KR20080096394A - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기판처리장치(基板處理裝置)는, 기판의 주연부(周緣部)에 대한 세정처리를 위한 기판처리장치이다. 이 기판처리장치는, 기판을 파지하는 기판파지기구와, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 표면에 수직인 종방향에 대해 경사지는 세정면(洗淨面)을 가지는 브러시와, 상기 브러시를 상기 종방향 및 이것과 직교하는 횡방향으로 이동시키기 위한 브러시이동기구와, 상기 브러시에 대해 상기 종방향으로 가해지는 하중을 검출하기 위한 하중검출유닛과, 상기 하중검출유닛의 출력에 의거하여, 세정처리시에 상기 브러시가 배치되어야 할 처리시위치(處理時位置)로 상기 브러시를 안내할 때의 기준이 되는 기준위치(基準位置)에, 상기 브러시가 배치되었는지 아닌지를 판단하는 제1 판단유닛을 포함한다.

Description

기판처리장치{SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 기판의 주연부(周緣部)에 대한 세정처리를 위한 기판처리장치에 관한 것이다. 처리대상이 되는 기판에는, 예를 들면 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기(磁氣)디스크용 기판, 광자기(光磁氣)디스크용 기판, 포토마스크용 기판 등이 포함된다.
반도체 장치의 제조공정에서, 반도체 웨이퍼의 주연부(周緣部)의 오염이 반도체 웨이퍼의 처리 품질에 대해 무시할 수 없는 영향을 주는 경우가 있다. 예를 들면, 소위 뱃치 처리공정에서는, 복수 매의 반도체 웨이퍼가 연직자세(연직방향에 따른 자세)로 처리액 중에 침지(浸漬)된다. 그 때문에, 반도체 웨이퍼의 주연부에 오염물질이 부착해 있으면, 그 오염물질이 처리액 중을 부상(浮上)하여 반도체 웨이퍼의 표면의 디바이스 형성영역에 부착함으로써, 디바이스 형성영역의 오염을 일으킬 우려가 있다.
그 때문에, 최근에는 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판의 주연부의 세정에 대한 요구가 높아지고 있다.
기판의 주연부의 세정에 관한 선행기술로서, 예를 들면 일본특허공개 2003-197592호 공보에 제안되어 있는 장치를 예로 들 수 있다. 이 장치에는, 기판을 파지해서 회전하는 회전대(回轉臺)와, 기판의 단면(端面)을 세정하기 위한 원통 형상의 브러시가 구비되어 있다. 세정처리의 개시 전(前)은, 회전대로부터 떨어진 대기위치(待機位置)에 브러시가 배치되어 있다. 세정처리가 개시되면, 브러시는 대기위치로부터 회전대에 파지되어 있는 기판의 주단면(周端面)에 접촉하는 위치로 이동된다. 그리고, 기판의 단면에 브러시의 주면(周面)이 접촉한 상태에서, 그 기판을 파지하고 있는 회전대가 회전된다. 이로써, 기판의 단면과 브러시가 문질러져, 브러시에 의해 기판의 단면이 세정된다.
그런데, 이 제안에 관계된 장치에서는, 세정처리 시에 브러시가 기판의 단면에 접촉해 있다는 보증은 없다. 세정처리 시에, 브러시의 위치가 올바른 위치로부터 어긋나있다든지, 브러시를 파지하는 부재로부터 브러시가 탈락한다든지 하기 때문에, 브러시가 기판의 단면에 접촉해 있지 않은 사태도 생각할 수 있다. 이와 같은 상태에서는, 당연히 기판의 단면(주연부)을 세정할 수 없다.
본 발명의 목적은, 기판의 주연부를 확실하게 세정할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 하나의 국면에 관계되는 기판처리장치는, 기판의 주연부에 대한 세정처리를 위한 기판처리장치이다. 이 기판처리장치는, 기판을 파지하는 기판파지기구와, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 표면에 수직한 종방향에 대해 경사진 세정면(洗淨面)을 가지는 브러시와, 상기 브러시를 상기 종방향 및 이것과 직교하는 횡방향으로 이동시키기 위한 브러시이동기구와, 상기 브러시에 대해 상기 종방향으로 가해지는 하중을 검출하기 위한 하중검출유닛과, 상기 하중검출유닛의 출력에 의거해서 세정처리 시에 상기 브러시가 배치되어야 할 처리시위치(處理時位置)로 상기 브러시를 안내할 때의 기준이 되는 기준위치에 상기 브러시가 배치되었는지 아닌지를 판단하는 제1 판단유닛을 포함한다.
이 구성에 의하면, 브러시는, 기판파지기구에 파지된 기판의 표면에 수직한 종방향에 대해 경사진 세정면(洗淨面)을 가지고 있다. 그 때문에, 이 세정면이 기판의 표면(表面) 또는 이면(裏面)과 주단면(周端面)에 걸쳐 접촉하면, 이 접촉에 의한 기판의 표면 또는 이면으로부터의 반력(反力)을 브러시가 받으므로, 접촉 전후로 브러시에 대해 종방향으로 가해지는 하중이 변화한다. 따라서, 기준위치에 배치된 브러시가 기판파지기구에 파지된 기판과 접촉하도록, 그 기준위치가 설정되어 있으면, 브러시에 대해 종방향으로 가해지는 하중을 검출하기 위한 하중검출유닛의 출력에 의거해서, 브러시가 기준위치에 배치되었는지 아닌지를 판단할 수 있어, 기판의 주연부에 대한 브러시의 접촉을 검출할 수 있다.
기판의 주연부에 대한 브러시의 접촉을 검출할 수 있으므로, 기판의 주연부에 브러시가 확실하게 접촉한 상태로, 브러시에 의한 기판의 주연부의 세정을 실시할 수 있다. 이로써, 기판의 주연부를 확실히 세정할 수 있다.
상기 기준위치는, 상기 브러시가 해당 기준위치에 배치된 상태에서, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 표면 또는 이면과 주단면이 이루는 각부(角部)가 상기 세정면에 소정량만큼 파고들 수 있는 위치이어도 좋다.
이와 같은 위치에 기준위치가 설정되는 경우, 브러시가 기준위치에 배치되면, 기판의 표면 또는 이면과 주단면이 이루는 각부가 세정면에 소정량(바람직하게는, 하중검출유닛이 안정적으로 확실하게 하중을 검출할 수 있는 정도의 미소한 침입량)만큼 파고듦으로써, 브러시에 대해 종방향으로 가해지는 하중이 확실히 변화하므로, 하중검출유닛의 출력에 의거해서, 브러시가 기준위치에 배치되었는지 아닌지를 정확하게 판단할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 브러시가 상기 기판파지기구에 파지된 기판과 접촉해 있지 않은 상태에서, 상기 브러시에 소정의 초기하중(初期荷重)을 가하는 초기하중부가기구를 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 상기 제 1 판단유닛은, 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중의 상기 초기하중에 대한 변화량에 의거하여 상기 브러시가 상기 기준위치에 배치되었는지 아닌지를 판단해도 좋다.
예를 들면, 하중검출유닛이, 브러시에 일정한 하중 이상의 하중이 가해진 상태에서, 그 하중을 검출하는 구성으로 된 것인 경우, 브러시가 기판과 접촉하기 전에 초기하중을 브러시에 가해 줌으로써, 하중검출유닛에 의해, 브러시가 기판에 접촉함에 따르는 하중변화를, 그 접촉 직후부터 검출할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 브러시가 상기 처리시위치에 배치되어 있을 때에, 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 소정의 하중 범위 내인지 아닌지를 판단하는 제2 판단유닛을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
브러시가 처리시위치에 배치되어 있을 때, 즉 세정처리 중에 있어서, 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 소정의 하중 범위 내이면, 브러시가 기판에 대해 적당한 밀기 압력(押壓)으로 접촉해 있다고 판단할 수 있다. 한편, 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 소정의 하중 범위를 벗어나 있으면, 브러시가 기판에 대해 적당한 밀기 압력으로 접촉해 있지 않다고 판단할 수 있다. 그리고, 브러시가 기판에 대해 적당한 밀기 압력으로 접촉해 있지 않다고 판단된 경우에, 경보(警報)를 출력해서, 그 브러시의 접촉불량 상태를 작업자 등에게 인지하게 할 수 있고, 혹은, 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 소정의 하중 범위 내에 들어가도록, 브러시이동기구를 피드백 제어하여, 브러시 위치를 보정할 수도 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 브러시이동기구를 제어하여, 상기 브러시를 상기 기판파지기구에 파지된 기판을 향해 이동하게 함과 동시에, 상기 하중검출유닛의 출력을 감시하며, 상기 브러시가 해당 기판에 접촉함에 따라, 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 예정(豫定)된 문턱값을 넘었던 것에 응답하여, 그때의 상기 브러시 위치를 상기 기준위치로 설정하는 기준위치 설정유닛을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
브러시를 처리시위치까지 이동시키기 위해서는, 그 이동 시의 기준이 되는 기준위치를, 브러시이동기구를 제어하기 위한 제어부에 미리 교시(티칭)해 둘 필요가 있다. 이 티칭은, 종래, 작업자의 수작업에 의해 행해져 왔다. 즉, 작업자는, 브러시를 조금씩 이동시키면서, 눈으로 관찰하여, 그 브러시가 기판의 주단면에 접 촉해 있는지 아닌지를 확인한다. 그리고, 작업자는, 브러시가 기판의 주단면에 접촉한 것을 확인했을 때의 브러시의 위치를, 처리시위치로 브러시를 안내하기 위한 기준이 되는 기준위치로서 제어부에 입력한다. 그렇지만, 이와 같은 티칭 수법에서는, 작업자의 경험이나 기술력에 따라 기준위치에 차이가 생기며, 이에 따라 처리시위치에 차이가 생겨 버린다.
