KR102653153B1 - 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법 - Google Patents

기판 세정 장치 및 기판 세정 방법 Download PDF

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다카시 시노하라
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 세정 장치는, 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 일면을 세정하는 일면 세정 장치를 구비한다. 일면 세정 장치는, 기판의 일면에 접촉 가능하게 설치된 세정구와, 세정구에 상방으로의 힘을 가하는 유체 실린더와, 유체 실린더를 구동하는 실린더 구동부를 구비한다. 실린더 구동부는, 대기 시에, 상방으로 향하는 제1의 힘을 세정구에 가하도록 유체 실린더를 구동한다. 또, 실린더 구동부는, 기판의 일면의 세정 시에, 세정구가 기판의 일면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 제1의 힘과는 상이한 제2의 힘을 세정구에 가함으로써 세정구가 미리 정해진 힘으로 일면을 압압하도록 유체 실린더를 구동한다.

Description

기판 세정 장치 및 기판 세정 방법{SUBSTRATE CLEANING DEVICE AND SUBSTRATE CLEANING METHOD}
본 발명은, 기판에 세정구를 접촉시킴으로써 기판을 세정하는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치 또는 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에 이용되는 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 반도체 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 또는 태양 전지용 기판 등의 각종 기판에 여러 가지의 처리를 행하기 위해서, 기판 처리 장치가 이용되고 있다. 기판을 세정하기 위해서는, 기판 세정 장치가 이용된다.
일본국 특허공개 2004-306033호 공보에 기재된 기판 세정 장치는, 스핀 척, 회전 지주, 지지 아암 및 세정 브러시를 구비한다. 스핀 척은, 기판의 하면 중앙부를 흡착 유지함으로써, 기판을 수평 자세로 회전 가능하게 유지한다. 회전 지주는, 스핀 척의 측방의 위치에서 상하 방향으로 연장됨과 더불어 상하 방향으로 연장되는 축의 둘레로 회전 가능하게 설치되어 있다. 지지 아암은, 스핀 척보다 상방의 위치에서, 회전 지주의 상단부로부터 수평 방향으로 연장됨과 더불어, 상하 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 세정 브러시는, 지지 아암의 선단에 설치되고, 기판의 상면에 접촉함으로써 기판의 상면을 세정 가능하게 구성되어 있다.
상기의 기판 세정 장치에 있어서는, 기판의 상면의 세정 시에, 스핀 척에 의해 유지된 기판이 회전하는 상태에서 지지 아암이 승강함과 더불어 회전한다. 그에 의해, 기판의 상면에 세정 브러시가 눌러지고, 눌러진 세정 브러시가 기판 상을 이동한다.
여기서, 세정 시에 있어서의 기판에 대한 세정 브러시의 압압력(押壓力)이 과잉하게 작으면, 기판을 충분히 세정할 수 없을 가능성이 있다. 그래서, 일본국 특허공개 2004-306033호 공보의 기판 세정 장치에 있어서는, 세정 브러시를 기판을 향하여 탄성 가압하는 에어 실린더가 지지 아암의 선단에 설치되어 있다. 세정 브러시의 압압력은, 에어 실린더에 공급되는 에어의 유량을 조정하는 전공 레귤레이터에 의해 제어된다.
또, 상기의 지지 아암의 선단에는, 에어 실린더에 작용하는 세정 브러시 및 그 주변 부재의 중량을 상쇄하기 위한 스프링이 설치되어 있다. 세정 브러시 및 그 주변 부재의 중량이 상쇄됨으로써, 세정 브러시 및 그 주변 부재의 중량을 고려하지 않고, 기판에 대한 세정 브러시의 압압력을 제어하는 것이 가능해진다.
상기의 기판 세정 장치에 있어서는, 기판에 대한 세정 브러시의 접촉 면적을 크게 함으로써, 기판의 세정 시에 기판 상에서 이동시켜야 하는 세정 브러시의 경로를 짧게 하는 것이 가능해진다. 혹은, 기판의 세정 시에 기판 상에서 세정 브러시를 이동시킬 필요가 없어진다. 그에 의해, 기판의 세정 시간이 짧아져, 세정 처리의 스루풋이 향상된다.
그러나, 기판에 대한 세정 브러시의 접촉 면적을 크게 하면, 세정 브러시가 대형화됨과 더불어 그 주변 부재의 구성도 대형화되어, 세정 브러시 및 그 주변 부재의 중량이 현저하게 증가한다. 이 경우, 세정 브러시 및 그 주변 부재의 중량을 스프링에 의해 상쇄하려고 하면, 스프링의 신축에 의해 세정 브러시가 상하로 크게 흔들릴 가능성이 있다. 세정 브러시가 기판의 근방을 이동할 때에 세정 브러시가 크게 상하 이동하면, 세정 브러시가 의도하지 않게 기판에 접촉할 가능성이 있다. 또, 에어 실린더에는 스프링의 탄성력도 작용한다. 그 때문에, 세정 브러시의 중량의 증대에 따라 스프링의 탄성력을 크게 하면, 기판에 대해서 세정 브러시의 압압력을 조정하는 것이 어려워질 가능성이 있다.
그래서, 상기의 스프링을 채용하지 않는 구성이 생각된다. 그러나, 이 경우, 에어 실린더에 의해 제어해야 할 힘이 크게 됨으로써, 그 제어에 필요로 하는 시간이 길어진다. 이 경우, 세정 처리의 스루풋을 향상시킬 수 없다.
본 발명의 목적은, 세정 처리의 스루풋을 향상시키는 것을 가능하게 하는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일 국면에 따르는 기판 세정 장치는, 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 일면에 접촉 가능하게 설치된 제1의 세정구와, 제1의 세정구에 상방으로의 힘을 가하는 제1의 유체 실린더와, 제1의 유체 실린더를 구동하는 제1의 실린더 구동부를 구비하고, 제1의 실린더 구동부는, 대기 시에, 상방으로 향하는 제1의 힘을 제1의 세정구에 가하도록 제1의 유체 실린더를 구동하고, 기판의 일면의 세정 시에, 제1의 세정구가 기판의 일면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 제1의 힘과는 상이한 제2의 힘을 제1의 세정구에 가함으로써 제1의 세정구가 미리 정해진 힘으로 일면을 압압하도록 제1의 유체 실린더를 구동한다.
제1의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간은, 제1의 유체 실린더에 의해 발생되는 힘의 변화량이 커질수록 길어진다. 상기의 기판 세정 장치에 있어서는, 대기 시에, 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 제1의 힘을 제1의 세정구에 가한다. 한편, 세정 시에, 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 제2의 힘을 제1의 세정구에 가한다. 따라서, 제1의 힘과 제2의 힘의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 제1의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판의 일면을 세정하는 기판 처리의 스루풋이 향상된다.
(2) 제1의 힘은, 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 제1의 힘을 제1의 세정구에 가할 때에, 제1의 세정구 중 적어도 일부의 중량이 상쇄되도록 정해져도 된다.
이 경우, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 제1의 세정구의 중량에 기인하여 제1의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간이 길어지는 것이 저감된다.
(3) 기판 세정 장치는, 제1의 세정구를 유지하는 제1의 세정구 유지부를 더 구비하고, 제1의 유체 실린더는, 상방으로 향하는 제1 또는 제2의 힘을, 제1의 세정구 유지부를 통해 제1의 세정구에 가해도 된다.
이 경우, 제1의 세정구를 제1의 유체 실린더에 직접 장착할 필요가 없다. 따라서, 제1의 세정구 및 제1의 유체 실린더의 레이아웃의 자유도가 향상된다.
(4) 기판 세정 장치는, 제1의 유체 실린더를 지지하는 지지 부재와, 지지 부재를 적어도 상하 방향으로 이동시키는 것이 가능하게 구성되고, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 일면에 대해서 제1의 세정구가 접촉하는 접촉 위치와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 일면에 대해서 제1의 세정구가 이격되는 대기 위치 사이에서 지지 부재를 이동시키는 지지 부재 이동부를 더 구비해도 된다.
이 경우, 제1의 유체 실린더의 제어와, 지지 부재를 이동시키기 위한 제어를 병행하여 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 기판 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
(5) 지지 부재는, 제1의 유체 실린더 및 제1의 세정구 유지부를 수용하도록 형성된 케이싱 부재로 이루어지고, 제1의 세정구의 적어도 일부는, 케이싱 부재의 외부에 위치하도록 제1의 세정구 유지부에 의해 유지되어도 된다.
이 경우, 제1의 유체 실린더 및 제1의 세정구 유지부가 케이싱 부재에 수용되므로, 제1의 유체 실린더 및 제1의 세정구 유지부로부터 발생하는 파티클의 비산이 방지된다.
(6) 기판 세정 장치는, 제1의 유체 실린더로부터 제1의 세정구에 상방을 향하여 가해지는 힘을 검출하는 하중 센서를 더 구비하고, 제1의 실린더 구동부는, 하중 센서의 출력에 의거하여 제1의 유체 실린더가 제1의 세정구에 가하는 힘을 조정해도 된다.
이 경우, 제1의 유체 실린더가 제1의 세정구에 가하는 힘을, 하중 센서의 출력에 의거하여 보다 정확하게 조정할 수 있다. 따라서, 기판의 일면의 세정 시에, 기판의 일면에 대해서 미리 정해진 힘으로 제1의 세정구를 누를 수 있다.
(7) 제1의 세정구는, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 일면에 대향함과 더불어 기판의 일면에 접촉 가능한 접촉면을 갖는 브러시를 포함하고, 평면에서 볼 때, 브러시의 접촉면 중 가장 이격된 2점간의 길이는, 기판의 직경의 1/3보다 커도 된다.
이 경우, 기판의 일면의 적어도 일부를 넓은 범위에 걸쳐서 효율적으로 세정할 수 있다.
(8) 기판 세정 장치는, 기판의 일면의 세정 시에, 일면에 제1의 세정구가 접촉하고 있지 않은 것을 검출하는 이상 검출부를 더 구비해도 된다.
이 경우, 사용자는, 검출 결과에 의거하여 기판 세정 장치에 있어서의 이상의 발생을 용이하고 신속하게 파악할 수 있다.
(9) 기판 세정 장치는, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 타면에 접촉 가능하게 설치된 제2의 세정구와, 제2의 세정구에 상방으로의 힘을 가하는 제2의 유체 실린더와, 제2의 유체 실린더를 구동하는 제2의 실린더 구동부를 더 구비하고, 제2의 실린더 구동부는, 대기 시에, 상방으로 향하는 제3의 힘을 제2의 세정구에 가하도록 제2의 유체 실린더를 구동하고, 기판의 타면의 세정 시에, 제2의 세정구가 기판의 타면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 제3의 힘과는 상이한 제4의 힘을 제2의 세정구에 가함으로써 제2의 세정구가 미리 정해진 힘으로 타면을 압압하도록 제1의 유체 실린더를 구동해도 된다.
제2의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간은, 제2의 유체 실린더에 의해 발생되는 힘의 변화량이 커질수록 길어진다. 상기의 구성에 의하면, 제3의 힘과 제4의 힘의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 제2의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판의 일면 및 타면을 세정하는 기판 처리의 스루풋이 향상된다.
(10) 본 발명의 다른 국면에 따르는 기판 세정 장치는, 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 일면에 접촉함으로써 일면을 세정 가능하게 구성된 세정구와, 제1의 단부 및 제2의 단부를 가짐과 더불어, 제1의 단부에 세정구를 유지하는 세정구 유지부와, 세정구 유지부를 지지함과 더불어, 세정구 유지부에 의해 유지된 세정구가 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 일면을 압압하도록 세정구 유지부에 상방으로의 힘을 가하는 유체 실린더와, 유체 실린더를 구동하는 실린더 구동부를 구비하고, 유체 실린더는, 세정구 유지부 중 제1의 단부와 제2의 단부 사이의 부분을 지지한다.
그 기판 세정 장치에 있어서는, 유체 실린더는, 세정구 유지부 중 제1의 단부 및 제2의 단부를 제외한 부분을 지지한다. 이 경우, 유체 실린더에 의한 세정구 유지부의 지지 상태는, 유체 실린더가 세정구 유지부의 제1의 단부 및 제2의 단부 중 어느 하나를 지지하는 경우에 비해 안정적이다. 그에 의해, 기판의 세정 시에, 세정구를 미리 정해진 힘으로 기판의 일면에 안정적으로 누르는 것이 가능해진다. 또, 세정구 유지부의 제1의 단부 및 제2의 단부의 근방에 유체 실린더를 설치할 필요가 없기 때문에, 세정구의 주변의 구조가 대형화되는 것이 억제된다. 이들의 결과, 세정구 주변의 구성의 대형화를 억제하면서, 기판의 일면을 적절히 세정하는 것이 가능하게 된다.
(11) 본 발명의 또 다른 국면에 따르는 기판 세정 방법은, 기판 유지부에 의해 기판을 수평 자세로 유지하는 단계와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 일면을 세정하기 위한 제1의 세정구를 대기시키는 단계와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 일면에 제1의 세정구를 접촉시킴으로써 일면을 세정하는 단계를 포함하고, 제1의 세정구를 대기시키는 단계는, 상방으로 향하는 제1의 힘을 제1의 세정구에 가하도록 제1의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함하고, 기판의 일면을 세정하는 단계는, 제1의 세정구가 기판의 일면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 제1의 힘과는 상이한 제2의 힘을 제1의 세정구에 가함으로써 제1의 세정구가 미리 정해진 힘으로 일면을 압압하도록 제1의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함한다.
제1의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간은, 그 제1의 유체 실린더에 있어서 발생되는 힘의 변화량이 커질수록 길어진다. 상기의 기판 세정 방법에 있어서는, 대기 시에, 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 제1의 힘을 제1의 세정구에 가한다. 한편, 세정 시에, 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 제2의 힘을 제1의 세정구에 가한다. 따라서, 제1의 힘과 제2의 힘의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 제1의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판의 일면을 세정하는 기판 처리의 스루풋이 향상된다.
