KR20180125887A - 기판 세정 장치, 기판 처리 장치, 및 기판 세정 방법 - Google Patents

기판 세정 장치, 기판 처리 장치, 및 기판 세정 방법 Download PDF

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KR20180125887A
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

기판 세정 장치가 개시된다. 일 실시 형태에 있어서는, 기판 세정 장치는, 기판을 회전시키는 제1 구동 롤러를 갖는 제1 구동 스핀들과, 기판에 의해 회전되는 종동 롤러를 갖는 아이들러 스핀들을 포함하는 제1 스핀들군과, 기판을 회전시키는 제2 구동 롤러를 각각 갖는 복수의 제2 구동 스핀들을 포함하는 제2 스핀들군과, 제1 구동 롤러 및 복수의 제2 구동 롤러에 의해 회전되는 기판을 세정하는 세정 기구와, 종동 롤러의 회전수를 검출하는 회전 검출부를 구비하고, 종동 롤러는, 세정 기구에 의해 기판이 힘을 받는 방향과는 반대측에 위치한다.

Description

기판 세정 장치, 기판 처리 장치, 및 기판 세정 방법{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, AND METHOD OF CLEANING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 세정 장치, 기판 처리 장치, 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.
본원은, 2017년 5월 16일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2017-097621호에 기초하여 우선권을 주장하며, 이들 내용을 본 명세서에 원용한다.
종래부터, 하기 일본 특허 제4937807호 공보에 개시된 바와 같은, 기판 처리 장치에 사용되는 기판 세정 장치가 알려져 있다. 기판 세정 장치는, 제1 스핀들군과 제2 스핀들군 사이에서 기판(예를 들어, 원형 형상의 반도체 기판 내지 반도체 웨이퍼)을 보유 지지하면서 회전시키는 기판 보유 지지 회전 기구와, 기판을 세정하는 세정 기구를 구비하고 있다. 제1 스핀들군 및 제2 스핀들군은, 기판을 회전시키는 구동 스핀들을 각각 2개씩 구비하고 있다. 이들 계 4개의 구동 스핀들로 기판을 보유 지지하며 회전시키면서, 세정 기구에 의해 기판을 세정한다.
또한, 이러한 종류의 기판 세정 장치에서는, 세정된 기판의 품질을 안정시키기 위해, 즉, 기판의 중심 부근뿐만 아니라 주연부도 포함하여 세정 후의 기판 상의 파티클 부착과 같은 우려를 가능한 한 발생시키지 않도록 하기 위해서, 기판의 회전수를 고정밀도로 측정할 것이 요구되고 있다. 기판의 회전수를 측정하는 방법으로서, 일본 특허 공개 평10-289889호 공보에서는, 기판의 외주연에 종동 롤러를 맞닿게 하고, 종동 롤러와 슬릿판을 일체로 회전시켜서, 슬릿판의 회전 상태를 검출하는 구성을 개시하고 있다.
그런데, 근년, 반도체 기판의 미세화가 진전되었기 때문에, 종래 과제로 되지 않았었던 미세한 부착물일지라도, 가능한 한 기판 상으로부터 제거할 것이 요구되고 있다. 그래서, 기판을 세정한 후의 파티클 부착과 같은 우려를 없애기 위해, 세정 시에 있어서의 기판 세정 프로세스의 관리도 보다 높은 수준이 요구되고 있다.
예를 들어, 상기 일본 특허 공개 평10-289889호 공보의 기판 세정 장치와 같이, 종동 롤러의 회전수를 검출함으로써 기판의 회전수를 간접적으로 검출하는 구성에 있어서는, 지금까지는 통상 문제가 되지 ?았지만, 종동 롤러와 기판 사이에서 발생하는 슬립이, 기판의 회전수 검출 정밀도를 저하시키는 요인이 되는 것을 알게 되었다. 슬립에 기인하는 기판의 회전수의 검출 정밀도 저하는, 세정성의 불균일을 초래하는 원인의 하나가 될 수 있다. 그래서, 이러한 슬립의 발생을 억제하기 위해서는, 예를 들어, 종동 롤러의 기판에 대한 압박력을 크게 하는 것이 유효하다.