기판파지기구에 파지되어 있는 기판(처리대상 기판, 더미 기판)에 브러시가 접근하여, 브러시가 기판의 주연부에 접촉함으로써, 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 예정된 문턱값을 넘으면, 이때의 브러시 위치가 기준위치가 된다. 이로써, 종래의 기준위치 설정방법과는 달리, 작업자의 경험이나 기술력에 관계없이, 기준위치를 일정 위치로 설정할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 처리시위치에 배치된 상기 브러시에 대해 상기 종방향으로 가해지는 하중을 기억하는 하중기억장치와, 상기 브러시이동기구를 제어해, 상기 브러시를 상기 기준위치로부터 상기 처리시위치로 이동시켜, 상기 브러시가 상기 처리시위치에 배치되었을 때에 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중을, 상기 기준위치로부터 상기 처리시위치까지의 거리와 대응지워서, 상기 하중기억장치에 기억시키는 기억제어유닛을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 브러시가 처리시위치에 배치되었을 때, 그 브러시에 가해지는 하중이 검출되어, 이 검출된 하중이 기준위치로부터 처리시위치까지의 거리(밀어넣기량)와 대응지워져 하중기억장치에 자동적으로 격납된다. 따라서, 하중과 기준위치로부터 처리시위치까지의 거리와의 관계가 제어상 필요한 구성, 예를 들 면, 상기 제 2 판단유닛을 갖는 구성인 경우에, 그 관계를 작업자가 수동으로 입력할 필요가 없어, 작업자의 수고를 경감할 수 있다.
상기 처리시위치는, 상기 기준위치로부터의 거리가 서로 다른 복수의 위치에 설정되어 있어도 좋다. 이 경우, 상기 기판처리장치는 상기 처리시위치마다, 상기 기준위치로부터 상기 처리시위치까지의 거리(밀어넣기량)와, 해당 처리시위치에 상기 브러시가 배치되었을 때의 기판의 표면에 대한 상기 브러시의 접촉폭을 대응 지워서 기억하는 접촉폭기억장치를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 접촉폭기억장치를 구비하는 구성에서는, 작업자가 기판의 표면에 대한 브러시의 접촉폭을 레시피(세정처리를 위한 각종 조건)에 입력하면, 브러시이동기구를 제어하기 위한 제어부에 의해서, 그 접촉폭에 따른 밀어넣기량이 자동적으로 취득되고, 이 취득된 밀어넣기량에 의거해서 브러시이동기구가 제어된다. 그 결과, 브러시를 기판의 표면에 대해 작업자가 입력한 접촉폭으로 접촉하게 할 수 있다.
상기 세정면(洗淨面)은, 상기 종방향으로 뻗어 있는 중심축선 주위로 회전대칭(回轉對稱)인 형상을 갖고 있는 것이 바람직하다.
세정면이 종방향으로 뻗어 있는 중심축선 주위로 회전대칭인 형상을 갖고 있으므로, 기판의 주연부(周緣部)에 세정면을 접촉시킨 상태에서, 브러시를 중심축선 주위로 회전하게 할 수 있다. 그리고, 브러시를 회전하게 함으로써, 기판의 주연부를 문질러 닦을 수 있다. 그 결과, 기판의 주연부를 한층 양호하게 세정할 수 있다.
상기 세정면은, 상기 종방향의 일방측(一方側)을 향해서 좁아지는 형상으로 된 제1 부분과, 이 제1 부분의 상기 일방측의 단연(端緣)으로부터 상기 종방향의 상기 일방측을 향해서 넓어지는 형상으로 된 제2 부분을 구비하고 있는 것이 더 바람직하다.
이와 같은 제1 부분 및 제2 부분을 세정면에 가지는 구성에서는, 제1 부분을 기판의 표면의 주연(周緣)영역 및 주단면(周端面)에 접촉하게 할 수 있고, 또한 제2 부분을 기판의 이면(裏面)의 주연영역 및 주단면에 접촉하게 할 수 있다. 이로써, 기판의 양면의 주연영역 및 주단면을 세정할 수 있다.
본 발명에서의 상술한, 또는 더 다른 목적, 특징 및 효과는, 첨부도면을 참조하여 다음에 기술하는 실시형태의 설명에서 더 명확해진다.
본 발명에 의하면, 기판의 주연부(周緣部)를 확실하게 세정할 수 있는 기판처리장치를 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시형태를, 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 기판처리장치의 개략 구성을 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 기판처리장치 내부의 도해적인 측면도이다.
이 기판처리장치(1)는, 기판의 일례로서의 반도체 웨이퍼(이하, 단순히 「웨이퍼］라고 한다.)(W)를 1매씩 처리하는 매엽형(枚葉型)의 장치이다. 기판처리장치(1)는, 격벽으로 구획된 처리실(2) 내에, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 파지해서 회전시키기 위한 스핀척(3)과, 웨이퍼(W)의 표면(디바이스가 형성되는 쪽의 표면)에 처리액을 공급하기 위한 표면노즐(4)과, 웨이퍼(W)의 이면에 처리액을 공급하기 위한 이면노즐(5)과, 웨이퍼(W)의 주연부를 세정하기 위한 브러시기구(6)를 구비하고 있다.
웨이퍼(W)의 주연부(周緣部)란, 웨이퍼(W)의 표면(表面) 및 이면(裏面)의 각 주연영역(周緣領域)(13,14)(예컨대, 웨이퍼(W)의 주단연(周端緣)으로부터 폭 0.5∼5mm의 환상영역(環狀領域)) 및 주단면(周端面)(15)을 포함하는 부분을 말한다.
스핀척(3)은 진공흡착식 척이다. 이 스핀척(3)은, 거의 연직인 방향으로 뻗어 있는 스핀축(7)과, 이 스핀축(7)의 상단에 장착되어, 웨이퍼(W)를 거의 수평인 자세로 그 이면(하면)을 흡착하여 파지하는 흡착베이스(8)와, 스핀축(7)과 동축(同軸)으로 결합된 회전축을 갖는 스핀모터(9)를 구비하고 있다. 이로써, 웨이퍼(W)의 이면이 흡착베이스(8)에 흡착파지된 상태에서, 스핀모터(9)가 구동되면, 웨이퍼(W)가 스핀축(7)의 중심축선 주위로 회전한다.
표면노즐(4)에는, 처리액공급관(10)이 접속되어 있다. 이면노즐(5)에는, 처리액공급관(11)이 접속되어 있다. 이들 처리액공급관(10,11)에는, 처리액밸브(12)를 통해서, 도시하지 않은 처리액공급원으로부터의 처리액이 공급되도록 되어 있다. 표면노즐(4)은, 처리액공급관(10)을 통해 공급되는 처리액을, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W) 표면의 중앙을 향해 토출한다. 이면노즐(5)은, 처리액공급관(11)을 통해 공급되는 처리액을, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W)의 이면의 주단연(周端緣)과 흡착베이스(8)와의 사이를 향해 토출한다.
또한, 처리액으로서는, 순수(純水)가 이용된다. 순수에 한정하지 않고, 탄산수, 이온수, 오존수, 환원수(수소수) 또는 자기수(磁氣水) 등과 같은 기능수를 처리액으로서 이용해도 좋다. 또한, 처리액으로서, 암모니아수 또는 암모니아수와 과산화수소수의 혼합액 등과 같은 약액을 이용할 수도 있다.