(12) 제1의 힘은, 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 제1의 힘을 제1의 세정구에 가할 때, 제1의 세정구 중 적어도 일부의 중량이 상쇄되도록 정해져도 된다.
이 경우, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 제1의 세정구의 중량에 기인하여 제1의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간이 길어지는 것이 저감된다.
(13) 기판 세정 방법은, 제1의 유체 실린더로부터 제1의 세정구에 상방을 향하여 가해지는 힘을 하중 센서에 의해 검출하는 단계와, 하중 센서의 출력에 의거하여 제1의 유체 실린더가 제1의 세정구에 가하는 힘을 조정하는 단계를 더 포함해도 된다.
이 경우, 제1의 유체 실린더가 제1의 세정구에 가하는 힘을, 하중 센서의 출력에 의거하여 보다 정확하게 조정할 수 있다. 따라서, 기판의 일면의 세정 시에, 기판의 일면에 대해서 미리 정해진 힘으로 제1의 세정구를 누를 수 있다.
(14) 기판의 일면을 세정하는 단계는, 일면에 제1의 세정구가 접촉하고 있지 않은 것을 검출하는 것을 포함해도 된다.
이 경우, 사용자는, 검출 결과에 의거하여 기판 세정 장치에 있어서의 이상의 발생을 용이하고 신속하게 파악할 수 있다.
(15) 기판 세정 방법은, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 타면을 세정하기 위한 제2의 세정구를 대기시키는 단계와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 타면에 제2의 세정구를 접촉시킴으로써 타면을 세정하는 단계를 더 포함하고, 제2의 세정구를 대기시키는 단계는, 상방으로 향하는 제3의 힘을 제2의 세정구에 가하도록 제2의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함하고, 기판의 타면을 세정하는 단계는, 제2의 세정구가 기판의 일면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 제3의 힘과는 상이한 제4의 힘을 제2의 세정구에 가함으로써 제2의 세정구가 미리 정해진 힘으로 타면을 압압하도록 제2의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함해도 된다.
제2의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간은, 제2의 유체 실린더에 의해 발생되는 힘의 변화량이 커질수록 길어진다. 상기의 구성에 의하면, 제3의 힘과 제4의 힘의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 제2의 유체 실린더의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판의 일면 및 타면을 세정하는 기판 처리의 스루풋이 향상된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치의 모식적 평면도이다.
도 2는, 도 1의 기판 세정 장치의 내부 구성을 나타낸 외관 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치의 제어 계통의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는, 도 1의 하면 브러시 동작부의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는, 하면 세정 장치에 의해 기판의 하면을 세정하는 경우의 하면 브러시 동작부의 기본 동작을 나타낸 모식적 측면도이다.
도 6은, 하면 세정 장치에 의해 기판의 하면을 세정하는 경우의 하면 브러시 동작부의 기본 동작을 나타낸 모식적 측면도이다.
도 7은, 도 5 및 도 6에 나타내어진 기판의 하면 세정 시에 에어 실린더로부터 하면 브러시에 상방을 향하여 가해지는 힘의 변화를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 8은, 도 1의 상면 브러시 동작부의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는, 상면 세정 장치에 의해 기판의 상면을 세정하는 경우의 상면 브러시 동작부의 기본 동작을 나타낸 모식적 측면도이다.
도 10은, 상면 세정 장치에 의해 기판의 상면을 세정하는 경우의 상면 브러시 동작부의 기본 동작을 나타낸 모식적 측면도이다.
도 11은, 도 9 및 도 10에 나타내어진 기판의 상면 세정 시에 에어 실린더로부터 상면 브러시에 상방을 향하여 가해지는 힘의 변화를 설명하기 위한 타임 차트이다.
도 12는, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 15는, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 16은, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 17은, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 18은, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 19는, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 20은, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 21은, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 22는, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 23은, 도 1의 기판 세정 장치의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 기판이란, 반도체 기판(웨이퍼), 액정 표시 장치 혹은 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 또는 태양 전지용 기판 등을 말한다. 또, 본 실시형태에서는, 기판의 상면이 회로 형성면(표면)이며, 기판의 하면이 회로 형성면과 반대 측의 면(이면)이다. 또, 본 실시형태에서는, 기판은, 노치를 제외하고 원 형상을 갖는다.
[1] 기판 세정 장치의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치의 모식적 평면도이며, 도 2는 도 1의 기판 세정 장치(1)의 내부 구성을 나타내는 외관 사시도이다. 본 실시형태에 따른 기판 세정 장치(1)에 있어서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위해서 서로 직교하는 X방향, Y방향 및 Z방향을 정의한다. 도 1 및 도 2 이후의 소정의 도면에서는, X방향, Y방향 및 Z방향이 적절히 화살표로 나타내어진다. X방향 및 Y방향은 수평면 내에서 서로 직교하며, Z방향은 상하 방향(연직 방향)에 상당한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판 세정 장치(1)는, 상측 유지 장치(10A, 10B), 하측 유지 장치(20), 받침대 장치(30), 수도(受渡) 장치(40), 하면 세정 장치(50), 컵 장치(60), 상면 세정 장치(70), 상면 세정 장치(80) 및 개폐 장치(90)를 구비한다. 이들 구성 요소는, 유닛 하우징(2) 내에 설치된다. 도 2에서는, 유닛 하우징(2)이 점선으로 나타내어진다.
유닛 하우징(2)은, 직사각형의 저면부(2a)와, 저면부(2a)의 네 변으로부터 상방으로 연장되는 4개의 측벽부(2b, 2c, 2d, 2e)를 갖는다. 측벽부(2b, 2c)가 서로 대향하고, 측벽부(2d, 2e)가 서로 대향한다. 측벽부(2b)의 중앙부에는, 직사각형의 개구가 형성되어 있다. 이 개구는, 기판(W)의 반입 반출구(2x)이며, 유닛 하우징(2)에 대한 기판(W)의 반입 시 및 반출 시에 이용된다. 도 2에서는, 반입 반출구(2x)가 굵은 점선으로 나타내어진다. 이하의 설명에 있어서는, Y방향 중 유닛 하우징(2)의 내부로부터 반입 반출구(2x)를 통해 유닛 하우징(2)의 외방을 향하는 방향(측벽부(2c)로부터 측벽부(2b)를 향하는 방향)을 전방이라고 부르고, 그 반대의 방향(측벽부(2b)로부터 측벽부(2c)를 향하는 방향)을 후방이라고 부른다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 측벽부(2b)에 있어서의 반입 반출구(2x)의 형성 부분 및 그 근방의 영역에는, 개폐 장치(90)가 설치되어 있다. 개폐 장치(90)는, 반입 반출구(2x)를 개폐 가능하게 구성된 셔터(91)와, 셔터(91)를 구동하는 셔터 구동부(92)를 포함한다. 도 2에서는, 셔터(91)가 굵은 이점쇄선으로 나타내어진다. 셔터 구동부(92)는, 기판 세정 장치(1)에 대한 기판(W)의 반입 시 및 반출 시에 반입 반출구(2x)를 개방하도록 셔터(91)를 구동한다. 또, 셔터 구동부(92)는, 기판 세정 장치(1)에 있어서의 기판(W)의 세정 처리 시에 반입 반출구(2x)를 폐색 하도록 셔터(91)를 구동한다.
저면부(2a)의 중앙부에는, 받침대 장치(30)가 설치되어 있다. 받침대 장치(30)는, 리니어 가이드(31), 가동 받침대(32) 및 받침대 구동부(33)를 포함한다. 리니어 가이드(31)는, 2개의 레일을 포함하고, 평면으로 볼 때 측벽부(2b)의 근방으로부터 측벽부(2c)의 근방까지 Y방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 가동 받침대(32)는, 리니어 가이드(31)의 2개의 레일 상에서 Y방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 받침대 구동부(33)는, 예를 들면 펄스 모터를 포함하고, 리니어 가이드(31) 상에서 가동 받침대(32)를 Y방향으로 이동시킨다.
가동 받침대(32) 상에는, 하측 유지 장치(20) 및 하면 세정 장치(50)가 Y방향으로 늘어서도록 설치되어 있다. 하측 유지 장치(20)는, 흡착 유지부(21) 및 흡착 유지 구동부(22)를 포함한다. 흡착 유지부(21)는, 이른바 스핀 척이며, 기판(W)의 하면을 흡착 유지 가능한 원형의 흡착면을 갖고, 상하 방향으로 연장되는 축(Z방향의 축)의 둘레로 회전 가능하게 구성된다. 도 1에서는, 하측 유지 장치(20)에 의해 흡착 유지된 기판(W)의 외형이 이점쇄선으로 나타내어진다. 이하의 설명에서는, 흡착 유지부(21)에 의해 기판(W)이 흡착 유지될 때에, 기판(W)의 하면 중 흡착 유지부(21)의 흡착면이 흡착해야 하는 영역을 하면 중앙부라고 부른다. 한편, 기판(W)의 하면 중 하면 중앙부를 둘러싸는 영역을 하면 외측 영역이라고 부른다.
흡착 유지 구동부(22)는, 모터를 포함한다. 흡착 유지 구동부(22)의 모터는, 회전축이 상방을 향하여 돌출하도록 가동 받침대(32) 상에 설치되어 있다. 흡착 유지부(21)는, 흡착 유지 구동부(22)의 회전축의 상단부에 장착된다. 또, 흡착 유지 구동부(22)의 회전축에는, 흡착 유지부(21)에 있어서 기판(W)을 흡착 유지하기 위한 흡인 경로가 형성되어 있다. 그 흡인 경로는, 도시하지 않은 흡기 장치에 접속되어 있다. 흡착 유지 구동부(22)는, 흡착 유지부(21)를 상기의 회전축의 둘레로 회전시킨다.
가동 받침대(32) 상에는, 하측 유지 장치(20)의 근방에 추가로 수도 장치(40)가 설치되어 있다. 수도 장치(40)는, 복수(본 예에서는 3개)의 지지 핀(41), 핀 연결 부재(42) 및 핀 승강 구동부(43)를 포함한다. 핀 연결 부재(42)는, 평면으로 볼 때 흡착 유지부(21)를 둘러싸도록 형성되고, 복수의 지지 핀(41)을 연결한다. 복수의 지지 핀(41)은, 핀 연결 부재(42)에 의해 서로 연결된 상태에서, 핀 연결 부재(42)로부터 일정 길이 상방으로 연장된다. 핀 승강 구동부(43)는, 가동 받침대(32) 상에서 핀 연결 부재(42)를 승강시킨다. 이에 의해, 복수의 지지 핀(41)이 흡착 유지부(21)에 대해서 상대적으로 승강한다.
하면 세정 장치(50)는, 하면 브러시(51), 2개의 액 노즐(52), 기체 분출부(53), 하면 브러시 승강부(54), 하면 브러시 이동부(55), 하면 브러시 동작부(55a), 하면 브러시 승강 구동부(55b), 하면 브러시 이동 구동부(55c) 및 하면 브러시 지지부(59)를 포함한다. 하면 브러시 이동부(55)는, 가동 받침대(32) 상의 일정 영역 내에서 하측 유지 장치(20)에 대해서 Y방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 하면 브러시 이동부(55) 상에, 하면 브러시 승강부(54)가 설치되고, 하면 브러시 승강부(54) 상에 하면 브러시 지지부(59)가 설치되어 있다. 하면 브러시 승강부(54)는, 하면 브러시 지지부(59)를 승강 가능하게 지지하고 있다. 하면 브러시 지지부(59)는, 흡착 유지부(21)로부터 멀어지는 방향(본 예에서는 후방)에 있어서 비스듬한 하방으로 경사지는 상면(59u)을 갖는다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)는, 예를 들면 PVA(폴리비닐알코올) 스펀지 또는 지립이 분산된 PVA 스펀지에 의해 형성되고, 기판(W)의 하면에 접촉 가능한 원형의 접촉면을 갖는다. 또, 하면 브러시(51)는, 접촉면이 상방을 향하도록 또한 접촉면이 당해 접촉면의 중심을 통과하여 상하 방향으로 연장되는 축의 둘레로 회전 가능해지도록, 하면 브러시 지지부(59)의 상면(59u)에 장착되어 있다. 평면에서 볼 때, 하면 브러시(51)의 접촉면의 면적은, 흡착 유지부(21)의 흡착면의 면적보다 크다. 평면에서 볼 때, 하면 브러시(51)의 접촉면 중 가장 이격된 2점 간의 길이는, 기판(W)의 직경의 1/3보다 크고 또한 1/2보다 작다. 이러한 구성에 의하면, 하면 브러시(51)를 과잉하게 크게 하지 않고, 기판(W)의 하면의 적어도 일부를 넓은 범위에 걸쳐서 효율적으로 세정할 수 있다.
2개의 액 노즐(52) 각각은, 하면 브러시(51)의 근방에 위치하고 또한 액체 토출구가 상방을 향하도록, 하면 브러시 지지부(59)의 상면(59u) 상에 장착되어 있다. 액 노즐(52)에는, 하면 세정액 공급부(56)(도 3)가 접속되어 있다. 하면 세정액 공급부(56)는, 액 노즐(52)에 세정액을 공급한다. 액 노즐(52)은, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 세정 시에, 하면 세정액 공급부(56)로부터 공급되는 세정액을 기판(W)의 하면에 공급한다. 본 실시형태에서는, 액 노즐(52)에 공급되는 세정액으로서 순수(탈이온수)가 이용된다. 또한, 액 노즐(52)에 공급되는 세정액으로서는, 순수를 대신하여, 탄산수, 오존수, 수소수, 전해 이온수, SC1(암모니아와 과산화수소수의 혼합 용액) 또는 TMAH(수산화테트라메틸암모늄) 등을 이용하는 것도 가능하다.
