제1 셀프 클리닝 스텝 후에, 상기 세정 도구를 회전시킴과 함께 상기 세정 도구를 제2 재료로 형성된 제2 셀프 클리닝 부재에 접촉시켜서 당해 세정 도구를 셀프 클리닝하는 제2 셀프 클리닝 스텝
    을 포함하는 기판 세정 방법.
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