브러시기구(6)는, 브러시(16)와, 이 브러시(16)를 선단(先端)에 파지한 요동아암(17)과, 이 요동아암(17)을 웨이퍼(W)의 회전범위 바깥에 설정한 연직축선 주위로 수평방향을 따라 요동시키는 요동구동기구(18)와, 요동아암(17)을 승강시키는 승강구동기구(19)를 구비하고 있다.
도 3은 브러시(16) 및 요동아암(17)의 구성을 나타내는 단면도이다.
브러시(16)는 브러시홀더(20)에 파지되어 있다. 이 브러시홀더(20)는 후술하는 홀더장착부(36)에 장착되어 있다. 브러시홀더(20)는, 대략 원주(圓柱) 형상으로 된 수지(樹脂)블록(21)과, 수지블록(21)의 중심축선 상에 배치되며 상단부(上端部)가 수지블록(21)의 하면에 삽입되어 고정된 심재(芯材)(22)와, 이 심재(22)의 하단(下端)에 장착된 플레이트(23)를 구비하고 있다. 수지블록(21)의 상면(上面)에는, 주면(周面)에 나사가 형성된 나사부(24)가 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 심재(22)의 하단부에는 나사구멍이 형성되어 있다. 이 나사구멍에 플레이트(23)의 중심을 관통하는 볼트(25)가 나사결합됨으로써, 플레이트(23)가 심재(22)에 착탈(着脫) 가능하게 장착되어 있다.
브러시(16)는 심재(22) 바깥으로 끼워져, 수지블록(21)과 플레이트(23) 사이에 협지되어 있다. 이 브러시(16)는 PVA(폴리비닐알코올)로 만들어진다. 또한, 브 러시(16)는, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)을 세정하기 위한 제1 세정부(26)와, 웨이퍼(W)의 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 세정하기 위한 제2 세정부(27)를 상하에 일체적으로 구비하며, 전체적으로, 연직축선 주위로 회전대칭인 대략 장구(鼓) 형상으로 형성되어 있다.
제1 세정부(26)는, 그 상부(26a)가 대략 원통 형상을 이루며, 하부(26b)가 하방(下方)을 향해 좁아지는 대략 원추대(圓錐臺) 형상을 이루고 있다. 하부(26b)의 측면은, 상단연(上端緣)이 상부(26a)의 측면의 하단연(下端緣)에 연속하며, 그 중심축선에 대해 45도의 경사각도를 가져, 하방일수록 중심축선에 가까워지도록 경사져 있다. 그리고, 이 하부(26b)의 측면이, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)에 접촉하는 제1 세정면(28)으로 되어 있다.
제2 세정부(27)는, 제1 세정부(26)의 하단에 일체적으로 결합되어, 제1 세정부(26)와 중심축선을 공유하도록 배치되어 있다. 이 제2 세정부(27)는, 상부(27a)가 하방을 향해 넓어지는 대략 원추대 형상을 이루며, 하부(27b)가 대략 원통 형상을 이루고 있다. 상부(27a)의 측면은, 상단연이 제1 세정부(26)의 하부(26b) 측면의 하단연에 연속하며, 그 중심축선에 대해 45도의 경사각도를 가져, 하방일수록 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있다. 또한, 상부(27a)의 측면의 하단연은, 하부(27b)의 측면의 상단연에 연속해 있다. 그리고, 그 상부(27a)의 측면이, 웨이퍼(W)의 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 접촉하는 제2 세정면(29)으로 되어 있다.
요동아암(17)은, 하부케이싱(30)과, 이 하부케이싱(30)에 끼워맞춰진 상부케 이싱(31)과, 하부케이싱(30) 및 상부케이싱(31)에 의해 형성되는 내부공간 내에 배치되어 브러시(16)를 연직축선 주위로 회전(자전(自轉))시키기 위한 브러시자전기구(32)와, 하부케이싱(30) 및 상부케이싱(31)에 의해 형성되는 내부공간 내에 배치되어 브러시(16)에 연직하향(鉛直下向)의 하중을 가하기 위한 하중부가기구(荷重付加機構)(33)를 구비하고 있다.
하부케이싱(30)의 일단부(기단부(基端部))에는, 연직방향으로 뻗어 있는 아암지지축(34)의 상단부가 결합되어 있다. 이 아암지지축(34)에, 요동구동기구(18)(도 2 참조)의 구동력이 입력되도록 되어 있다. 요동구동기구(18)의 구동력을 아암지지축(34)에 입력하여, 아암지지축(34)을 왕복회전하게 함으로써, 요동아암(17)을, 아암지지축(34)을 지지점으로 요동하게 할 수 있다. 또한, 아암지지축(34)에, 승강구동기구(19)(도 2 참조)가 결합되어 있다. 승강구동기구(19)에 의해, 아암지지축(34)을 상하이동시켜, 이 아암지지축(34)과 일체적으로 요동아암(17)을 상하이동하게 할 수 있다.
하부케이싱(30)의 타단부(他端部)(유단부(遊端部))에는, 연직방향으로 뻗어 있는 회전축(35)이, 회전 가능하면서도 상하이동 가능하게 설치되어 있다. 이 회전축(35)은, 하단이 하부케이싱(30)의 타단부로부터 하방으로 돌출하며, 상단이 상부케이싱(31)의 연직방향 중앙 부근에 이르고 있다.
회전축(35)의 하부케이싱(30)으로부터 돌출하는 하단부에는, 브러시홀더(20)가 장착되는 홀더장착부(36)가 설치되어 있다. 이 홀더장착부(36)는, 회전축(35)이 관통삽입되어 회전축(35)에 고정된 원판 형상의 상면부(37)와, 이 상면부(37)의 주 연으로부터 하방을 향해서 뻗어 있는 원통 형상의 측면부(38)를 일체적으로 구비하고 있다. 측면부(38)의 내주면(內周面)에는, 나사가 형성되어 있다. 이 나사와 브러시홀더(20)의 나사부(24)에 형성되어 있는 나사를 나사결합하게 함으로써, 브러시홀더(20)를 홀더장착부(36)에 장착할 수 있다.
또한, 회전축(35)에는, 하부 가이드롤러 지지부재(39), 상부 가이드롤러 지지부재(40) 및 스프링 고정부재(41)가 바깥에 끼워져 있다.
하부 가이드롤러 지지부재(39)는, 회전축(35)의 주면(周面)과의 사이에 미소(微小)한 간격을 두고, 회전축(35)에 비접촉상태로 바깥에 끼워져 있다. 이 하부 가이드롤러 지지부재(39)는, 회전축(35)의 중심축선 주위로 회전대칭인 형상을 가지고 있다. 하부 가이드롤러 지지부재(39)는, 서로 간격을 두고 배치된 2개의 베어링(42)을 통해, 하부케이싱(30)의 타단부에 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 하부 가이드롤러 지지부재(39)의 상단부는, 그 하방 부분보다 지름이 작은 원통 형상으로 형성되어 있고, 이 원통 형상의 상단부에는, 브러시자전기구(32)의 후술하는 풀리(54)가 상대회전이 불가능하게 바깥에 끼워져 있다.
상부 가이드롤러 지지부재(40)는, 하부 가이드롤러 지지부재(39)의 상방에 설치되어 있다. 이 상부 가이드롤러 지지부재(40)는, 회전축(35)의 주면과의 사이에 미소한 간격을 두고, 회전축(35)에 비접촉상태로 바깥에 끼워져 있다. 또한, 상부 가이드롤러 지지부재(40)는, 볼트(43)에 의해, 풀리(54)와 연결되어 있다.
스프링 고정부재(41)는, 상부 가이드롤러 지지부재(40)의 상방에, 상부 가이드롤러 지지부재(40)와 간격을 두고 설치되며, 회전축(35)에 대해서 고정되어 있 다. 이 스프링 고정부재(41)에는, 코일스프링(44)의 일단(상단)이 고정되어 있다. 코일스프링(44)은, 스프링 고정부재(41)와 상부 가이드롤러 지지부재(40) 사이에 개재되어 있다. 코일스프링(44)의 타단(하단)은, 상부 가이드롤러 지지부재(40)에 고정되어 있다.
하부 가이드롤러 지지부재(39) 및 상부 가이드롤러 지지부재(40)에는, 각각 한 쌍의 가이드롤러(45,46)가 지지되어 있다. 각(各) 가이드롤러(45,46)는, 회전축(35)과 직교하는 방향으로 뻗어 있는 축을 지지점으로 하여 회전 가능하게 설치되며, 그 주면이 회전축(35)의 주면에 접하도록 배치되어 있다. 이로써, 각 가이드롤러(45,46)에 의해, 회전축(35)의 상하이동을 가이드할 수 있다. 그 결과, 회전축(35)이 상하이동할 때의 저항을 경감할 수 있다.