기체 분출부(53)는, 일 방향으로 연장되는 기체 분출구를 갖는 슬릿 형상의 기체 분사 노즐이다. 기체 분출부(53)는, 평면으로 볼 때 하면 브러시(51)와 흡착 유지부(21) 사이에 위치하고 또한 기체 분사구가 상방을 향하도록, 하면 브러시 지지부(59)의 상면(59u)에 장착되어 있다. 기체 분출부(53)에는, 분출 기체 공급부(57)(도 3)가 접속되어 있다. 분출 기체 공급부(57)는, 기체 분출부(53)에 기체를 공급한다. 본 실시형태에서는, 기체 분출부(53)에 공급되는 기체로서 질소 가스가 이용된다. 기체 분출부(53)는, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 세정 시 및 후술하는 기판(W)의 하면의 건조 시에, 분출 기체 공급부(57)로부터 공급되는 기체를 기판(W)의 하면에 분사한다. 이 경우, 하면 브러시(51)와 흡착 유지부(21) 사이에, X방향으로 연장되는 띠 형상의 기체 커튼이 형성된다. 기체 분출부(53)에 공급되는 기체로서는, 질소 가스를 대신하여, 아르곤 가스 또는 헬륨 가스 등의 불활성 가스를 이용하는 것도 가능하다.
하면 브러시 동작부(55a)는, 에어 실린더를 포함하고, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 세정 시에, 그 에어 실린더를 구동함으로써 기판(W)의 하면에 하면 브러시(51)를 소정의 힘으로 누른다. 또, 하면 브러시 동작부(55a)는, 모터를 더 포함하고, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 세정 시에, 기판(W)의 하면에 하면 브러시(51)가 접촉하는 상태에서 그 모터를 구동한다. 그에 의해, 하면 브러시(51)가 회전한다. 하면 브러시 동작부(55a)의 세부사항은 후술한다.
하면 브러시 승강 구동부(55b)는, 스테핑 모터 또는 에어 실린더를 포함하고, 하면 브러시 승강부(54)에 의해 지지된 하면 브러시 지지부(59)를 하면 브러시 이동부(55)에 대해서 승강시킨다. 하면 브러시 이동 구동부(55c)는, 모터를 포함하고, 가동 받침대(32) 상에서 하면 브러시 이동부(55)를 Y방향으로 이동시킨다. 여기서, 가동 받침대(32)에 있어서의 하측 유지 장치(20)의 위치는 고정되어 있다. 그 때문에, 하면 브러시 이동 구동부(55c)에 의한 하면 브러시 이동부(55)의 Y방향의 이동 시에는, 하면 브러시 이동부(55)가 하측 유지 장치(20)에 대해서 상대적으로 이동한다. 이하의 설명에서는, 가동 받침대(32) 상에서 하측 유지 장치(20)에 가장 가까워질 때의 하면 세정 장치(50)의 위치를 접근 위치라고 부르고, 가동 받침대(32) 상에서 하측 유지 장치(20)로부터 가장 떨어졌을 때의 하면 세정 장치(50)의 위치를 이격 위치라고 부른다.
저면부(2a)의 중앙부에는, 또한 컵 장치(60)가 설치되어 있다. 컵 장치(60)는, 컵(61) 및 컵 구동부(62)를 포함한다. 컵(61)은, 평면으로 볼 때 하측 유지 장치(20) 및 받침대 장치(30)를 둘러싸도록 또한 승강 가능하게 설치되어 있다. 도 2에 있어서는, 컵(61)이 점선으로 나타내어진다. 컵 구동부(62)는, 하면 브러시(51)가 기판(W)의 하면에 있어서의 어느 부분을 세정하는지에 따라 컵(61)을 하측 컵 위치와 상측 컵 위치 사이에서 이동시킨다. 하측 컵 위치는 컵(61)의 상단부가 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지되는 기판(W)보다 하방에 위치하는 높이 위치이다. 또, 상측 컵 위치는 컵(61)의 상단부가 흡착 유지부(21)보다 상방에 위치하는 높이 위치이다.
컵(61)보다 상방의 높이 위치에는, 평면으로 볼 때 받침대 장치(30)를 사이에 두고 대향하도록 한 쌍의 상측 유지 장치(10A, 10B)가 설치되어 있다. 상측 유지 장치(10A)는, 하측 척(11A), 상측 척(12A), 하측 척 구동부(13A) 및 상측 척 구동부(14A)를 포함한다. 상측 유지 장치(10B)는, 하측 척(11B), 상측 척(12B), 하측 척 구동부(13B) 및 상측 척 구동부(14B)를 포함한다.
하측 척(11A, 11B)은, 평면으로 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심을 통과하여 Y방향(전후방향)으로 연장되는 연직면에 관해서 대칭으로 배치되고, 공통의 수평면 내에서 X방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 하측 척(11A, 11B) 각각은, 기판(W)의 하면 주연부를 기판(W)의 하방으로부터 지지 가능한 2개의 지지편을 갖는다. 하측 척 구동부(13A, 13B)는, 하측 척(11A, 11B)이 서로 가까워지도록, 또는 하측 척(11A, 11B)이 서로 멀어지도록, 하측 척(11A, 11B)을 이동시킨다.
상측 척(12A, 12B)은, 하측 척(11A, 11B)과 동일하게, 평면으로 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심을 통과하여 Y방향(전후방향)으로 연장되는 연직면에 관해서 대칭으로 배치되고, 공통의 수평면 내에서 X방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 상측 척(12A, 12B) 각각은, 기판(W)의 외주 단부의 2개의 부분에 맞닿아 기판(W)의 외주 단부를 유지 가능하게 구성된 2개의 유지편을 갖는다. 상측 척 구동부(14A, 14B)는, 상측 척(12A, 12B)이 서로 가까워지도록, 또는 상측 척(12A, 12B)이 서로 멀어지도록, 상측 척(12A, 12B)을 이동시킨다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 컵(61)의 일 측방에 있어서는, 평면으로 볼 때 상측 유지 장치(10B)의 근방에 위치하도록, 상면 세정 장치(70)가 설치되어 있다. 상면 세정 장치(70)는, 회전 지지축(71), 아암(72), 스프레이 노즐(73) 및 회전축 구동부(74)를 포함한다.
회전 지지축(71)은, 저면부(2a) 상에서, 상하 방향으로 연장되도록 또한 승강 가능하고 회전 가능하게 회전축 구동부(74)에 의해 지지된다. 아암(72)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상측 유지 장치(10B)보다 상방의 위치에서, 회전 지지축(71)의 상단부로부터 수평 방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 아암(72)의 선단부에는, 스프레이 노즐(73)이 장착되어 있다.
스프레이 노즐(73)에는, 상면 세정 유체 공급부(75)(도 3)가 접속된다. 상면 세정 유체 공급부(75)는, 스프레이 노즐(73)에 세정액 및 기체를 공급한다. 본 실시형태에서는, 스프레이 노즐(73)에 공급되는 세정액으로서 순수가 이용되고, 스프레이 노즐(73)에 공급되는 기체로서 질소 가스가 이용된다. 스프레이 노즐(73)은, 기판(W)의 상면의 세정 시에, 상면 세정 유체 공급부(75)로부터 공급되는 세정액과 기체를 혼합하여 혼합 유체를 생성하고, 생성된 혼합 유체를 하방에 분사한다.
또한, 스프레이 노즐(73)에 공급되는 세정액으로서는, 순수를 대신하여, 탄산수, 오존수, 수소수, 전해 이온수, SC1(암모니아와 과산화수소수의 혼합 용액) 또는 TMAH(수산화테트라메틸암모늄) 등을 이용하는 것도 가능하다. 또, 스프레이 노즐(73)에 공급되는 기체로서는, 질소 가스를 대신하여, 아르곤 가스 또는 헬륨 가스 등의 불활성 가스를 이용하는 것도 가능하다.
회전축 구동부(74)는, 하나 또는 복수의 펄스 모터 및 에어 실린더 등을 포함하고, 회전 지지축(71)을 승강시킴과 더불어, 회전 지지축(71)을 회전시킨다. 상기의 구성에 의하면, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지되어 회전되는 기판(W)의 상면 상에서, 스프레이 노즐(73)을 원호 형상으로 이동시킴으로써, 기판(W)의 상면 전체를 세정할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 컵(61)의 타 측방에 있어서는, 평면으로 볼 때 상측 유지 장치(10A)의 근방에 위치하도록, 상면 세정 장치(80)가 설치되어 있다. 상면 세정 장치(80)는, 회전 지지축(81), 상면 브러시 지지부(82), 상면 브러시(83), 회전축 구동부(84), 액 토출 노즐(85) 및 상면 브러시 동작부(86)를 포함한다.
회전 지지축(81)은, 저면부(2a) 상에서, 상하 방향으로 연장되도록 또한 승강 가능하고 회전 가능하게 회전축 구동부(84)에 의해 지지된다. 상면 브러시 지지부(82)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상측 유지 장치(10A)보다 상방의 위치에서, 회전 지지축(81)의 상단부로부터 수평 방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 상면 브러시 지지부(82)의 선단부에는, 하방을 향하여 돌출하도록 상면 브러시(83)가 설치되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 상면 브러시(83)는, 하면 브러시(51)와 기본적으로 동일한 구성을 갖는다. 즉, 상면 브러시(83)는, 예를 들면 PVA 스펀지 또는 지립(砥粒)이 분산된 PVA 스펀지에 의해 형성되고, 기판(W)의 상면에 접촉 가능한 원형의 접촉면을 갖는다. 또, 상면 브러시(83)는, 접촉면이 하방을 향하도록 또한 접촉면이 당해 접촉면의 중심을 통과하여 상하 방향으로 연장되는 축의 둘레로 회전 가능해지도록, 상면 브러시 지지부(82)에 장착되어 있다.
평면에서 볼 때, 상면 브러시(83)의 접촉면 중 가장 이격된 2점 간의 길이는, 기판(W)의 직경의 1/3보다 크고 또한 1/2보다 작다. 이러한 구성에 의하면, 상면 브러시(83)를 과잉하게 크게 하지 않고, 기판(W)의 상면의 적어도 일부를 넓은 범위에 걸쳐서 효율적으로 세정할 수 있다.
회전축 구동부(84)는, 하나 또는 복수의 펄스 모터 및 에어 실린더 등을 포함하고, 회전 지지축(81)을 승강시킴과 더불어, 회전 지지축(81)을 회전시킨다. 액 토출 노즐(85)은, 액체 토출구가 하측 유지 장치(20)에 의해 유지되는 기판(W)의 중심을 향하도록, 컵(61)의 상방에 고정되어 있다. 액 토출 노즐(85)에는, 상면 세정 유체 공급부(75)(도 3)가 접속되어 있다. 상면 세정 유체 공급부(75)는, 액 토출 노즐(85)에 세정액을 공급한다. 액 토출 노즐(85)은, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 세정 시에, 상면 세정 유체 공급부(75)로부터 공급되는 세정액을 기판(W)에 토출한다. 액 토출 노즐(85)에 공급되는 세정액으로서 순수(탈이온수)가 이용된다. 또한, 액 토출 노즐(85)에 공급되는 세정액으로서는, 순수를 대신하여, 탄산수, 오존수, 수소수, 전해 이온수, SC1 또는 TMAH 등을 이용하는 것도 가능하다.
상면 브러시 동작부(86)는, 에어 실린더를 포함하고, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 세정 시에, 그 에어 실린더를 구동함으로써 기판(W)의 상면에 상면 브러시(83)를 소정의 힘으로 누른다. 또, 상면 브러시 동작부(86)는, 모터를 더 포함하고, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 세정 시에, 기판(W)의 상면에 상면 브러시(83)가 접촉하는 상태에서 그 모터를 구동한다. 그에 의해, 상면 브러시(83)가 회전한다.
상기의 구성에 의하면, 회전 지지축(81)이 승강 및 회전함으로써, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지되어 회전하는 기판(W)의 상면에 상면 브러시(83)가 접촉한다. 이 상태에서, 액 토출 노즐(85)로부터 기판(W) 상에 세정액이 공급되고, 상면 브러시(83)가 기판(W)의 상면에 눌러져, 회전한다. 또한, 상면 브러시(83)가 기판(W) 상을 원호 형상으로 이동한다. 이에 의해, 기판(W)의 상면 전체를 물리적으로 세정할 수 있다. 상면 브러시 동작부(86)의 세부사항은 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치(1)의 제어 계통의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3의 제어부(9)는, CPU(중앙 연산 처리 장치), RAM(랜덤 액세스 메모리), ROM(리드 온리 메모리) 및 기억 장치를 포함한다. RAM은, CPU의 작업 영역으로서 이용된다. ROM은, 시스템 프로그램을 기억한다. 기억 장치는, 제어 프로그램을 기억한다. CPU가 기억 장치에 기억된 기판 세정 프로그램을 RAM 상에서 실행함으로써 기판 세정 장치(1)의 각 부의 동작이 제어된다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제어부(9)는, 주로, 기판 세정 장치(1)에 반입되는 기판(W)을 수취하여, 흡착 유지부(21)의 상방의 위치에서 유지하기 위해서, 하측 척 구동부(13A, 13B) 및 상측 척 구동부(14A, 14B)를 제어한다. 또, 제어부(9)는, 주로, 흡착 유지부(21)에 의해 기판(W)을 흡착 유지함과 더불어 흡착 유지된 기판(W)을 회전시키기 위해서, 흡착 유지 구동부(22)를 제어한다.
또, 제어부(9)는, 주로, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 의해 유지되는 기판(W)에 대해서 가동 받침대(32)를 이동시키기 위해서, 받침대 구동부(33)를 제어한다. 또, 제어부(9)는, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 의해 유지되는 기판(W)의 높이 위치와, 흡착 유지부(21)에 의해 유지되는 기판(W)의 높이 위치 사이에서 기판(W)을 이동시키기 위해서, 핀 승강 구동부(43)를 제어한다.