한편, 회전축(35)의 상단부에는, 베어링(47)이 바깥에 끼워져 있다. 이 베어링(47)을 통해, 캡 형상의 접촉부재(48)가, 회전축(35)에 대해 상대회전 가능하게 설치되어 있다.
또한, 하부 가이드롤러 지지부재(39)의 외주면과 하부케이싱(30)과의 사이는, 자성유체(磁性流體) 씰(49)에 의해 씰링되어 있다. 또한, 하부 가이드롤러 지지부재(39)의 내주면과 회전축(35)과의 사이는, 벨로우즈(50)에 의해 씰링되어 있다. 이로써, 처리실(2) 내의 처리액이나 세정액을 포함하는 분위기가 하부케이싱(30) 및 상부케이싱(31)에 의해서 형성되는 내부공간으로 진입하는 것이 방지되고 있다. 또한, 그 내부공간 내에서 발생하는 먼지의 처리실(2) 측으로의 확산이 방지되고 있다.
브러시자전기구(32)는, 브러시모터(52)와, 브러시모터(52)의 출력축(51)에 고정된 풀리(53)와, 하부 가이드롤러 지지부재(39)의 바깥에 끼워진 풀리(54)와, 풀리(53) 및 풀리(54)의 주면에 공통으로 감긴 벨트(55)를 구비하고 있다. 브러시모터(52)는, 상부케이싱(31) 내의 기단부 근처의 위치에, 그 출력축(51)이 연직 하방을 향해 뻗어 있도록 설치되어 있다.
브러시모터(52)가 구동되면, 브러시모터(52)로부터의 회전력이, 풀리(53) 및 벨트(55)를 통해, 풀리(54)에 전달된다. 이로써, 풀리(54)와 함께 하부 가이드롤러 지지부재(39) 및 상부 가이드롤러 지지부재(40)가 회전한다. 그리고, 상부 가이드롤러 지지부재(40)의 회전에 수반하여, 코일스프링(44) 및 스프링 고정부재(41)가 회전한다. 이 결과, 회전축(35)이 회전하여, 회전축(35)의 하단에 장착되어 있는 브러시(16)가 회전한다.
하중부가기구(33)는 에어실린더(56)를 구비하고 있다. 에어실린더(56)는, 접촉부재(48)의 상방에 배치되며, 그 로드(57)를 하방을 향해, 로드(57)가 연직방향으로 진퇴(進退)하도록 설치되어 있다.
하부케이싱(30)의 저면(底面)으로부터 상방을 향해, 측면에서 본 모양이 대략 Ｌ자 형상으로 된 지지판(58)이 뻗어 있다. 이 지지판(58)에는, 실린더 장착판(59)이 지지되어 있다. 실린더 장착판(59)은, 지지판(58)으로부터 접촉부재(48)의 상방을 향해 뻗어 있다. 실린더 장착판(59)에는, 로드(57)를 관통삽입시키기 위한 로드관통삽입공(60)이 형성되어 있다. 에어실린더(56)는, 로드(57)가 로드관통삽입공(60)에 관통삽입된 상태에서, 그 본체가 실린더 장착판(59)의 상면에 고정되 어 있다. 로드관통삽입공(60)을 관통삽입하는 로드(57)의 하단은, 접촉부재(48)에 접촉해 있다.
에어실린더(56)의 본체의 내부는, 로드(57)의 기단(基端)에 고정된 피스톤(도시하지 않음)에 의해, 로드(57)의 진퇴방향(연직방향)으로 2개의 공간으로 분할되어 있다. 그리고, 에어실린더(56)의 본체 내에서의 피스톤에 대해 로드(57)측의 공간에는, 정량(定量)밸브(도시하지 않음)가 설치된 제1 에어공급배관(61)이 접속되어 있다. 한편, 본체 내에서의 피스톤에 대해 로드(57)와 반대측의 공간에는, 제2 에어공급배관(63)이 접속되어 있다.
실린더밸브(62)(도 4 참조)의 개방도를 크게 하면, 제2 에어공급배관(63)으로부터 에어실린더(56)의 본체 내에 공급되는 에어의 압력이 올라, 로드(57)가 에어실린더(56)의 본체로부터 진출한다. 반대로, 실린더밸브(62)의 개방도를 작게 하면, 제2 에어공급배관(63)으로부터 에어실린더(56)의 본체 내에 공급되는 에어의 압력이 내려, 제1 에어공급배관(61)으로부터 본체 내에 공급되는 에어의 압력 및 코일스프링(44)의 부세력(付勢力)에 의해, 로드(57)가 에어실린더(56)의 본체 안으로 퇴피한다.
또한, 지지판(58)에는, 실린더 장착판(59)의 반대측을 향해 뻗어 있는 센서 장착판(64)이 지지되어 있다. 이 센서 장착판(64)의 상면에는, 왜곡 게이지형의 압력센서(65)가 장착되어 있다.
한편, 접촉부재(48)에는, 하중검출용 아암(66)이 고정되어 있다. 이 하중검출용 아암(66)은, 접촉부재(48)로부터 압력센서(65)의 상방을 향해 뻗어 있다. 제2 에어공급배관(63)으로부터 에어실린더(56)의 본체 내에 공급되는 에어의 압력에 의해, 로드(57)에 아래 방향의 일정 하중 이상의 하중이 부가된 상태(로드(57)가 에어실린더(56)로부터 일정량 이상 진출한 상태)에서, 하중검출용 아암(66)은, 압력센서(65)에 대해, 그 로드(57)에 부가되어 있는 하중에 상당하는 압력으로 접촉한다. 이로써, 압력센서(65)는, 에어실린더(56)로부터 회전축(35) 등을 통해서 브러시(16)에 부가되는 연직방향의 하중을 검출할 수 있다.
도 4는 기판처리장치(1)의 전기(電氣)적 구성을 나타내는 블록도이다.
기판처리장치(1)는, 예를 들면, 마이크로컴퓨터로 구성되는 제어부(67)를 구비하고 있다. 마이크로컴퓨터에는, CPU(68) 및 메모리(69) 등이 포함된다. 메모리(69)에는, 후술하는 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블이 격납되어 있다.
제어부(67)에는, 압력센서(65)의 검출신호가 입력되도록 되어 있다. 또한, 제어부(67)에는, 레시피(웨이퍼(W)의 처리를 위한 각종 조건)를 입력하기 위한 레시피 입력키(70)가 접속되어 있다. 그리고, 제어부(67)에는, 스핀모터(9), 처리액밸브(12), 요동구동기구(18), 승강구동기구(19), 브러시모터(52) 및 실린더밸브(62) 등이 제어대상으로서 접속되어 있다.
도 5는 메모리(69)에 격납되어 있는 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블의 일례를 나타내는 도이다.
세정폭-밀어넣기량-하중 테이블은, 각 처리시위치마다, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)에서의 브러시(16)에 의한 세정폭, 기준위치로부터 처리시위치까지 브러시(16)를 이동시켰을 때의 웨이퍼(W)에 대한 브러시(16)의 밀어넣기량, 및 브러 시(16)가 웨이퍼(W)에 접촉해 있지 않은 상태에서 브러시(16)에 가해지고 있는 하중(후술하는 초기하중)과, 처리시위치에서 브러시(16)에 가해지는 하중과의 차이(이하, 간단히 「하중변화량」이라고 한다.)를 대응지워서 작성된 테이블이다.
여기서, 처리시위치란, 세정처리시에 브러시(16)가 배치되어야 할 위치를 말한다. 기준위치란, 브러시(16)를 처리시위치(이면측 세정처리시의 브러시(16)의 위치)로 안내할 때의 기준이 되는 위치를 말하며, 브러시(16)가 기준위치에 배치된 상태에서, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W)의 이면과 주단면(15)의 각부(角部)가 제2 세정면(29)에 미소한 소정량(바람직하게는, 압력센서(65)가 안정적으로 확실히 하중을 검출할 수 있는 정도의 미소한 침입량)만큼 파고들 수 있는 위치로 설정되어 있다. 따라서, 제2 세정면(29)으로의 웨이퍼(W)의 밀어넣기량은, 기준위치와 처리시위치 사이의 수평방향의 거리, 즉 기준위치로부터 처리시위치까지의 브러시(16)의 수평방향의 이동량과 거의 같다.
제2 세정면(29)은, 연직방향(스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W)의 표면에 수직인 종방향)에 대해 45도의 경사각도를 가지며, 하부일수록 그 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있다. 그 때문에, 제2 세정면(29)에 웨이퍼(W)가 밀어 넣어지면, 브러시(16)가 웨이퍼(W)의 이면으로부터 연직방향의 반력(反力)을 받는다. 제2 세정면(29)에 대한 웨이퍼(W)의 밀어넣기량이 클수록, 그 반력의 크기는 크므로, 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블에 나타내는 바와 같이, 제2 세정면(29)에 대한 웨이퍼(W)의 밀어넣기량이 클수록, 하중변화량은 크다.
또한, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)에서의 브러시(16)에 의한 세정폭이란, 웨이퍼(W)의 이면의 주연영역(14)에서 제2 세정면(29)이 접촉하는 영역의 웨이퍼(W)의 지름방향의 폭을 말한다. 따라서, 이 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블에 나타내는 바와 같이, 제2 세정면(29)에 대한 웨이퍼(W)의 밀어넣기량이 클수록, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)에서의 브러시(16)에 의한 세정폭(웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)에서의 브러시(16)의 접촉폭)은 크다.
그리고, 브러시(16)가 처리시위치에 배치된 상태로부터, 승강구동기구(19)가 제어되어, 그 브러시(16)가 소정량(연직방향에서의 웨이퍼(W)의 중심과 처리시위치 사이의 거리의 2배 거리)만큼 상승하면, 제2 세정면(29)에 대한 웨이퍼(W)의 밀어넣기량과 같은 밀어넣기량으로, 웨이퍼(W)의 표면과 주단면(15)과의 각부가 제1 세정면(28)에 밀어 넣어진다. 그 결과, 제1 세정면(28)은, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13)에 대해, 웨이퍼(W)의 이면의 주연영역(14)에서의 브러시(16)의 접촉폭과 같은 접촉폭으로 접촉한다. 그 때문에, 이 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블에서, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)에서의 브러시(16)에 의한 세정폭은, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13)에서의 브러시(16)에 의한 세정폭과 일치해, 이들은 동일시할 수 있다. 또한, 이때의 하중변화량은, 제2 세정면(29)에 웨이퍼(W)가 밀어 넣어졌을 때의 하중 변화량과 일치해, 이들은 동일시할 수 있다.
또한, 이 도 5에 나타내는 테이블은, 웨이퍼(W)를 100 rpm의 회전속도로 회전시킴과 아울러, 브러시(16)를 75 rpm의 회전속도로 회전시켜, 각(各) 밀어넣기량별로 세정폭 및 하중변화량을 계측함으로써 작성되어 있다.
도 6은, 기판처리장치(1)에서의 웨이퍼(W) 주연부의 세정처리를 설명하기 위 한 공정도이다. 또한, 도 7, 도 8 및 도 9는, 웨이퍼(W)의 처리 중에서의 브러시(16)의 상태를 나타내는 측면도이다.
처리대상인 웨이퍼(W)는, 처리실(2) 내에 반입되어 스핀척(3)에 파지된다(스텝 S1). 웨이퍼(W)가 스핀척(3)에 파지되면, 제어부(67)(CPU(68))에 의해 스핀모터(9)가 제어되어, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 개시된다(스텝 S2). 그 후, 제어부(67)에 의해 처리액밸브(12)가 개방되어, 표면노즐(4) 및 이면노즐(5)로부터 각각 웨이퍼(W)의 표면 및 이면으로의 처리액의 공급이 개시된다(스텝 S3).
그 한편으로, 제어부(67)에 의해 실린더밸브(62)의 개방도가 제어되며, 에어실린더(56)에 의해, 브러시(16)에 예정된 초기하중(예를 들면, 800 mN)이 가해진다. 이 초기하중이 브러시(16)에 가해짐으로써, 하중검출용 아암(66)(도 3 참조)이 압력센서(65)에 접촉한다. 따라서, 이 이후, 압력센서(65)는, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중을 검출할 수 있다. 그리고, 제어부(67)에 의해 브러시모터(52)가 제어되어, 브러시(16)가 웨이퍼(W)의 회전방향과 같은 방향으로 회전된다. 그 후, 제어부(67)에 의해 요동구동기구(18) 및 승강구동기구(19)가 제어되어 브러시(16)가 기준위치로 이동된다. 브러시(16)가 기준위치에 배치된 상태에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 브러시(16)의 제2 세정면(29)에, 스핀척(3)에 파지된 웨이퍼(W)의 이면과 주단면(15)과의 각부가 미소한 소정량만큼 파고든다.
이후, 제어부(67)에 의해 요동구동기구(18)가 제어되어, 브러시(16)가 기준위치로부터 처리시위치로 이동된다. 작업자가 레시피 입력키(70)를 조작함으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13)에서의 브러시(16)에 의한 세정폭이, 제어부(67)에 미리 입력되어 있다. 제어부(67)에서는, 그 입력되어 있는 세정폭에 대응하는 밀어넣기량이 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블로부터 읽어 내진다. 그리고, 그 읽어내진 밀어넣기량 분만큼, 브러시(16)가 기준위치로부터 이동된다. 예를 들면, 소망하는 세정폭으로서 2.0mm가 입력되어 있는 경우에는, 그 세정폭에 대응하는 밀어넣기량인 2.1mm가 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블로부터 읽어 내져, 브러시(16)가 기준위치로부터 웨이퍼(W)의 중심측으로 2.1mm만큼 이동된다. 이로써, 브러시(16)가 처리시위치에 배치되어, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제2 세정면(29)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 접촉한다(스텝 S4). 이때, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)에 대해서는, 레시피 입력키(70)로부터 입력된 세정폭으로 제2 세정면(29)이 접촉한다.
이 상태에서 웨이퍼(W) 및 브러시(16)가 같은 방향으로 회전됨으로써, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)과 제2 세정면(29)이 문질러져서, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)이 세정된다.
웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 대한 이면측 세정처리가 소정 시간에 걸쳐서 계속되면, 제어부(67)에 의해 승강구동기구(19)가 제어되어, 브러시(16)가 소정량만큼 상승한다. 이 브러시(16)의 상승에 의해, 도 9에 나타내는 바와 같이, 브러시(16)가 표면측 세정처리시의 처리시위치에 배치되어, 브러시(16)의 제1 세정면(28)이 웨이퍼(W)에 접촉하며, 제2 세정면(29)에 대한 웨이퍼(W)의 밀어넣기량과 같은 밀어넣기량으로, 웨이퍼(W)의 표면과 주단면(15)과의 각부가 제1 세정면(28)에 밀어 넣어진다. 그 결과, 제1 세정면(28)은, 웨이퍼(W) 표면의 주 연영역(13) 및 주단면(15)에 접촉한다(스텝 S5). 이때, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13)에 대해서는, 레시피 입력키(70)로부터 입력된 세정폭으로 제1 세정면(28)이 접촉한다.
이 상태에서 웨이퍼(W) 및 브러시(16)가 같은 방향으로 회전됨으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)과 제1 세정면(28)이 문질러져, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)이 세정된다.
이렇게 하여 웨이퍼(W)의 주연부가 세정되고 있을 동안, 웨이퍼(W)의 표면에 공급되는 처리액에 의해, 웨이퍼(W) 표면의 중앙영역(디바이스 형성영역)에 부착한 오염을 씻어낼 수 있다.
웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)에 대한 표면측 세정처리가 소정시간에 걸쳐서 계속되면, 제어부(67)에 의해 요동구동기구(18) 및 승강구동기구(19)가 제어되어, 브러시(16)가 처리개시 전의 홈 위치로 퇴피된다(스텝 S6). 또한, 브러시(16)가 홈 위치로 되돌려지는 동안, 브러시모터(52)가 정지되어 브러시(16)의 회전이 정지된다. 또한, 제어부(67)에 의해 처리액밸브(12)가 폐쇄되어, 표면노즐(4) 및 이면노즐(5)로부터의 처리액의 공급이 정지된다(스텝 S7).
그 후는, 제어부(67)에 의해 스핀모터(9)가 제어되어, 웨이퍼(W)가 고속(예를 들면, 3000 rpm)으로 회전된다(스텝 S8). 이로써, 웨이퍼(W)에 부착해 있는 처리액을 털어내어, 웨이퍼(W)를 건조시킬 수 있다.