또, 제어부(9)는, 기판(W)의 하면을 세정하기 위해서, 하면 브러시 동작부(55a), 하면 브러시 승강 구동부(55b), 하면 브러시 이동 구동부(55c), 하면 세정액 공급부(56) 및 분출 기체 공급부(57)를 제어한다. 또, 제어부(9)는, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지된 기판(W)의 세정 시에 기판(W)으로부터 비산하는 세정액을 컵(61)으로 받기 위해서, 컵 구동부(62)를 제어한다.
또, 제어부(9)는, 기판(W)의 상면을 세정하기 위해서, 회전축 구동부(74), 상면 세정 유체 공급부(75), 회전축 구동부(84) 및 상면 브러시 동작부(86)를 제어한다. 또한, 제어부(9)는, 기판 세정 장치(1)에 있어서의 기판(W)의 반입 시 및 반출 시에 유닛 하우징(2)의 반입 반출구(2x)를 개폐하기 위해서, 셔터 구동부(92)를 제어한다.
[2] 하면 브러시 동작부(55a)의 세부사항
(1) 하면 브러시 동작부(55a)의 구성
도 4는, 도 1의 하면 브러시 동작부(55a)의 구성을 설명하기 위한 모식도이다. 도 4에서는, 도 1의 하면 브러시 동작부(55a) 및 그 주변 부재의 구성이 모식적인 측면도로 나타내어진다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 하면 브러시 동작부(55a)는, 회전축(511), 하면 브러시 유지 부재(512), 회전력 전달 기구(513), 모터(514), 모터 구동부(515), 축 부재(516), 에어 실린더(520), 전공 레귤레이터(521), 리니어 가이드(531), 하중 센서(550), 센서 지지 부재(551) 및 하강 검출부(560)를 포함한다.
본 실시형태에 따른 하면 세정 장치(50)에 있어서는, 하면 브러시 지지부(59)는, 하면 브러시 동작부(55a) 중 모터 구동부(515) 및 전공 레귤레이터(521)를 제외한 구성을 수용하도록 구성된 케이싱 부재로 이루어진다. 이에 의해, 하면 브러시 유지 부재(512), 회전력 전달 기구(513), 모터(514), 축 부재(516) 및 에어 실린더(520)가 동작함으로써 발생하는 파티클이 유닛 하우징(2) 내에서 비산하는 것을 방지할 수 있다.
도 4에서는, 하면 브러시 동작부(55a)의 구성을 설명하기 위해, 하면 브러시 지지부(59)의 형상은 개념적으로 나타내어진다. 그 때문에, 도 4에 있어서, 하면 브러시 지지부(59)의 상면(59u)은 경사져 있지 않다. 또, 도 4에서는, 액 노즐(52) 및 기체 분출부(53)의 도시도 생략되어 있다.
하면 브러시 지지부(59)는, 도 2의 하면 브러시 승강부(54) 및 하면 브러시 이동부(55)에 의해 지지되어 있다. 하면 브러시 지지부(59)의 내부에 있어서, 하면 브러시 지지부(59)의 저부 상에는, 에어 실린더(520)가 설치되어 있다. 하면 브러시 유지 부재(512)는, 수평 방향에 있어서 일단부 및 타단부를 갖는다. 에어 실린더(520)는, 하면 브러시 유지 부재(512) 중 일단부 및 타단부 사이의 대략 중앙 부분을 지지한다. 에어 실린더(520)에는, 전공 레귤레이터(521)가 접속되어 있다. 에어 실린더(520)는, 전공 레귤레이터(521)를 통해 공기가 공급됨으로써, 하면 브러시 유지 부재(512)에 상방으로 향하는 힘을 가한다. 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시 유지 부재(512)에 가해지는 힘이 조정되어 변화함으로써, 하면 브러시 유지 부재(512)가 소정의 범위(이하의 설명에서는, 가동 높이 범위라고 부른다.) 내에서 상하 방향으로 이동한다. 또한, 전공 레귤레이터(521)는, 하면 브러시 지지부(59)의 내부에 수용되어 있어도 된다.
하면 브러시 유지 부재(512)의 일단부에는, 상방을 향하여 연장되도록 회전축(511)이 회전 가능하게 설치되어 있다. 회전축(511)의 상단부에는, 하면 브러시(51)가 장착되어 있다. 하면 브러시(51)는, 회전축(511)에 장착된 상태에서, 하면 브러시 지지부(59)의 외부(상방)에 위치한다.
하면 브러시 유지 부재(512)의 타단부 근방에는, 모터(514)가 장착되어 있다. 모터(514)에는, 모터 구동부(515)가 접속되어 있다. 모터(514)의 회전축은, 상하 방향으로 연장되어 있다. 회전축(511)과, 모터(514)의 회전축 사이에 회전력 전달 기구(513)가 설치되어 있다. 회전력 전달 기구(513)는, 회전축(511) 및 모터(514)의 회전축에 각각 장착되는 2개의 풀리와, 2개의 풀리를 연결하는 벨트를 포함하고, 모터(514)에 있어서 발생한 회전력을 회전축(511)에 전달한다. 그에 의해, 하면 브러시(51)가 회전한다. 또한, 모터 구동부(515)는, 하면 브러시 지지부(59)의 내부에 수용되어 있어도 된다.
하면 브러시 지지부(59)의 저부에 있어서, 에어 실린더(520)의 근방에는 리니어 가이드(531)가 설치되어 있다. 리니어 가이드(531)는, 상하 방향으로 일정 길이 연장되는 관통 구멍을 갖는다. 하면 브러시 유지 부재(512)의 일부에는, 하방으로 연장되도록 축 부재(516)가 설치되어 있다. 축 부재(516)는, 리니어 가이드(531)의 관통 구멍에 상하 방향으로 이동 가능하게 삽입되어 있다. 이에 의해, 리니어 가이드(531)는, 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시 유지 부재(512)에 가해지는 힘이 변화함으로써 하면 브러시 유지 부재(512)가 이동하는 경우에, 그 이동 방향을 관통 구멍의 방향(상하 방향)으로 규제한다.
센서 지지 부재(551)는, 하면 브러시 지지부(59)의 저부로부터 하면 브러시 유지 부재(512)의 타단부 근방을 통과하여 상방으로 연장되고, 수평 방향으로 굴곡하여 하면 브러시 유지 부재(512)의 타단부 상방의 위치까지 연장되어 있다.
이하의 설명에서는, 에어 실린더(520)에 의해 지지되는 복수의 구성 요소의 중량의 합계를, 하면 브러시 합계 중량이라고 부른다. 또, 기판(W)의 하면의 세정 시에 하면 브러시(51)로부터 기판(W)에 가해져야 하는 압압력을 하면 세정 압압력이라고 부른다. 본 실시형태에 있어서는, 하면 세정 압압력은, 하면 브러시 합계 중량보다 작다.
센서 지지 부재(551) 중 하면 브러시 유지 부재(512)의 타단부 상방에 위치하는 부분에는, 하중 센서(550)가 장착되어 있다. 에어 실린더(520)가 하면 브러시 유지 부재(512)에 하면 브러시 합계 중량을 초과하는 힘을 가하는 경우에는, 하면 브러시 유지 부재(512)의 타단부가 하중 센서(550)에 맞닿는다. 이 때, 하중 센서(550)는, 에어 실린더(520)에 의해 하면 브러시 유지 부재(512)에 가해지는 힘으로부터 하면 브러시 합계 중량을 뺀 힘을 나타내는 신호를 출력한다. 하중 센서(550)로부터 출력되는 신호는, 도 3의 제어부(9)에 부여된다.
예를 들면, 하중 센서(550)는, 하면 브러시 합계 중량이 10(N)인 경우에 또한 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시 유지 부재(512)에 상방으로 향하는 13(N)의 힘이 가해지고 있는 경우에 3(N)을 나타내는 신호를 출력한다. 하중 센서(550)로부터 출력되는 신호는, 도 3의 제어부(9)에 부여된다.
센서 지지 부재(551) 중 상하 방향으로 연장되는 부분에는, 하강 검출부(560)가 장착되어 있다. 하강 검출부(560)는, 예를 들면 반사형의 광전 센서이며, 하면 브러시 유지 부재(512)가 가동 높이 범위의 하단에 있는지 아닌지, 환언하면 하면 브러시 유지 부재(512)가 가장 하강한 위치에 있는지 아닌지를 나타내는 신호를 출력한다. 하강 검출부(560)로부터 출력되는 신호는, 도 3의 제어부(9)에 부여된다.
(2) 하면 브러시 동작부(55a)의 기본 동작
도 5 및 도 6은, 하면 세정 장치(50)에 의해 기판(W)의 하면을 세정하는 경우의 하면 브러시 동작부(55a)의 기본 동작을 나타내는 모식적 측면도이다. 도 7은, 도 5 및 도 6에 나타내어지는 기판(W)의 하면 세정 시에 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시(51)에 상방을 향하여 가해지는 힘의 변화를 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 7의 타임 차트에 있어서는, 세로축은 에어 실린더(520)로부터 상방을 향하여 하면 브러시(51)에 가해지는 힘을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다.
기판 세정 장치(1)의 전원이 오프되어 있는 시점 t0에 있어서는, 도 5의 상단에 나타내는 바와 같이, 하면 브러시 유지 부재(512)가 에어 실린더(520)에 지지된 상태에서, 하면 브러시 유지 부재(512)는 가동 높이 범위의 하단에 위치한다. 또, 이 때, 도 7에 나타내는 바와 같이, 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시(51)에 힘은 가해지지 않는다.
다음에, 기판 세정 장치(1)의 전원이 온 되는 시점 t1에 있어서는, 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시(51)에 상방을 향하여 제1의 힘 f1을 가하기 위한 전공 레귤레이터(521)의 제어가 개시된다. 전공 레귤레이터(521)는, 도 3의 제어부(9)에 의해 제어된다.
제1의 힘 f1은, 적어도 하면 브러시(51)의 일부의 중량이 상쇄되도록 미리 정해진다. 보다 구체적으로는, 제1의 힘 f1은, 하면 브러시 합계 중량의 적어도 일부가 상쇄되도록 정해진다. 본 예에서는, 에어 실린더(520)에 의해 지지되는 복수의 구성 요소는, 하면 브러시(51), 하면 브러시 유지 부재(512), 회전력 전달 기구(513), 모터(514) 및 축 부재(516)이다. 예를 들면, 하면 브러시 합계 중량이 10(N)인 경우, 제1의 힘 f1은, 10(N)으로 정해져도 되고, 9(N)로 정해져도 된다. 제1의 힘 f1은, 하면 브러시 합계 중량에 하면 세정 압압력을 가산한 값보다 작게 되도록 정해진다. 시점 t2에서 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시(51)에 가해지는 힘이 제1의 힘 f1에 도달하면, 하면 브러시 동작부(55a)는 대기 상태가 된다.
다음에, 하면 세정 장치(50)에 의한 기판(W)의 세정 처리가 개시되는 시점 t3에 있어서는, 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시(51)에 제2의 힘 f2를 가하기 위한 전공 레귤레이터(521)의 제어가 개시된다. 제2의 힘 f2는, 하면 브러시 합계 중량과 하면 세정 압압력의 합계이다.
시점 t3의 경과 후, 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시 유지 부재(512)에 가해지는 힘이 하면 브러시 합계 중량을 초과하면, 하면 브러시 유지 부재(512)가 가동 높이 범위의 하단으로부터 상승한다. 그 후, 도 5의 중단에 나타내는 바와 같이, 하면 브러시 유지 부재(512)의 타단부가 하중 센서(550)에 맞닿음으로써 하면 브러시 유지 부재(512)가 정지한다. 이와 같이, 하면 브러시 유지 부재(512)의 가동 높이 범위의 상단은, 하중 센서(550)의 높이 위치이다.
하면 브러시 유지 부재(512)가 하중 센서(550)에 맞닿는 상태에서, 하면 브러시 유지 부재(512)로부터 하중 센서(550)에 의해 정확하게 하면 세정 압압력이 가해지도록, 하중 센서(550)의 출력에 의거하여 전공 레귤레이터(521)의 제어가 행해진다.
다음에, 시점 t4에서 시점 t5에 걸쳐서, 도 1의 하면 브러시 승강부(54) 및 하면 브러시 이동부(55)의 동작에 의해, 도 5의 하단에 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시 지지부(59)가 이동한다. 또, 도 6의 상단에 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 접촉면이 기판(W)의 하면에 눌러진다. 이 때, 하면 브러시 지지부(59) 내에서, 하면 브러시(51)와 더불어, 하면 브러시 유지 부재(512)가 눌러 내려져, 하면 브러시 유지 부재(512)가 하중 센서(550)로부터 이격한다. 그에 의해, 하면 브러시(51)가 기판(W)의 하면을 하면 세정 압압력으로 압압한다. 이 상태에서, 모터(514)가 동작함으로써, 하면 브러시(51)가 상하 방향으로 연장되는 축의 둘레로 회전하여, 기판(W)의 하면이 세정된다.
그 후, 기판(W)의 하면에 있어서의 소정 영역의 세정이 완료되는 시점 t5에 있어서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시(51)에 제1의 힘 f1을 가하기 위한 전공 레귤레이터(521)의 제어가 개시된다. 또, 시점 t5에서 시점 t6에 걸쳐서, 도 1의 하면 브러시 승강부(54) 및 하면 브러시 이동부(55)의 동작에 의해 하면 브러시(51)가 기판(W)으로부터 이격된 위치로 이동된다. 그래서, 하면 브러시 동작부(55a)는 다시 대기 상태가 된다.