웨이퍼(W)의 고속회전이 소정시간에 걸쳐서 계속되면, 스핀모터(9)가 정지되어, 스핀척(3)에 의한 웨이퍼(W)의 회전이 정지된다(스텝 S9). 그리고, 웨이퍼(W) 가 정지한 후, 그 처리완료된 웨이퍼(W)가 처리실(2)로부터 반출되어 간다(스텝 S10).
도 10은, 세정처리시에 실행되는 브러시 배치판단처리(配置判斷處理)의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
브러시 배치판단처리는, 제어부(67)에 의해, 상술한 세정처리시(이면측 세정처리의 초기단계)에 실행된다. 이 브러시 배치판단처리에서는, 브러시(16)가 기준위치에 적절하게 배치되었는지 아닌지가 판단된다.
이면측 세정처리의 개시 시에 브러시(16)에 대해 초기하중이 가해진 후(스텝 S11), 브러시(16)가 홈 위치로부터 기준위치를 향해 미리 프로그램된 이동량만큼 이동되면(스텝 S12), 제어부(67)에 의해, 압력센서(65)의 출력이 참조되어, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 취득된다.
브러시(16)가 기준위치에 배치되면, 브러시(16)의 제2 세정면(29)에 웨이퍼(W)가 미소한 소정량만큼 파고들어, 브러시(16)가 웨이퍼(W)의 이면으로부터 연직 하향(下向)의 반력을 받으므로, 그 전후로 브러시(16)에 대해 연직방향으로 가해지는 하중이 변화한다.
그런데, 브러시(16)의 기준위치로의 이동이 완료된 시점에서, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 초기하중으로부터 소정량 이상 변화해 있으면, 제어부(67)에 의해, 브러시(16)가 기준위치에 정상적으로 배치되었다고 판단된다(스텝 S13의 YES). 이 경우, 계속해서, 브러시(16)가 기준위치로부터 처리시위치로 이동된다(스텝 S14).
한편, 브러시(16)의 기준위치로의 이동이 완료된 시점에서, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 초기하중으로부터 소정량 이상 변화해 있지 않으면(스텝 S13의 NO), 제어부(67)에 의해, 브러시(16)가 기준위치에 정상적으로 배치되어 있지 않다고 판단된다. 이 경우, 그 취지의 경보가 출력된다(스텝 S15). 경보출력 후는, 예를 들면 세정처리가 즉시 종료되어도 좋고, 처리 중인 웨이퍼(W)에 대한 세정처리가 종료될 때까지 계속되어도 좋다.
이와 같이, 기판처리장치(1)에서는, 압력센서(65)의 출력에 의거하여, 브러시(16)가 기준위치에 배치되었는지 아닌지를 판단할 수 있어, 웨이퍼(W)의 주연부에 대한 브러시(16)의 접촉을 검출할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(W)의 주연부에 대한 브러시(16)의 접촉을 검출할 수 있으므로, 웨이퍼(W)의 주연부에 브러시(16)가 확실히 접촉한 상태에서, 브러시(16)에 의한 웨이퍼(W) 주연부의 세정을 실시할 수 있다. 이로써, 웨이퍼(W)의 주연부를 확실히 세정할 수 있다.
도 11은, 세정처리시에 실행되는 하중감시처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
하중감시처리는, 상술한 이면측 세정처리 및 표면측 세정처리 중에, 제어부(67)에 의해 실행된다.
이 하중감시처리에서는, 압력센서(65)의 출력이 참조되어, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 취득된다. 그리고, 그 하중이 소정하중 범위 내인지 아닌지가 판단된다(스텝 S21).
브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중은, 웨이퍼(W)에 대한 브러시(16)의 밀어넣기량에 따라 다르다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블에 의하면, 소망하는 세정폭으로서 2.O mm가 입력되어 있는 경우에는, 브러시(16)가 기준위치로부터 웨이퍼(W)의 중심측으로 2.1mm만큼 이동되며, 이때의 하중변화량은 190 mN이다. 따라서, 초기하중이 800 mN이고, 소망하는 세정폭으로서 2.O mm가 입력되어 있는 경우, 이면측 세정처리시에는, 브러시(16)가 웨이퍼(W)에 적절히 접촉해 있으면, 초기하중 800 mN에 하중변화량 190 mN을 더한 990 mN의 하중이 브러시(16)에 가해질 것이다. 또한, 표면측 세정처리시에는, 브러시(16)가 웨이퍼(W)에 적절히 접촉해 있으면, 초기하중 800 mN으로부터 하중변화량 190 mN을 뺀 610 mN의 하중이 브러시(16)에 가해질 것이다.
그래서, 이면측 세정처리 중은, 세정폭에 따른 하중변화량을 초기하중에 더해서 얻어지는 값을 기준으로 하여, 예를 들면 이 기준치에 대해 ±5%를 더한 각(各) 값을 최대값 및 최소값으로 하는 범위를 소정범위로 하여, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 소정범위 내인지 아닌지가 판단된다. 이 판단은, 이면측 세정처리가 종료할 때까지 반복해서 행해진다(스텝 S22의 NO).
이면측 세정처리가 종료할 때까지(스텝 S22의 YES), 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 소정범위를 벗어나는 일이 없으면, 이 이면측 세정처리 중의 하중감시처리는 종료가 된다.
한편, 이면측 세정처리 중에, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 소정범위를 벗어나면(스텝 S21의 NO), 제어부(67)에 의해, 웨이퍼(W)의 편심회전 등과 같은 이상이 생겨 있다고 판단되어, 경보가 출력된다(스텝 S23). 경보출력 후 는, 예를 들면 이면측 세정처리가 즉시 종료되어도 좋고, 처리 중인 웨이퍼(W)에 대한 일련의 세정처리가 종료할 때까지 계속되어도 좋다.
표면측 세정처리 중은, 세정폭에 따른 하중변화량을 초기하중으로부터 빼서 얻어지는 값을 기준으로 하여, 예를 들면 이 기준치에 대해 ±5%를 더한 각 값을 최대값 및 최소값으로 하는 범위를 소정범위로 하여, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 소정범위 내인지 아닌지가 판단된다. 이 판단은, 표면측 세정처리가 종료할 때까지 반복해서 행해진다(스텝 S22의 NO).
표면측 세정처리가 종료할 때까지(스텝 S22의 YES), 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 소정범위를 벗어나는 일이 없으면, 이 표면측 세정처리 중의 하중감시처리는 종료가 된다.
한편, 표면측 세정처리 중에, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 소정범위를 벗어나면(스텝 S21의 NO), 제어부(67)에 의해, 웨이퍼(W)의 편심회전 등과 같은 이상이 생겨 있다고 판단되어, 경보가 출력된다(스텝 S23). 경보출력 후는, 예를 들면, 표면측 세정처리가 즉시 종료되어도 좋고, 처리 중인 웨이퍼(W)에 대한 일련의 세정처리가 종료할 때까지 계속되어도 좋다. 혹은, 스텝 S23을 대신하여(경보를 출력하는 일없이), 압력센서(65)에 의해 검출되는 하중이 소정의 하중 범위 내에 들어가도록, 압력센서(65)로부터의 검출신호에 의거해서 제어부(67)가 요동구동기구(18) 및 승강구동기구(19)를 피드백 제어하여, 브러시(16)의 위치를 적절한 위치로 보정하는 스텝으로 할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 웨이퍼(W)의 편심회전이나 웨이퍼(W)의 휨 변형의 유무에 관계없이, 웨이퍼(W)의 주연부에 대해 브러시(16)를 적절히 접촉시킬 수 있다.
이와 같이, 이면측 세정처리 중, 그리고 표면측 세정처리 중에서, 압력센서(65)에 의해 검출되는 하중이 소정 범위 내이면, 브러시(16)가 웨이퍼(W)에 대해 적절히(적당한 밀기 압력으로) 접촉해 있다고 판단할 수 있다. 한편, 압력센서(65)에 의해 검출되는 하중이 소정 범위를 벗어나 있으면, 브러시(16)가 웨이퍼(W)에 대해 적절히 접촉해 있지 않다고 판단할 수 있다. 그리고, 브러시(16)가 웨이퍼(W)에 대해 적절히 접촉해 있지 않다고 판단되었을 경우에는, 경보가 출력되므로, 그 브러시(16)의 접촉불량 상태를 작업자 등에게 인지시킬 수 있다.
또한, 이 기판처리장치(1)에서는, 메모리(69)에 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블이 격납되어 있으므로, 작업자가 소망하는 세정폭(웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13)에 대한 브러시의 접촉폭)을 레시피 상에서 입력하면, 그 세정폭에 따른 밀어넣기량이 자동적으로 취득되고, 이 취득된 밀어넣기량에 의거하여, 브러시(16)의 처리시위치로의 이동이 제어된다. 그 결과, 브러시(16)를 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13)에 대해 작업자가 입력한 접촉폭으로 접촉시킬 수 있다.