에어 실린더(520)의 제어에 필요로 하는 시간은, 에어 실린더(520)에 의해 발생되는 힘의 변화량이 커질수록 길어진다. 상기의 기본 동작에 의하면, 하면 브러시 동작부(55a)에 있어서는, 세정 처리의 대기 시에 미리 하면 브러시(51)에 제1의 힘 f1이 가해지고 있다. 그 때문에, 제1의 힘 f1과 제2의 힘 f2의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 기판(W)의 하면의 세정 처리가 개시될 때에, 하면 브러시(51)에 제2의 힘 f2를 가하기 위한 전공 레귤레이터(521)의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판(W)의 하면을 세정하는 기판 처리의 스루풋이 향상된다.
또한, 도 6의 중단에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 하면 세정 시에 기판(W)이 파손되는 경우에는, 에어 실린더(520)로부터 하면 브러시(51)에 가해지는 힘에 의해 하면 브러시 유지 부재(512)가 하중 센서(550)에 접촉하는 경우가 있다. 이 경우, 도 3의 제어부(9)는, 기판(W)의 하면 세정 중의 하중 센서(550)의 출력 신호에 의거하여 기판(W)에 하면 브러시(51)가 접촉하고 있지 않은 것을 검출한다. 검출 결과가 표시 장치 또는 음성 장치에 의해 사용자에게 제시됨으로써, 사용자는 하면 세정 장치(50)에 있어서의 이상의 발생을 용이하고 신속하게 파악할 수 있다.
또, 도 6의 하단에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 하면 세정 시에 에어 실린더(520)가 고장났을 경우에는, 하면 브러시 유지 부재(512)가 가동 높이 범위의 하단부까지 하강할 가능성이 있다. 이 경우, 도 3의 제어부(9)는, 기판(W)의 하면 세정 중의 하강 검출부(560)의 출력 신호에 의거하여 기판(W)에 하면 브러시(51)가 접촉하고 있지 않은 것을 검출한다. 검출 결과가 표시 장치 또는 음성 장치에 의해 사용자에게 제시됨으로써, 사용자는 하면 세정 장치(50)에 있어서의 이상의 발생을 용이하고 신속하게 파악할 수 있다.
상기의 기본 동작 예에서는, 시점 t4에서 하면 브러시 유지 부재(512)에 제2의 힘 f2가 가해진 후, 하면 브러시 지지부(59)의 이동이 개시되는데, 하면 브러시 지지부(59)의 이동은 시점 t3에서부터 개시되어도 된다. 이 경우, 전공 레귤레이터(521)의 제어와 하면 브러시 지지부(59)를 이동시키기 위한 제어를 병행하여 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 기판 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
[3] 상면 브러시 동작부(86)의 세부사항
(1) 상면 브러시 동작부(86)의 구성
도 8은, 도 1의 상면 브러시 동작부(86)의 구성을 설명하기 위한 모식도이다. 도 8에서는, 도 4의 하면 브러시 동작부(55a)의 예와 동일하게, 도 1의 상면 브러시 동작부(86) 및 그 주변 부재의 구성이 모식적인 측면도로 나타내어진다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 상면 브러시 동작부(86)는, 회전축(811), 상면 브러시 유지 부재(812), 회전력 전달 기구(813), 모터(814), 모터 구동부(815), 축 부재(816), 에어 실린더(820), 전공 레귤레이터(821), 리니어 가이드(831), 하중 센서(850) 및 센서 지지 부재(851)를 포함한다.
본 실시형태에 따른 상면 세정 장치(80)에 있어서는, 상면 브러시 지지부(82)는, 상면 브러시 동작부(86) 중 모터 구동부(815) 및 전공 레귤레이터(821)를 제외한 구성을 수용하도록 구성된 케이싱 부재로 이루어진다. 이에 의해, 상면 브러시 유지 부재(812), 회전력 전달 기구(813), 모터(814), 축 부재(816) 및 에어 실린더(820)가 동작함으로써 발생하는 파티클이 유닛 하우징(2) 내에서 비산하는 것을 방지할 수 있다. 도 8에서는, 상면 브러시 동작부(86)의 구성을 설명하기 위해, 상면 브러시 지지부(82)의 형상은 개념적으로 나타내어진다.
상면 브러시 지지부(82)는, 도 2의 회전 지지축(81)에 의해 지지되어 있다. 상면 브러시 지지부(82)의 내부에 있어서, 상면 브러시 지지부(82)의 저부 상에는, 에어 실린더(820)가 설치되어 있다. 상면 브러시 유지 부재(812)는, 수평 방향에 있어서 일단부 및 타단부를 갖는다. 에어 실린더(820)는, 상면 브러시 유지 부재(812) 중 일단부 및 타단부 사이의 대략 중앙 부분을 지지한다. 에어 실린더(820)에는, 전공 레귤레이터(821)가 접속되어 있다. 에어 실린더(820)는, 전공 레귤레이터(821)를 통해 공기가 공급됨으로써, 상면 브러시 유지 부재(812)에 상방으로 향하는 힘을 가한다. 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시 유지 부재(812)에 가해지는 힘이 조정되어 변화함으로써, 상면 브러시 유지 부재(812)가 상하 방향으로 이동한다. 또한, 전공 레귤레이터(821)는, 상면 브러시 지지부(82)의 내부에 수용되어 있어도 된다.
상면 브러시 유지 부재(812)의 일단부에는, 상방 및 하방을 향하여 연장되도록 회전축(811)이 회전 가능하게 설치되어 있다. 회전축(811)의 하단부에는, 상면 브러시(83)가 장착되어 있다. 상면 브러시(83)는, 회전축(811)에 장착된 상태에서, 상면 브러시 지지부(82)의 외부(하방)에 위치한다.
상면 브러시 유지 부재(812)의 타단부 근방에는, 모터(814)가 장착되어 있다. 모터(814)에는, 모터 구동부(815)가 접속되어 있다. 모터(814)의 회전축은, 상하 방향으로 연장되어 있다. 회전축(811)과, 모터(814)의 회전축 사이에 회전력 전달 기구(813)가 설치되어 있다. 회전력 전달 기구(813)는, 모터(814)에 있어서 발생한 회전력을 회전축(811)에 전달한다. 그에 의해, 상면 브러시(83)가 회전한다. 또한, 모터(814)는, 상면 브러시 지지부(82)의 내부에 수용되어 있어도 된다.
상면 브러시 지지부(82)의 저부에 있어서, 에어 실린더(820)의 근방에는 리니어 가이드(831)가 설치되어 있다. 리니어 가이드(831)는, 상하 방향으로 일정 길이 연장되는 관통 구멍을 갖는다. 상면 브러시 유지 부재(812)의 일부에는, 하방으로 연장되도록 축 부재(816)가 설치되어 있다. 축 부재(816)는, 리니어 가이드(831)의 관통 구멍에 상하 방향으로 이동 가능하게 삽입되어 있다. 이에 의해, 리니어 가이드(831)는, 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시 유지 부재(812)에 가해지는 힘이 변화함으로써 상면 브러시 유지 부재(812)가 이동하는 경우에, 그 이동 방향을 관통 구멍의 방향(상하 방향)으로 규제한다.
센서 지지 부재(851)는, 하면 브러시 지지부(59)의 저부로부터 소정 거리 상방으로 연장되고, 수평 방향으로 굴곡하여 상면 브러시 유지 부재(812)의 타단부 하방의 위치까지 연장되어 있다.
이하의 설명에서는, 에어 실린더(820)에 의해 지지되는 복수의 구성 요소의 중량의 합계를, 상면 브러시 합계 중량이라고 부른다. 또, 기판(W)의 상면의 세정 시에 상면 브러시(83)로부터 기판(W)에 가해져야 하는 압압력을 상면 세정 압압력이라고 부른다. 본 실시형태에 있어서는, 상면 세정 압압력은, 상면 브러시 합계 중량보다 작다.
센서 지지 부재(851) 중 상면 브러시 유지 부재(812)의 타단부 하방에 위치하는 부분에는, 하중 센서(850)가 장착되어 있다. 에어 실린더(820)가 상면 브러시 유지 부재(812)에 힘을 가하지 않는 경우에는, 상면 브러시 유지 부재(812)의 타단부가 하중 센서(850)에 맞닿는다. 또, 에어 실린더(820)가 상면 브러시 합계 중량 이하의 힘을 상면 브러시 유지 부재(812)에 가하고 있는 경우에도, 상면 브러시 유지 부재(812)의 타단부가 하중 센서(850)에 맞닿는다. 이 때, 하중 센서(850)는, 상면 브러시 합계 중량 중 에어 실린더(820)에 의해 상쇄되지 않는 중량을 나타내는 신호를 출력한다.
예를 들면, 하중 센서(850)는, 상면 브러시 합계 중량이 10(N)인 경우에 또한 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시 유지 부재(812)에 상방으로 향하는 7(N)의 힘이 가해지고 있는 경우에 3(N)을 나타내는 신호를 출력한다. 또, 하중 센서(850)는, 상면 브러시 합계 중량이 10(N)인 경우에 또한 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시 유지 부재(812)에 상방으로 향하는 힘이 가해지지 않는 경우에 10(N)을 나타내는 신호를 출력한다. 하중 센서(850)로부터 출력되는 신호는, 도 3의 제어부(9)에 부여된다.
(2) 상면 브러시 동작부(86)의 기본 동작
도 9 및 도 10은, 상면 세정 장치(80)에 의해 기판(W)의 상면을 세정하는 경우의 상면 브러시 동작부(86)의 기본 동작을 나타내는 모식적 측면도이다. 도 11은, 도 9 및 도 10에 나타내어지는 기판(W)의 상면 세정 시에 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시(83)에 상방을 향하여 가해지는 힘의 변화를 설명하기 위한 타임 차트이다. 도 11의 타임 차트에 있어서는, 세로축은 에어 실린더(820)로부터 상방을 향하여 상면 브러시(83)에 가해지는 힘을 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다.
기판 세정 장치(1)의 전원이 오프되어 있는 시점 t10에 있어서는, 도 9의 상단에 나타내는 바와 같이, 상면 브러시 유지 부재(812)가 에어 실린더(820)에 지지된 상태에서, 상면 브러시 유지 부재(812)는 하중 센서(850)에 맞닿는다. 이 때, 도 11에 나타내는 바와 같이, 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시(83)에 힘은 가해지지 않는다.
다음에, 기판 세정 장치(1)의 전원이 온 되는 시점 t11에 있어서는, 에어 실린더(520)로부터 상면 브러시(83)에 상방을 향하여 제3의 힘 f3을 가하기 위한 전공 레귤레이터(821)의 제어가 개시된다. 전공 레귤레이터(821)는, 도 3의 제어부(9)에 의해 제어된다.
제3의 힘 f3은, 적어도 상면 브러시(83)의 일부의 중량이 상쇄되도록 미리 정해진다. 보다 구체적으로는, 제3의 힘 f3은, 상면 브러시 합계 중량의 적어도 일부가 상쇄되도록 정해진다. 본 예에서는, 에어 실린더(820)에 의해 지지되는 복수의 구성 요소는, 상면 브러시(83), 상면 브러시 유지 부재(812), 회전력 전달 기구(813), 모터(814) 및 축 부재(816)이다. 예를 들면, 상면 브러시 합계 중량이 10(N)인 경우, 제3의 힘 f3은, 10(N)으로 정해져도 되고, 9(N)로 정해져도 된다. 여기서, 상면 브러시 합계 중량으로부터 상면 세정 압압력을 뺀 힘을 제4의 힘 f4로 한다. 이 경우, 제3의 힘 f3은, 제4의 힘 f4의 2배의 힘보다 작게 되도록 정해진다. 시점 t12에서 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시(83)에 가해지는 힘이 제3의 힘 f3에 도달하면, 상면 브러시 동작부(86)는 대기 상태가 된다.
다음에, 상면 세정 장치(80)에 의한 기판(W)의 세정 처리가 개시되는 시점 t13에 있어서는, 도 9의 중단에 나타내는 바와 같이, 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시(83)에 제4의 힘 f4를 가하기 위한 전공 레귤레이터(821)의 제어가 개시된다.
다음에, 시점 t14에서, 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시(83)에 상방으로 향하는 제4의 힘 f4가 가해진다. 이 상태에서, 하중 센서(850)에는, 상면 브러시 유지 부재(812)의 타단부로부터 상면 세정 압압력이 가해지게 된다. 여기서, 상면 브러시 유지 부재(812)가 하중 센서(850)에 맞닿는 상태에서, 상면 브러시 유지 부재(812)로부터 하중 센서(850)에 의해 정확하게 상면 세정 압압력이 가해지도록, 하중 센서(850)의 출력에 의거하여 전공 레귤레이터(821)의 제어가 행해진다.
다음에, 시점 t14에서 시점 t15에 걸쳐서, 도 1의 회전축 구동부(84)의 동작에 의해, 도 9의 하단에 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이, 상면 브러시 지지부(82)가 승강 및 회전한다. 또, 도 10의 상단에 나타내는 바와 같이, 상면 브러시(83)의 접촉면이 기판(W)의 상면에 눌러진다. 이 때, 상면 브러시 지지부(82) 내에서, 상면 브러시(83)와 더불어, 상면 브러시 유지 부재(812)가 밀어 올려져, 상면 브러시 유지 부재(812)가 하중 센서(850)로부터 이격된다. 그에 의해, 상면 브러시(83)가 기판(W)의 상면을 상면 세정 압압력으로 압압한다. 이 상태에서, 모터(814)가 동작함으로써, 상면 브러시(83)가 상하 방향으로 연장되는 축의 둘레로 회전하여, 기판(W)의 상면이 세정된다.
그 후, 기판(W)의 상면에 있어서의 소정의 영역의 세정이 완료되는 시점 t15에 있어서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 에어 실린더(820)로부터 상면 브러시(83)에 제3의 힘 f3을 가하기 위한 전공 레귤레이터(821)의 제어가 개시된다. 또, 시점 t15에서 시점 t16에 걸쳐서, 도 1의 회전축 구동부(84)의 동작에 의해 상면 브러시(83)가 기판(W)으로부터 이격된 위치로 이동된다. 그래서, 상면 브러시 동작부(86)는 다시 대기 상태가 된다.