또한, 브러시(16)의 제1 세정면(28) 및 제2 세정면(29)이, 연직방향으로 연장되는 중심축선 주위로 회전대칭인 형상을 가지고 있으므로, 웨이퍼(W)의 주연부에 제1 세정면(28) 및 제2 세정면(29)을 접촉시킨 상태에서, 브러시(16)를 중심축선 주위로 회전시킬 수 있다. 그리고, 브러시(16)를 회전시킴으로써, 웨이퍼(W)의 주연부를 문지를 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 주연부를 한층 양호하게 세정할 수 있다.
또한, 제1 세정면(28)을 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)에 접촉시킬 수 있고, 제2 세정면(29)을 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 접촉시킬 수 있다. 이로써, 1개의 브러시(16)에 의해, 웨이퍼(W) 양면(兩面)의 주연영역(13,14) 및 주단면(15)을 스크러빙 세정할 수 있다.
또한, 기준위치의 설정, 및 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블의 일부의 작성은, 도 12에 나타내는 티칭처리에 의해 자동적으로 행해져도 좋다.
도 12는, 티칭처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
티칭처리에서는, 예를 들면, 스핀척(3)에 웨이퍼(W)와 동일 형상의 더미 웨이퍼가 파지된다. 물론, 더미 웨이퍼는 아니고, 세정처리의 대상인 웨이퍼(W)가 스핀척(3)에 파지되어도 좋다. 여기서는, 더미 웨이퍼를 이용했을 경우를 예로 든다.
브러시(16)에 대해 초기하중이 가해진 후(스텝 S31), 브러시(16)가 홈 위치로부터 더미 웨이퍼를 향해 이동된다(스텝 S32). 구체적으로는, 제2 세정면(29)이 더미 웨이퍼의 이면 및 단면(端面)에 접촉하도록, 브러시(16)의 높이 위치가 조절되어, 그 높이 위치에서, 브러시(16)가 더미 웨이퍼를 향해 수평이동된다.
브러시(16)가 이동하고 있을 동안, 제어부(67)에 의해, 압력센서(65)의 출력이 항상 참조되어, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 감시되고 있다. 그리고, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 예정된 문턱값 이상이 되었는지 아닌지가 반복해서 조사된다(스텝 S33). 브러시(16)가 더미 웨이퍼에 접촉하면, 브러시(16)가 더미 웨이퍼의 이면으로부터의 반력을 받으므로, 그 전후로 브러시(16)에 대해 연직방향으로 가해지는 하중이 변화한다. 문턱값은, 그 브러시(16)가 더미 웨 이퍼에 접촉하는 전후에 있어서의 하중의 변화량에 의거하여 설정(예를 들면, 그 하중의 변화량을 초기하중에 더해서 얻어지는 값으로 설정)되어 있다. 따라서, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 문턱값 이상이 되었던 것에 의거하여, 브러시(16)가 더미 웨이퍼에 접촉했다고 판단할 수 있다.
그래서, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 문턱값 이상이 되면(스텝 S33의 YES), 그때의 브러시(16)의 위치가 기준위치로 설정되어, 이 기준위치가 메모리(69)에 기억된다(스텝 S34). 이로써, 기준위치는, 스핀척(3)에 파지된 더미 웨이퍼(웨이퍼(W))의 이면과 주단면이 이루는 각부가 제2 세정면(29)에 소정량만큼 파고들 수 있는 위치로 설정되어, 기준위치의 자동설정이 달성된다.
그 후, 브러시(16)가 기준위치로부터 소정량만큼 더미 웨이퍼의 중심측으로 이동된다(스텝 S35). 그리고, 이동 후의 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 검출되고(스텝 S36), 그 하중과 브러시(16)의 기준위치로부터의 이동량인 밀어넣기량이 대응지워져 메모리(69)에 기억된다(스텝 S37). 이 스텝 S35∼S37의 처리는, 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블에 포함되는 모든 밀어넣기량에 대응하는 하중이 취득될 때까지 반복해서 행해진다(스텝 S38의 NO). 그리고, 모든 밀어넣기량에 대한 하중이 취득되면(스텝 S38의 YES), 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블에서의 밀어넣기량-하중의 대응을 기억하는 부분의 자동작성이 달성된다.
브러시(16)를 처리시위치까지 이동시키기 위해서는, 그 이동 시의 기준이 되는 기준위치를, 제어부(67)에 미리 교시(티칭)해 둘 필요가 있다. 이 티칭은, 종래, 작업자의 수작업에 의해 행해지고 있었다. 즉, 작업자는, 브러시(16)를 조금씩 이동시키면서, 눈으로 관찰하여, 그 브러시(16)가 더미 웨이퍼의 주단면에 접촉해 있는지 아닌지를 확인한다. 그리고, 작업자는, 브러시(16)가 더미 웨이퍼의 주단면에 접촉한 것을 확인했을 때의 브러시의 위치를, 처리시위치로 브러시를 안내하기 위한 기준이 되는 기준위치로서 제어부(67)에 입력한다. 그렇지만, 이러한 티칭 방법에서는, 작업자의 경험이나 기술력에 의해 기준위치에 차이가 생기고, 이에 따라 처리시위치에 차이가 생겨 버린다.
이 티칭처리에서는, 스핀척(3)에 파지되어 있는 더미 웨이퍼에 브러시(16)가 접근되고, 브러시(16)가 더미 웨이퍼에 접촉하여, 압력센서(65)에 의해 검출되는 하중이 예정된 문턱값을 넘으면, 이때의 브러시(16)의 위치가 기준위치로 된다. 이로써, 종래의 기준위치의 설정 방법과는 달리, 작업자의 경험이나 기술력에 관계없이, 기준위치를 일정위치로 설정할 수 있다.
또한, 브러시(16)가 각 처리시위치에 배치되어, 각 처리시위치에서 브러시에 가해지는 하중이 검출된다. 그리고, 이 검출된 하중이 기준위치로부터 처리시위치까지의 거리(밀어넣기량)와 대응지워져 메모리(69)(세정폭-밀어넣기량-하중 테이블)에 자동적으로 기억된다. 따라서, 그러한 관계를 작업자가 수동입력할 필요가 없어, 작업자의 수고를 경감할 수 있다.
또한, 브러시(16)로서는, 도 3에 나타내는 형상의 것에 한정하지 않고, 여러 가지 형상의 것을 채용할 수 있다.
예를 들면, 도 13에 나타내는 바와 같이, 브러시(16)는, 제1 세정부(26)와 제2 세정부(27) 사이에, 원통 형상의 연결부(71)를 일체적으로 가지고 있어도 좋 다. 이 형상의 브러시(16)가 채용되는 경우, 연결부(71)의 주면(周面)에 웨이퍼(W)의 단면(端面)이 접촉 가능한 위치를 기준위치로 해도 좋다. 이와 같은 기준위치는, 웨이퍼(W)의 주연부 부근에서 브러시(16)를 상하이동시켜, 제1 세정면(28) 및 제2 세정면(29)에 웨이퍼(W)의 주연부를 교대로 접촉시키면서, 브러시(16)를 웨이퍼(W)에 접근해 가며, 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중이 초기하중에 일치한 시점의 브러시(16)의 위치를 메모리(69)에 기억시킴으로써 자동적으로 설정할 수도 있다.
또한, 도 14에 나타내는 바와 같이, 브러시(16)는, 도 3에 나타내는 제2 세정부(27)를 대신해서, 편평한 원통 형상의 제2 세정부(72)를 구비하는 것이어도 좋다. 이 경우, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면에 제1 세정면(28)이 접촉하고, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)에 제2 세정부(72)의 상면의 주연부(73)가 접촉한다. 이로써, 웨이퍼(W)에 대한 브러시(16)의 밀어넣기량에 따른 정확한 세정폭으로 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13)을 세정할 수 있으면서, 그 세정과 동시에, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14)을 세정할 수 있다.