에어 실린더(820)의 제어에 필요로 하는 시간은, 에어 실린더(820)에 의해 발생되는 힘의 변화량이 커질수록 길어진다. 상기의 기본 동작에 의하면, 상면 브러시 동작부(86)에 있어서는, 세정 처리의 대기 시에 미리 상면 브러시(83)에 제3의 힘 f3이 가해지고 있다. 그 때문에, 제3의 힘 f3과 제4의 힘 f4의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 기판(W)의 상면의 세정 처리가 개시될 때에, 상면 브러시(83)에 제4의 힘 f4를 가하기 위한 전공 레귤레이터(821)의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판(W)의 상면을 세정하는 기판 처리의 스루풋이 향상된다.
또한, 도 10의 하단에 나타내는 바와 같이, 기판(W)의 하면 세정 시에 기판(W)이 파손되는 경우에는, 상면 브러시 유지 부재(812)가 하강하여, 상면 브러시 유지 부재(812)가 하중 센서(850)에 접촉하는 경우가 있다. 이 경우, 도 3의 제어부(9)는, 기판(W)의 상면 세정 중의 하중 센서(850)의 출력 신호에 의거하여 기판(W)에 상면 브러시(83)가 접촉하고 있지 않은 것을 검출한다. 검출 결과가 표시 장치 또는 음성 장치에 의해 사용자에게 제시됨으로써, 사용자는 하면 세정 장치(50)에 있어서의 이상의 발생을 용이하고 신속하게 파악할 수 있다.
상기의 기본 동작예에서는, 시점 t14에서 상면 브러시 유지 부재(812)에 제4의 힘 f4가 가해진 후, 상면 브러시 지지부(82)의 이동이 개시되는데, 상면 브러시 지지부(82)의 이동은 시점 t13에서부터 개시되어도 된다. 이 경우, 전공 레귤레이터(821)의 제어와 상면 브러시 지지부(82)를 이동시키기 위한 제어를 병행하여 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 기판 처리의 스루풋을 보다 향상시킬 수 있다.
[4] 기판 세정 장치(1)의 전체적인 동작
도 12~도 23은, 도 1의 기판 세정 장치(1)의 전체적인 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다. 도 12~도 23 각각에 있어서는, 상단에 기판 세정 장치(1)의 평면도가 나타내어진다. 또, 중단에 Y방향을 따라서 본 하측 유지 장치(20) 및 그 주변부의 측면도가 나타내어지고, 하단에 X방향을 따라서 본 하측 유지 장치(20) 및 그 주변부의 측면도가 나타내어진다. 중단의 측면도는 도 1의 A-A선 측면도에 대응하고, 하단의 측면도는 도 1의 B-B선 측면도에 대응한다. 또한, 기판 세정 장치(1)에 있어서의 각 구성 요소의 형상 및 동작 상태의 이해를 용이하게 하기 위해서, 상단의 평면도와 중단 및 하단의 측면도 사이에서는, 일부의 구성 요소의 확대 축소의 비율이 상이하다. 또, 도 12~도 23에서는, 컵(61)이 이점쇄선으로 나타내어짐과 더불어, 기판(W)의 외형이 굵은 일점쇄선으로 나타내어진다.
기판 세정 장치(1)에 기판(W)이 반입되기 전의 초기 상태에 있어서는, 개폐 장치(90)의 셔터(91)가 반입 반출구(2x)를 폐색하고 있다. 또, 도 1에 나타내어져 있는 바와 같이, 하측 척(11A, 11B)은, 하측 척(11A, 11B) 간의 거리가 기판(W)의 직경보다 충분히 크게 되는 상태로 유지되어 있다. 또, 상측 척(12A, 12B)도, 상측 척(12A, 12B) 간의 거리가 기판(W)의 직경보다 충분히 크게 되는 상태로 유지되어 있다. 또, 받침대 장치(30)의 가동 받침대(32)는, 평면으로 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심이 컵(61)의 중심에 위치하도록 배치되어 있다. 또, 가동 받침대(32) 상에서 하면 세정 장치(50)는, 접근 위치에 배치되어 있다. 또, 하면 세정 장치(50)의 하면 브러시 승강부(54)는, 하면 브러시(51)의 접촉면이 흡착 유지부(21)보다 하방에 위치하도록 하면 브러시 지지부(59)를 지지한다. 또, 수도 장치(40)는, 복수의 지지 핀(41)이 흡착 유지부(21)보다 하방에 위치하는 상태에 있다. 또, 컵 장치(60)에 있어서는, 컵(61)은 하측 컵 위치에 있다. 이하의 설명에서, 평면에서 볼 때의 컵(61)의 중심 위치를 평면 기준 위치 rp라고 부른다. 또, 평면으로 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심이 평면 기준 위치 rp에 있을 때의 저면부(2a) 상의 가동 받침대(32)의 위치를 제1의 수평 위치라고 부른다.
또한, 초기 상태에 있어서는, 하면 세정 장치(50)의 하면 브러시(51)에 상방으로 향하는 제1의 힘 f1이 가해져 있다. 또, 상면 세정 장치(80)의 상면 브러시(83)에 상방으로 향하는 제3의 힘 f3이 가해져 있다.
우선, 기판 세정 장치(1)의 유닛 하우징(2) 내에 기판(W)이 반입된다. 구체적으로는, 기판(W)의 반입의 직전에 셔터(91)가 반입 반출구(2x)를 개방한다. 그 후, 도 12에 굵은 실선의 화살표 a1로 나타내는 바와 같이, 도시하지 않은 기판 반송 로봇의 핸드(기판 유지부)(RH)가 반입 반출구(2x)를 통해 유닛 하우징(2) 내의 대략 중앙의 위치에 기판(W)을 반입한다. 이 때, 핸드(RH)에 의해 유지되는 기판(W)은, 하측 척(11A) 및 상측 척(12A)과 하측 척(11B) 및 상측 척(12B) 사이에 위치한다.
다음에, 도 13에 굵은 실선의 화살표 a2로 나타내는 바와 같이, 하측 척(11A, 11B)의 복수의 지지편이 기판(W)의 하면 주연부의 하방에 위치하도록, 하측 척(11A, 11B)이 서로 가까워진다. 이 상태에서, 핸드(RH)가 하강하여, 반입 반출구(2x)로부터 퇴출된다. 그에 의해, 핸드(RH)에 유지된 기판(W)의 하면 주연부의 복수의 부분이, 하측 척(11A, 11B)의 복수의 지지편에 의해 지지된다. 핸드(RH)의 퇴출 후, 셔터(91)는 반입 반출구(2x)를 폐색한다.
다음에, 도 14에 굵은 실선의 화살표 a3로 나타내는 바와 같이, 상측 척(12A, 12B)의 복수의 유지편이 기판(W)의 외주 단부에 맞닿도록, 상측 척(12A, 12B)이 서로 가까워진다. 상측 척(12A, 12B)의 복수의 유지편이 기판(W)의 외주 단부의 복수의 부분에 맞닿음으로써, 하측 척(11A, 11B)에 의해 지지된 기판(W)이 상측 척(12A, 12B)에 의해 더 유지된다. 이와 같이 하여, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 의해 유지되는 기판(W)의 중심은, 평면으로 볼 때 평면 기준 위치 rp와 겹지거나 거의 겹친다. 또, 도 14에 굵은 실선의 화살표 a4로 나타내는 바와 같이, 흡착 유지부(21)가 평면 기준 위치 rp로부터 소정 거리 어긋남과 더불어 하면 브러시(51)의 중심이 평면 기준 위치 rp에 위치하도록, 가동 받침대(32)가 제1의 수평 위치에서 전방으로 이동한다. 이 때, 저면부(2a) 상에 위치하는 가동 받침대(32)의 위치를 제2의 수평 위치라고 부른다.
다음에, 도 15에 굵은 실선의 화살표 a5로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 접촉면이 기판(W)의 하면 중앙부에 접촉하도록, 하면 브러시 승강부(54)에 의해 지지된 하면 브러시 지지부(59)가 상승한다. 하면 브러시 지지부(59)가 상승하기 직전에는, 하면 세정 장치(50)의 하면 브러시(51)에 상방을 향하여 가해지는 힘이, 제1의 힘 f1로부터 제2의 힘 f2로 변경된다. 그에 의해, 하면 브러시(51)가 하면 세정 압압력으로 기판(W)의 하면에 눌러진다. 또, 도 15에 굵은 실선의 화살표 a6로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)가 상하 방향의 축의 둘레로 회전(자전)한다. 그에 의해, 기판(W)의 하면 중앙부에 부착되는 오염 물질이 하면 브러시(51)에 의해 물리적으로 박리된다.
도 15의 하단에는, 하면 브러시(51)가 기판(W)의 하면에 접촉하는 부분의 확대 측면도가 둥근 테두리 내에 나타내어진다. 그 둥근 테두리 내에 나타내어지는 바와 같이, 하면 브러시(51)가 기판(W)에 접촉하는 상태에서, 액 노즐(52) 및 기체 분출부(53)는, 기판(W)의 하면에 근접하는 위치에 유지된다. 이 때, 액 노즐(52)은, 흰색 화살표 a51로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 근방의 위치에서 기판(W)의 하면을 향하여 세정액을 토출한다. 이에 의해, 액 노즐(52)로부터 기판(W)의 하면에 공급된 세정액이 하면 브러시(51)와 기판(W)의 접촉부에 인도됨으로써, 하면 브러시(51)에 의해 기판(W)의 이면으로부터 제거된 오염 물질이 세정액에 의해 씻겨 나간다. 이와 같이, 하면 세정 장치(50)에 있어서는, 액 노즐(52)이 하면 브러시(51)와 더불어 하면 브러시 지지부(59)에 설치되어 있다. 그에 의해, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정 부분에 효율적으로 세정액을 공급할 수 있다. 따라서, 세정액의 소비량이 저감됨과 더불어 세정액의 과잉한 비산이 억제된다.
또한, 기판(W)의 하면을 세정할 때의 하면 브러시(51)의 회전 속도는, 액 노즐(52)로부터 기판(W)의 하면에 공급되는 세정액이 하면 브러시(51)의 측방에 비산하지 않는 정도의 속도에 유지된다.
여기서, 하면 브러시 지지부(59)의 상면(59u)은, 흡착 유지부(21)로부터 멀어지는 방향에 있어서 비스듬한 하방으로 경사져 있다. 이 경우, 기판(W)의 하면으로부터 오염 물질을 포함하는 세정액이 하면 브러시 지지부(59) 상에 낙하하는 경우에, 상면(59u)에 의해서 받아들여진 세정액이 흡착 유지부(21)로부터 멀어지는 방향으로 인도된다.
또, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정 시에는, 기체 분출부(53)가, 도 15의 둥근 테두리 내에 흰색 화살표 a52로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)와 흡착 유지부(21) 사이의 위치에서 기판(W)의 하면을 향하여 기체를 분사한다. 본 실시형태에 있어서는, 기체 분출부(53)는, 기체 분사구가 X방향으로 연장되도록 하면 브러시 지지부(59) 상에 장착되어 있다. 이 경우, 기체 분출부(53)로부터 기판(W)의 하면에 기체가 분사될 때에는, 하면 브러시(51)와 흡착 유지부(21) 사이에서 X방향으로 연장되는 띠 형상의 기체 커튼이 형성된다. 그에 의해, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정 시에, 오염 물질을 포함하는 세정액이 흡착 유지부(21)를 향하여 비산하는 것이 방지된다. 따라서, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정 시에, 오염 물질을 포함하는 세정액이 흡착 유지부(21)에 부착되는 것이 방지되어, 흡착 유지부(21)의 흡착면이 청정하게 유지된다.
또한, 도 15의 예에 있어서는, 기체 분출부(53)는, 흰색 화살표 a52로 나타내는 바와 같이, 기체 분출부(53)로부터 하면 브러시(51)를 향하여 비스듬한 상방으로 기체를 분사하는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 기체 분출부(53)는, 기체 분출부(53)로부터 기판(W)의 하면을 향하여 Z방향을 따르도록 기체를 분사해도 된다.
다음에, 도 15의 상태에서, 기판(W)의 하면 중앙부의 세정이 완료되면, 하면 브러시(51)의 회전이 정지되고, 하면 브러시(51)의 접촉면이 기판(W)으로부터 소정 거리(0mm보다 크고 10mm 이하, 예를 들면 5mm 정도) 이격되도록, 하면 브러시 지지부(59)가 하강한다. 이 때, 하면 브러시(51)에 상방을 향하여 가해지는 힘이, 제2의 힘 f2로부터 제1의 힘 f1로 변경된다. 또, 액 노즐(52)로부터 기판(W)에 대한 세정액의 토출이 정지된다. 이 때, 기체 분출부(53)로부터 기판(W)에 대한 기체의 분사는 계속된다.
그 후, 도 16에 굵은 실선의 화살표 a7로 나타내는 바와 같이, 흡착 유지부(21)가 평면 기준 위치 rp에 위치하도록, 가동 받침대(32)가 후방으로 이동한다. 즉, 가동 받침대(32)는, 제2의 수평 위치로부터 제1의 수평 위치로 이동한다. 이 때, 기체 분출부(53)로부터 기판(W)에 대한 기체의 분사가 계속됨으로써, 기판(W)의 하면 중앙부가 기체 커튼에 의해 순차적으로 건조된다.
다음에, 도 17에 굵은 실선의 화살표 a8로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 접촉면이 흡착 유지부(21)의 흡착면(상단부)보다 하방에 위치하도록, 하면 브러시 지지부(59)가 하강한다. 또, 도 17에 굵은 실선의 화살표 a9로 나타내는 바와 같이, 상측 척(12A, 12B)의 복수의 유지편이 기판(W)의 외주 단부로부터 이격되도록, 상측 척(12A, 12B)이 서로 멀어진다. 이 때, 기판(W)은, 하측 척(11A, 11B)에 의해 지지된 상태가 된다.