또한, 도 15에 나타내는 바와 같이, 브러시(16)는, 하방을 향해 넓어지는 대략 원추대 형상의 제1 세정부(74)와, 하방을 향해 좁아지는 대략 원추대 형상의 제2 세정부(75)를 상하에 가지는 것이어도 좋다. 제1 세정부(74)의 측면(76)은, 연직방향에 대해 45도의 경사각도를 갖고서, 하방일수록 중심축선으로부터 멀어지도록 경사져 있다. 한편, 제2 세정부(75)의 측면(77)은, 그 상단연(上端緣)이 측면(76)의 하단연에 연속하며, 연직방향에 대해 45도의 경사각도를 갖고서, 하방일수록 중 심축선에 가까워지도록 경사져 있다. 그리고, 이 브러시(16)에서는, 제1 세정부(74)의 측면(76)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 세정하기 위한 세정면으로서 사용되며, 제2 세정부(75)의 측면(77)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)을 세정하기 위한 세정면으로서 사용된다.
또한, 도 16에 나타내는 바와 같이, 브러시(16)는, 제1 세정부(74)와 제2 세정부(75) 사이에, 원통 형상의 연결부(78)를 일체적으로 가지고 있어도 좋다. 이 형상의 브러시(16)가 채용되는 경우, 연결부(78)의 주면에 웨이퍼(W)의 단면이 접촉 가능한 위치를 기준위치로 해도 좋다.
또한, 브러시(16)를 반드시 회전시킬 필요는 없다. 브러시(16)를 회전시키지 않는 구성이 채용되는 경우에는, 도 17에 나타내는 형상의 브러시(16)가 채용되어도 좋다. 이 도 17에 나타내는 브러시(16)는, 수평방향으로 돌출하는 측면 모양이 삼각형 형상인 돌기부(79)를 가지고 있다. 돌기부(79)는, 도 17의 지면(紙面)에 수직인 방향으로 길게 형성되며, 그 상면(80) 및 하면(81)은, 각각 연직방향에 대해 45도의 경사각도로 경사져 있다. 이 브러시(16)에서는, 돌기부(79)의 상면(80)이 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 세정하기 위한 세정면으로서 사용되며, 돌기부(79)의 하면(81)이 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)을 세정하기 위한 세정면으로서 사용된다.
또한, 도 18에 나타내는 바와 같이, 브러시(16)로서 주면이 세정면으로서 사용되는 원주(圓柱) 형상 브러시가 채용되어도 좋다. 이 브러시(16)를 그 중심축선이 연직방향에 대해 경사지도록 배치하여, 브러시(16)의 주면을 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)에 접촉시킴으로써, 웨이퍼(W) 표면의 주연영역(13) 및 주단면(15)을 세정할 수 있다. 또한, 브러시(16)의 주면(周面)을 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)에 접촉시킴으로써, 웨이퍼(W) 이면의 주연영역(14) 및 주단면(15)을 세정할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 대해 상세히 설명해 왔지만, 이들은 본 발명의 기술적 내용을 분명히 하기 위해 이용된 구체적인 예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체적인 예에 한정해서 해석되어서는 안 되고, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정된다.
예를 들어, 세정처리 중에 브러시(16)에 가해지는 하중에 의거하여, 브러시(16)의 마모상태를 판단하고, 그 마모상태에 관계없이, 브러시(16)가 웨이퍼(W)에 대해 적절히(적당한 밀기 압력으로) 접촉하도록, 브러시(16)의 위치(처리시위치)가 자동적으로 변경되어도 좋다. 예를 들면, 브러시(16)가 같은 처리시위치에 배치되어 있어도, 브러시(16)가 마모된 상태와 마모되어 있지 않은 상태에서는, 웨이퍼(W)에 대한 브러시(16)의 접촉상태가 달라, 웨이퍼(W)의 표면 또는 이면에서의 브러시(16)의 접촉폭도 다르다. 그래서, 미리 정한 매수(1매 이상)의 웨이퍼(W)가 처리될 때마다, 처리시위치에서 브러시(16)에 가해지는 연직방향의 하중을 검출하여, 이 검출되는 하중이 처리시위치에 따른 하중이 되도록, 그 처리시위치가 자동적으로 변경되어도 좋다.
이 출원은, 2007년 4월 27일에 일본특허청에 제출된 특원 2007－120078호에 대응하고 있어, 이 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해 편입되는 것으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관계되는 기판처리장치의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 기판처리장치의 내부의 도해적인 측면도이다.
도 3은 브러시 및 요동아암의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 기판처리장치의 전기적(電氣的) 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 세정폭-밀어넣기량-하중 테이블의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 기판처리장치에서의 웨이퍼 주연부의 세정처리를 설명하기 위한 공정도이다.
도 7은 기준위치에서의 브러시의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 8은 이면측(裏面側) 세정처리 중에서의 브러시의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 9는 표면측(表面側) 세정처리 중에서의 브러시의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 10은 세정처리 시에 실행되는 브러시 배치판단처리(配置判斷處理)의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 11은 세정처리 시에 실행되는 하중감시처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 12는 티칭처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 13은 브러시의 제1 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 14는 브러시의 제2 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 15는 브러시의 제3 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 16은 브러시의 제4 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 17은 브러시의 제5 변형예를 나타내는 측면도이다.
도 18은 브러시의 제6 변형예를 나타내는 측면도이다.

Claims (9)

  1. 기판의 주연부(周緣部)에 대한 세정처리를 위한 기판처리장치로서,
    기판을 파지하는 기판파지기구와,
    상기 기판파지기구에 파지된 기판의 표면에 수직인 종(縱)방향에 대해 경사지는 세정면(洗淨面)을 가지는 브러시와,
    상기 브러시를 상기 종방향 및 이것과 직교하는 횡방향으로 이동시키기 위한 브러시이동기구와,
    상기 브러시에 대해 상기 종방향으로 가해지는 하중을 검출하기 위한 하중검출유닛과,
    상기 하중검출유닛의 출력에 의거하여, 세정처리시에 상기 브러시가 배치되어야 할 처리시위치(處理時位置)로 상기 브러시를 안내할 때의 기준이 되는 기준위치에, 상기 브러시가 배치되었는지 아닌지를 판단하는 제1 판단유닛을 포함하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준위치는, 상기 브러시가 해당 기준위치에 배치된 상태에서, 상기 기판파지기구에 파지된 기판의 표면(表面) 또는 이면(裏面)과 주단면(周端面)이 이루는 각부(角部)가 상기 세정면에 소정량만큼 파고들 수 있는 위치인 기판처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브러시가 상기 기판파지기구에 파지된 기판과 접촉해 있지 않은 상태에서, 상기 브러시에 소정의 초기하중을 가하는 초기하중부가기구를 포함하며,
    상기 제 1 판단유닛은, 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중의 상기 초기하중에 대한 변화량에 근거하여, 상기 브러시가 상기 기준위치에 배치되었는지 아닌지를 판단하는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 브러시가 상기 처리시위치에 배치되어 있을 때, 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 소정의 하중 범위 내인지 아닌지를 판단하는 제2 판단유닛을 포함하는 기판처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 브러시이동기구를 제어하여, 상기 브러시를 상기 기판파지기구에 파지된 기판을 향해 이동시키면서 상기 하중검출유닛의 출력을 감시하고, 상기 브러시가 해당 기판에 접촉했던 것에 의해, 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중이 예정(豫定)된 문턱값을 넘었던 것에 응답하여, 그때의 상기 브러시의 위치를 상기 기준위치로 설정하는 기준위치설정유닛을 포함하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 처리시위치에 배치된 상기 브러시에 대해 상기 종방향으로 가해지는 하중을 기억하는 하중기억장치와,
    상기 브러시이동기구를 제어하여, 상기 브러시를 상기 기준위치로부터 상기 처리시위치로 이동시키고, 상기 브러시가 상기 처리시위치에 배치되었을 때 상기 하중검출유닛에 의해 검출되는 하중을, 상기 기준위치로부터 상기 처리시위치까지의 거리와 대응지워서, 상기 하중기억장치에 기억시키는 기억제어유닛을 포함하는 기판처리장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리시위치는, 상기 기준위치로부터의 거리가 서로 다른 복수의 위치에 설정되어 있고,
    상기 기판처리장치는, 상기 처리시위치마다, 상기 기준위치로부터 상기 처리시위치까지의 거리와, 해당 처리시위치에 상기 브러시가 배치되었을 때의 기판의 표면에 대한 상기 브러시의 접촉폭을 대응지워서 기억하는 접촉폭기억장치를 포함하는 기판처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세정면은, 상기 종방향으로 연장되는 중심축선 주위로 회전대칭인 형상을 가지고 있는 기판처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 세정면은, 상기 종방향의 일방측(一方側)을 향해 좁아지는 형상으로 된 제1 부분과, 이 제1 부분의 상기 일방측의 단연(端緣)으로부터 상기 종방향의 상기 일방측을 향해 넓어지는 형상으로 된 제2 부분을 구비하고 있는 기판처리장치.
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