그 후, 도 17에 굵은 실선의 화살표 a10로 나타내는 바와 같이, 복수의 지지 핀(41)의 상단부가 하측 척(11A, 11B)보다 약간 상방에 위치하도록, 핀 연결 부재(42)가 상승한다. 그에 의해, 하측 척(11A, 11B)에 의해 지지된 기판(W)이, 복수의 지지 핀(41)에 의해 수취된다.
다음에, 도 18에 굵은 실선의 화살표 a11로 나타내는 바와 같이, 하측 척(11A, 11B)이 서로 멀어진다. 이 때, 하측 척(11A, 11B)은, 평면으로 볼 때 복수의 지지 핀(41)에 의해 지지되는 기판(W)과 겹쳐지지 않는 위치까지 이동한다. 그에 의해, 상측 유지 장치(10A, 10B)는, 더불어 초기 상태로 돌아온다.
다음에, 도 19에 굵은 실선의 화살표 a12로 나타내는 바와 같이, 복수의 지지 핀(41)의 상단부가 흡착 유지부(21)보다 하방에 위치하도록, 핀 연결 부재(42)가 하강한다. 그에 의해, 복수의 지지 핀(41) 상에 지지된 기판(W)이, 흡착 유지부(21)에 의해 수취된다. 이 상태에서, 흡착 유지부(21)는, 기판(W)의 하면 중앙부를 흡착 유지한다. 이와 같이 하여, 하측 유지 장치(20)에 의해 흡착 유지되는 기판(W)의 중심은, 평면으로 볼 때 평면 기준 위치 rp과 겹쳐지거나 거의 겹친다. 핀 연결 부재(42)의 하강과 동시이거나 또는 핀 연결 부재(42)의 하강 완료 후, 도 19에 굵은 실선의 화살표 a13로 나타내는 바와 같이, 컵(61)이 하측 컵 위치에서 상측 컵 위치까지 상승한다.
다음에, 도 20에 굵은 실선의 화살표 a14로 나타내는 바와 같이, 흡착 유지부(21)가 상하 방향의 축(흡착 유지 구동부(22)의 회전축의 축심)의 둘레로 회전한다. 그에 의해, 흡착 유지부(21)에 흡착 유지된 기판(W)이 수평 자세로 회전한다.
다음에, 회전하는 기판(W)의 상면을 향하여 도 1의 액 토출 노즐(85)로부터 세정액이 토출된다. 또한, 도 20에서는, 액 토출 노즐(85)의 도시를 생략하고 있다. 또, 상면 세정 장치(80)의 회전 지지축(81)이 회전하고, 하강한다. 그에 의해, 도 20에 굵은 실선의 화살표 a15로 나타내는 바와 같이, 상면 브러시(83)가 기판(W)의 중앙부 상방의 위치까지 이동하고, 기판(W)의 상면 중앙부에 상면 세정 압압력으로 눌러진다. 이 회전 지지축(81)의 회전 전에는, 상면 브러시(83)에 상방을 향하여 가해지는 힘이, 제3의 힘 f3으로부터 제4의 힘 f4로 변경된다.
또, 도 20에 굵은 실선의 화살표 a16로 나타내는 바와 같이, 상면 브러시(83)가 기판(W)의 외주 단부의 위치까지 이동한 후, 초기 상태의 위치까지 돌아온다. 이와 같이 하여, 기판(W)의 상면이 상면 브러시(83)에 의해 물리적으로 세정된다. 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 세정 후, 상면 브러시(83)에 상방을 향하여 가해지는 힘이, 제4의 힘 f4로부터 제3의 힘 f3으로 변경된다.
다음에, 상면 세정 장치(70)의 회전 지지축(71)이 회전하고, 하강한다. 그에 의해, 도 21에 굵은 실선의 화살표 a17로 나타내는 바와 같이, 스프레이 노즐(73)이 기판(W)의 상방의 위치까지 이동하고, 스프레이 노즐(73)과 기판(W) 사이의 거리가 미리 정해진 거리가 되도록 하강한다. 이 상태에서, 스프레이 노즐(73)은, 기판(W)의 상면에 세정액과 기체의 혼합 유체를 분사한다. 또, 회전 지지축(71)이 회전한다. 그에 의해, 도 21에 굵은 실선의 화살표 a18로 나타내는 바와 같이, 스프레이 노즐(73)이 회전하는 기판(W)의 상방의 위치에서 이동한다. 기판(W)의 상면 전체에 혼합 유체가 분사됨으로써, 상면 브러시(83)에 의한 세정 후의 기판(W)의 상면 전체가 재차 세정된다.
스프레이 노즐(73)에 의한 기판(W)의 상면의 세정 시에는, 하면 브러시(51)의 접촉면이 기판(W)의 하면 외측 영역에 접촉하도록, 하면 브러시 지지부(59)가 상승한다. 하면 브러시 지지부(59)가 상승하기 직전에는, 하면 세정 장치(50)의 하면 브러시(51)에 상방을 향하여 가해지는 힘이, 제1의 힘 f1로부터 제2의 힘 f2로 변경된다. 또, 도 21에 굵은 실선의 화살표 a19로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)가 상하 방향의 축의 둘레로 회전(자전)한다. 또한, 액 노즐(52)은 기판(W)의 하면을 향하여 세정액을 토출하고, 기체 분출부(53)는 기판(W)의 하면을 향하여 기체를 분사한다. 이 상태에서, 또한 도 21에 굵은 실선의 화살표 a20로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시 이동부(55)가 가동 받침대(32) 상에서 접근 위치와 이격 위치 사이를 진퇴 동작한다. 그에 의해, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지되어 회전되는 기판(W)의 하면 외측 영역이 전체에 걸쳐서 하면 브러시(51)에 의해 세정된다. 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 후, 하면 브러시(51)는 기판(W)으로부터 이격되도록 하강한다. 이 때, 하면 브러시(51)에 상방을 향하여 가해지는 힘이, 제2의 힘 f2로부터 제1의 힘 f1로 변경된다.
또한, 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정은, 스프레이 노즐(73)에 의한 기판(W)의 상면의 세정 시를 대신하여, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 상면의 세정 시에 행해져도 된다.
상기한 바와 같이, 기판(W)의 상면 및 하면 외측 영역의 세정이 완료되면, 상면 브러시(83), 스프레이 노즐(73) 및 하면 브러시(51)는, 초기 상태의 위치에서 유지된다. 이 상태에서, 흡착 유지부(21)가 고속으로 회전함으로써, 기판(W)에 부착되는 세정액이 떨쳐내어져, 기판(W)의 전체가 건조된다.
다음에, 도 22에 굵은 실선의 화살표 a21로 나타내는 바와 같이, 컵(61)이 상측 컵 위치에서 하측 컵 위치까지 하강한다. 또, 새로운 기판(W)이 유닛 하우징(2) 내에 반입되는 것에 대비하여, 도 22에 굵은 실선의 화살표 a22로 나타내는 바와 같이, 새로운 기판(W)을 지지 가능한 위치까지 하측 척(11A, 11B)이 서로 가까워진다.
마지막으로, 기판 세정 장치(1)의 유닛 하우징(2) 내로부터 기판(W)이 반출된다. 구체적으로는, 기판(W)의 반출 직전에 셔터(91)가 반입 반출구(2x)를 개방한다. 그 후, 도 23에 굵은 실선의 화살표 a23로 나타내는 바와 같이, 도시하지 않은 기판 반송 로봇의 핸드(기판 유지부)(RH)가 반입 반출구(2x)를 통해 유닛 하우징(2) 내에 진입한다. 계속해서, 핸드(RH)는, 흡착 유지부(21) 상의 기판(W)을 수취하여, 반입 반출구(2x)로부터 퇴출한다. 핸드(RH)의 퇴출 후, 셔터(91)는 반입 반출구(2x)를 폐색한다.
[5] 효과
(1) 상기의 하면 세정 장치(50)에 있어서는, 대기 시에 에어 실린더(520)가 상방으로 향하는 제1의 힘 f1을 하면 브러시(51)에 가한다. 한편, 세정 시에 에어 실린더(520)가 상방으로 향하는 제2의 힘 f2를 하면 브러시(51)에 가한다. 따라서, 제1의 힘 f1과 제2의 힘 f2의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 에어 실린더(520)의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판(W)의 하면을 세정하는 처리의 스루풋이 향상된다.
(2) 상기의 상면 세정 장치(80)에 있어서는, 대기 시에 에어 실린더(820)가 상방으로 향하는 제3의 힘 f3을 상면 브러시(83)에 가한다. 한편, 세정 시에 에어 실린더(820)가 상방으로 향하는 제4의 힘 f4를 상면 브러시(83)에 가한다. 따라서, 제3의 힘 f3과 제4의 힘 f4의 차분을 작게 함으로써, 대기 상태로부터 세정 상태로의 전환 시에, 에어 실린더(820)의 제어에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그에 의해, 기판(W)의 상면을 세정하는 처리의 스루풋이 향상된다.
(3) 상기의 하면 세정 장치(50)에 있어서는, 에어 실린더(520)는, 하면 브러시 유지 부재(512) 중 양 단부를 제외한 부분을 지지한다. 이 경우, 에어 실린더(520)에 의한 하면 브러시 유지 부재(512)의 지지 상태는, 에어 실린더(520)가 하면 브러시 유지 부재(512)의 양 단부 중 어느 하나를 지지하는 경우에 비해 안정적이다. 그에 의해, 기판(W)의 세정 시에, 하면 브러시(51)를 하면 세정 압압력으로 기판(W)의 하면에 안정적으로 누르는 것이 가능해진다. 또, 하면 브러시 유지 부재(512)의 양 단부의 근방에 에어 실린더(520)를 설치할 필요가 없으므로, 하면 브러시(51) 주변의 구조가 대형화되는 것이 억제된다. 따라서, 하면 브러시(51) 주변의 구성의 대형화를 억제하면서, 기판(W)의 하면을 적절히 세정하는 것이 가능해진다.
(4) 상기의 상면 세정 장치(80)에 있어서는, 에어 실린더(820)는, 상면 브러시 유지 부재(812) 중 양 단부를 제외한 부분을 지지한다. 이 경우, 에어 실린더(820)에 의한 상면 브러시 유지 부재(812)의 지지 상태는, 에어 실린더(820)가 상면 브러시 유지 부재(812)의 양 단부 중 어느 하나를 지지하는 경우에 비해 안정된다. 그에 의해, 기판(W)의 세정 시에, 상면 브러시(83)를 상면 세정 압압력으로 기판(W)의 상면에 안정적으로 누르는 것이 가능해진다. 또, 상면 브러시 유지 부재(812)의 양 단부의 근방에 에어 실린더(820)를 설치할 필요가 없으므로, 상면 브러시(83)의 주변의 구조가 대형화되는 것이 억제된다. 따라서, 상면 브러시(83) 주변의 구성의 대형화를 억제하면서, 기판(W)의 상면을 적절히 세정하는 것이 가능해진다.
[6] 다른 실시형태
(1) 상기 실시형태에 따른 하면 세정 장치(50)의 하면 브러시 동작부(55a)에는, 하면 브러시(51)에 상방으로 향하는 힘을 가하는 구성으로서 에어 실린더(520)가 설치되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 하면 브러시 동작부(55a)에는, 에어 실린더(520)를 대신하여, 유체 실린더로서 예를 들면 오일 실린더가 설치되어도 된다. 이 경우, 하면 브러시 동작부(55a)에는, 전공 레귤레이터(521)를 대신하여 오일 액압 공급 장치가 설치된다. 오일 액압 공급 장치는, 오일 실린더에 부여되는 오일의 액압을 조정함으로써, 오일 실린더에 있어서 발생되는 힘을 제어한다.
또, 상기 실시형태에 따른 상면 세정 장치(80)의 상면 브러시 동작부(86)에는, 상면 브러시(83)에 상방으로 향하는 힘을 가하는 구성으로서 에어 실린더(820)가 설치되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상면 브러시 동작부(86)에는, 에어 실린더(820)를 대신하여, 유체 실린더로서 예를 들면 오일 실린더가 설치되어도 된다. 이 경우, 상면 브러시 동작부(86)에는, 전공 레귤레이터(821)를 대신하여 오일 액압 공급 장치가 설치된다.
(2) 상기 실시형태에 따른 하면 세정 장치(50)의 하면 브러시 동작부(55a)에는, 하중 센서(550) 및 하강 검출부(560)가 설치되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 하면 브러시 동작부(55a)에는, 하중 센서(550) 및 하강 검출부(560)가 설치되지 않아도 된다. 또, 상기 실시형태에 따른 상면 세정 장치(80)의 상면 브러시 동작부(86)에는, 하중 센서(850)가 설치되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상면 브러시 동작부(86)에는, 하중 센서(850)가 설치되지 않아도 된다.
(3) 상기 실시형태에 따른 하면 세정 장치(50)의 하면 브러시 동작부(55a)에는, 하면 브러시(51)를 회전시키는 회전력 전달 기구(513) 및 모터(514)가 설치되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 하면 브러시 동작부(55a)에는, 회전력 전달 기구(513) 및 모터(514)가 설치되지 않아도 된다. 또, 상기 실시형태에 따른 상면 세정 장치(80)의 상면 브러시 동작부(86)에는, 상면 브러시(83)를 회전시키는 회전력 전달 기구(813) 및 모터(814)가 설치되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상면 브러시 동작부(86)에는, 회전력 전달 기구(813) 및 모터(814)가 설치되지 않아도 된다.
(4) 상기 실시형태에 따른 기판 세정 장치(1)는, 하면 세정 장치(50) 및 상면 세정 장치(80) 중 어느 한 쪽을 구비하면 된다. 또, 기판 세정 장치(1)에 상면 세정 장치(70)는 설치되지 않아도 된다. 이 경우, 기판 세정 장치(1)가, 기판(W)의 상면 또는 하면을 세정하기 위한 구성으로서, 하면 세정 장치(50) 및 상면 세정 장치(80) 중 어느 한쪽만을 구비함으로써, 기판 세정 장치(1)의 소형화 및 부품 개수의 저감이 실현된다.
(5) 상기 실시형태에 따른 기판 세정 장치(1)는, 하측 유지 장치(20)에 의해 유지되어 회전하는 기판(W)의 외주 단부를 세정하는 구성을 가져도 된다. 이 경우, 기판 세정 장치(1)에 있어서, 기판(W)의 상면, 하면 및 외주 단부의 전체를 세정할 수 있다.
(6) 상기 실시형태에 따른 기판 세정 장치(1)에 있어서는, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 의해 유지된 기판(W)의 하면 중앙부의 세정 시에, 액 노즐(52)로부터 기판(W)의 하면에 세정액이 공급되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 기판(W)의 하면 중앙부의 세정 시에 액 노즐(52)로부터 기판(W)의 하면에 세정액을 공급하는 대신에, 기판(W)의 하면 중앙부의 세정 전에, 일정량의 세정액이 함침되도록 액 노즐(52)로부터 하면 브러시(51)에 세정액이 공급되어도 된다. 이 경우, 기판(W)의 하면 중앙부의 세정 시에 세정액이 비산하는 것을 방지할 수 있다.
(7) 상기 실시형태에 따른 기판 세정 장치(1)에 있어서는, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 상면의 세정 시에, 액 토출 노즐(85)로부터 기판(W)의 상면에 세정액이 공급되는데, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 대기 상태에 있는 상면 브러시(83)에 대향하도록 액 토출 노즐(85)를 배치함으로써, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 상면의 세정 전에 일정량의 세정액이 함침되도록 액 토출 노즐(85)로부터 상면 브러시(83)에 세정액이 공급되어도 된다.
(8) 상기 실시형태에 따른 기판 세정 장치(1)에 있어서는, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 의해 기판(W)이 유지된 상태에서 기판(W)의 하면 중앙부가 하면 브러시(51)에 의해 세정된다. 또, 하측 유지 장치(20)에 의해 기판(W)이 유지된 상태에서 기판(W)의 하면 외측 영역이 하면 브러시(51)에 의해 세정된다. 또한, 하측 유지 장치(20)에 의해 기판(W)이 유지된 상태에서 기판(W)의 상면 전체가 상면 브러시(83)에 의해 세정된다.
여기서, 기판(W)의 상면 중 하면 중앙부에 대응하는 부분(하면 중앙부의 반대 측의 부분)을 상면 중앙부라고 부르고, 기판(W)의 상면 중 하면 외측 영역에 대응하는 부분(하면 외측 영역의 반대 측의 부분)을 상면 외측 영역이라고 부른다.
상기의 예에 한정되지 않고, 기판 세정 장치(1)에 있어서는, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 의해 기판(W)이 유지된 상태에서, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면 중앙부의 세정과, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 상면 중앙부의 세정이 동시에 행해져도 된다. 또, 하측 유지 장치(20)에 의해 기판(W)이 유지된 상태에서, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정과, 상면 브러시(83)에 의한 기판(W)의 상면 외측 영역의 세정이 동시에 행해져도 된다.
이들의 경우, 기판(W)의 하면 중앙부 및 상면 중앙부의 세정 시에, 기판(W)의 중앙부가 하면 브러시(51) 및 상면 브러시(83)에 의해 사이에 끼워진다. 또, 기판(W)의 하면 외측 영역 및 상면 외측 영역의 세정 시에, 기판(W)의 주연부가 하면 브러시(51) 및 상면 브러시(83)에 의해 사이에 끼워진다. 그에 의해, 기판(W)의 각 부에 가해지는 하면 세정 압압력과 상면 세정 압압력이 상쇄되므로, 하면 브러시(51) 및 상면 브러시(83)로부터 기판(W)에 가해지는 압압력에 의해 기판(W)이 변형되는 것이 방지된다.
(9) 상기 실시형태에 따른 하면 브러시(51) 및 상면 브러시(83)는 기본적으로 동일한 구성을 갖는데, 하면 브러시(51) 및 상면 브러시(83)는 서로 상이한 구성을 가져도 된다. 예를 들면, 하면 브러시(51)의 접촉면과 상면 브러시(83)의 접촉면은, 형상이 상이해도 되고, 크기가 상이해도 된다.
[7] 청구항의 각 구성 요소와 실시형태의 각 요소의 대응 관계
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시형태의 각 요소의 대응의 예에 대해 설명한다. 상기 실시형태에서는, 흡착 유지부(21) 및 상측 유지 장치(10A, 10B)가 기판 유지부의 예이며, 하면 브러시(51)(또는 상면 브러시(83))가 제1의 세정구 및 브러시의 예이며, 에어 실린더(520)(또는 에어 실린더(820))가 제1의 유체 실린더의 예이며, 전공 레귤레이터(521)(또는 전공 레귤레이터(821))가 제1의 실린더 구동부의 예이며, 제1의 힘 f1(또는 제3의 힘 f3)이 제1의 힘의 예이며, 제2의 힘 f2(또는 제4의 힘 f4)가 제2의 힘의 예이며, 기판 세정 장치(1)가 기판 세정 장치의 예이다.
또, 하면 브러시 유지 부재(512)(또는 상면 브러시 유지 부재(812))가 제1의 세정구 유지부의 예이며, 하면 브러시 지지부(59)(또는 상면 브러시 지지부(82))가 지지 부재 및 케이싱 부재의 예이며, 하중 센서(550)(또는 하중 센서(850))가 하중 센서의 예이며, 하중 센서(550), 하강 검출부(560) 및 제어부(9)를 포함하는 구성군(또는 하중 센서(850) 및 제어부(9)를 포함하는 구성군)이 이상 검출부의 예이다.
또, 상면 브러시(83)(또는 하면 브러시(51))가 제2의 세정구의 예이며, 에어 실린더(820)(또는 에어 실린더(520))가 제2의 유체 실린더의 예이며, 전공 레귤레이터(821)(또는 전공 레귤레이터(521))가 제2의 실린더 구동부의 예이며, 제3의 힘 f3(또는 제1의 힘 f1)이 제3의 힘의 예이며, 제4의 힘 f4(또는 제2의 힘 f2)가 제4의 힘의 예이다.
또한, 하면 브러시(51) 및 상면 브러시(83)가 세정구의 예이며, 하면 브러시 유지 부재(512) 및 상면 브러시 유지 부재(812)가 세정구 유지부의 예이며, 에어 실린더(520, 820)가 유체 실린더의 예이며, 전공 레귤레이터(521, 821)가 실린더 구동부의 예이다.
청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용하는 것도 가능하다.

Claims (15)

  1. 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 일면에 접촉 가능하게 설치된 제1의 세정구와,
    상기 제1의 세정구에 상방으로의 힘을 가하는 제1의 유체 실린더와,
    상기 제1의 유체 실린더를 구동하는 제1의 실린더 구동부를 구비하고,
    상기 제1의 실린더 구동부는, 대기 시에, 상방으로 향하는 제1의 힘을 상기 제1의 세정구에 가하도록 상기 제1의 유체 실린더를 구동하고, 기판의 상기 일면의 세정 시에, 상기 제1의 세정구가 기판의 상기 일면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 상기 제1의 힘과는 상이한 제2의 힘을 상기 제1의 세정구에 가함으로써 상기 제1의 세정구가 미리 정해진 힘으로 상기 일면을 압압(押壓)하도록 상기 제1의 유체 실린더를 구동하는, 기판 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1의 힘은, 상기 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 상기 제1의 힘을 상기 제1의 세정구에 가할 때에, 상기 제1의 세정구 중 적어도 일부의 중량이 상쇄되도록 정해지는, 기판 세정 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1의 세정구를 유지하는 제1의 세정구 유지부를 더 구비하고,
    상기 제1의 유체 실린더는, 상방으로 향하는 상기 제1 또는 제2의 힘을, 상기 제1의 세정구 유지부를 통해 상기 제1의 세정구에 가하는, 기판 세정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1의 유체 실린더를 지지하는 지지 부재와,
    상기 지지 부재를 적어도 상하 방향으로 이동시키는 것이 가능하게 구성되고, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 대해서 상기 제1의 세정구가 접촉하는 접촉 위치와, 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 대해서 상기 제1의 세정구가 이격되는 대기 위치 사이에서 상기 지지 부재를 이동시키는 지지 부재 이동부를 더 구비하는, 기판 세정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지지 부재는, 상기 제1의 유체 실린더 및 상기 제1의 세정구 유지부를 수용하도록 형성된 케이싱 부재로 이루어지고,
    상기 제1의 세정구의 적어도 일부는, 상기 케이싱 부재의 외부에 위치하도록 상기 제1의 세정구 유지부에 의해 유지된, 기판 세정 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1의 유체 실린더로부터 상기 제1의 세정구에 상방을 향하여 가해지는 힘을 검출하는 하중 센서를 더 구비하고,
    상기 제1의 실린더 구동부는, 상기 하중 센서의 출력에 의거하여 상기 제1의 유체 실린더가 상기 제1의 세정구에 가하는 힘을 조정하는, 기판 세정 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1의 세정구는,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 대향함과 더불어 기판의 상기 일면에 접촉 가능한 접촉면을 갖는 브러시를 포함하고,
    평면에서 볼 때, 상기 브러시의 상기 접촉면 중 가장 이격된 2점 간의 길이는, 기판의 직경의 1/3보다 큰, 기판 세정 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    기판의 상기 일면의 세정 시에, 상기 일면에 상기 제1의 세정구가 접촉하고 있지 않은 것을 검출하는 이상 검출부를 더 구비하는, 기판 세정 장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 타면에 접촉 가능하게 설치된 제2의 세정구와,
    상기 제2의 세정구에 상방으로의 힘을 가하는 제2의 유체 실린더와,
    상기 제2의 유체 실린더를 구동하는 제2의 실린더 구동부를 더 구비하고,
    상기 제2의 실린더 구동부는, 대기 시에, 상방으로 향하는 제3의 힘을 상기 제2의 세정구에 가하도록 상기 제2의 유체 실린더를 구동하고, 기판의 상기 타면의 세정 시에, 상기 제2의 세정구가 기판의 상기 타면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 상기 제3의 힘과는 상이한 제4의 힘을 상기 제2의 세정구에 가함으로써 상기 제2의 세정구가 미리 정해진 힘으로 상기 타면을 압압하도록 상기 제1의 유체 실린더를 구동하는, 기판 세정 장치.
  10. 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 일면에 접촉함으로써 상기 일면을 세정 가능하게 구성된 세정구와,
    제1의 단부 및 제2의 단부를 가짐과 더불어, 상기 제1의 단부에 상기 세정구를 유지하는 세정구 유지부와,
    상기 세정구 유지부를 지지함과 더불어, 상기 세정구 유지부에 의해 유지된 상기 세정구가 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면을 압압하도록 상기 세정구 유지부에 상방으로의 힘을 가하는 유체 실린더와,
    상기 유체 실린더를 구동하는 실린더 구동부를 구비하고,
    상기 유체 실린더는, 상기 세정구 유지부 중 상기 제1의 단부와 상기 제2의 단부 사이의 부분을 지지하는, 기판 세정 장치.
  11. 기판 유지부에 의해 기판을 수평 자세로 유지하는 단계와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 일면을 세정하기 위한 제1의 세정구를 대기시키는 단계와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 일면에 상기 제1의 세정구를 접촉시킴으로써 상기 일면을 세정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1의 세정구를 대기시키는 단계는, 상방으로 향하는 제1의 힘을 상기 제1의 세정구에 가하도록 제1의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함하고,
    상기 기판의 상기 일면을 세정하는 단계는, 상기 제1의 세정구가 기판의 상기 일면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 상기 제1의 힘과는 상이한 제2의 힘을 상기 제1의 세정구에 가함으로써 상기 제1의 세정구가 미리 정해진 힘으로 상기 일면을 압압하도록 상기 제1의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함하는, 기판 세정 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1의 힘은, 상기 제1의 유체 실린더가 상방으로 향하는 상기 제1의 힘을 상기 제1의 세정구에 가할 때에, 상기 제1의 세정구 중 적어도 일부의 중량이 상쇄되도록 정해지는, 기판 세정 방법.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 제1의 유체 실린더로부터 상기 제1의 세정구에 상방을 향하여 가해지는 힘을 하중 센서에 의해 검출하는 단계와,
    상기 하중 센서의 출력에 의거하여 상기 제1의 유체 실린더가 상기 제1의 세정구에 가하는 힘을 조정하는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
  14. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 기판의 상기 일면을 세정하는 단계는, 상기 일면에 상기 제1의 세정구가 접촉하고 있지 않은 것을 검출하는 것을 포함하는, 기판 세정 방법.
  15. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상면 및 하면 중 타면을 세정하기 위한 제2의 세정구를 대기시키는 단계와,
    상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판의 상기 타면에 상기 제2의 세정구를 접촉시킴으로써 상기 타면을 세정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2의 세정구를 대기시키는 단계는, 상방으로 향하는 제3의 힘을 상기 제2의 세정구에 가하도록 제2의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함하고,
    상기 기판의 상기 타면을 세정하는 단계는, 상기 제2의 세정구가 기판의 상기 일면에 접촉한 상태에서, 상방으로 향하고 또한 상기 제3의 힘과는 상이한 제4의 힘을 상기 제2의 세정구에 가함으로써 상기 제2의 세정구가 미리 정해진 힘으로 상기 타면을 압압하도록 상기 제2의 유체 실린더를 구동하는 것을 포함하는, 기판 세정 방법.
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