한편, 예를 들어 일본 특허 제4937807호 공보의 기판 세정 장치에서는, 상기한 바와 같이 각 스핀들(50)의 보유 지지 회전부(52)를 기판(W)의 주연부에 맞닿게 하여, 기판(W)을 보유 지지하고 있다(동 문헌 도 9 참조). 이 일본 특허 제4937807호 공보에 개시되는 4개의 구동 롤러에서는, 보유 지지 회전부가 기판(W)을 보유 지지하는 보유 지지력이 균등하지 않게 되면, 보유 지지 회전부에 보유 지지된 기판(W)의 회전이 안정되지 않고, 기판(W)의 세정 등의 처리 효율이 저하할 우려도 있다. 이것에 추가로, 가령, 기판의 회전수를 측정하기 위한 종동 롤러를 강한 압박력으로 기판에 맞닿게 한 경우에는, 기판에 가해지는 힘의 균형이 깨져서, 기판의 변형 등을 초래해버리는 경우가 있다고 상정된다. 또한, 기판에 접촉하는 롤러의 수를 가령 증가시키면, 세정에 수반하여 롤러에 부착된 오염이 다시 기판에 부착되어, 기판이 오염되어버리는 현상이 발생되기 쉬워진다고도 상정된다.
이상과 같은 이유로부터, 근년 반도체 기판에 요구되어 오고 있는 세정 레벨이 보다 높아지는 중에, 이러한 요구에 응하기 위해서, 복수의 기판을 연속적으로 기판 세정 장치로 세정하는 경우에 있어서, 기판 세정 장치에 사용되는 기판의 세정 품질을 안정시키면서, 기판 보유 지지 회전 기구에 있어서의 기판의 회전수를 고정밀도로 측정하는 것은 용이하지 않게 되어 왔다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로서, 기판의 세정 품질을 안정시키면서, 종동 롤러를 사용하여 기판의 회전수를 고정밀도로 측정할 수 있는 기판 세정 장치, 기판 처리 장치, 및 기판 세정 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 양태는, 기판 세정 장치이며, 기판 세정 장치는, 기판을 회전시키는 제1 구동 롤러를 갖는 제1 구동 스핀들과, 상기 기판에 의해 회전되는 종동 롤러를 갖는 아이들러 스핀들을 포함하는 제1 스핀들군과, 기판을 회전시키는 제2 구동 롤러를 각각 갖는 복수의 제2 구동 스핀들을 포함하는 제2 스핀들군과, 상기 제1 구동 롤러 및 복수의 상기 제2 구동 롤러에 의해 회전되는 상기 기판을 세정하는 세정 기구와, 상기 종동 롤러의 회전수를 검출하는 회전 검출부를 구비하고, 상기 종동 롤러는, 상기 세정 기구에 의해 상기 기판이 힘을 받는 방향과는 반대측에 위치하고 있다.
상기 양태에 관한 기판 세정 장치에서는, 세정 기구에 의해 기판이 힘을 받는 방향과는 반대측에 종동 롤러가 위치하고 있다. 이에 의해, 예를 들어 세정 기구에 의해 기판이 힘을 받는 방향으로 종동 롤러가 위치하는 경우와 비교하여, 세정 기구에 의한 압박력을, 기판이 구동 롤러에 압박되는 힘으로서 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 일본 특허 제4937807호 공보의 구성에 있어서의 하나의 구동 롤러를, 종동 롤러로 치환했다고 해도, 각 구동 롤러에 의해 기판을 확실하게 회전시킬 수 있다.
또한, 예를 들어 일본 특허 제4937807호 공보의 구성에 종동 롤러를 추가하는 경우와 비교하여, 기판에 접촉하는 롤러의 수를 적게 하여, 이들 롤러에 부착된 오염에 의해 기판이 오염되어버리는 현상의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 종동 롤러의 기판에의 압박력을, 구동 롤러의 기판에의 압박력과 동등하게 했다고 해도, 기판에 가해지는 힘의 밸런스가 상기 일본 특허 제4937807호 공보의 구성과 비교하여 악화되지 않기 때문에, 기판의 변형 등을 억제하면서, 강한 힘으로 종동 롤러를 기판에 압박하여, 종동 롤러와 기판 사이에서 발생하는 슬립을 억제할 수 있다.
이상으로부터, 상기 형태에 관한 기판 세정 장치에 의하면, 회전 검출부가 종동 롤러의 회전수를 검출함으로써 기판의 회전수를 고정밀도로 측정하면서, 기판의 세정 품질을 안정시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 제2 양태는, 상기 제1 양태의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 종동 롤러를 회전시킬 때의 관성 모멘트가, 상기 제1 구동 롤러를 회전시킬 때의 관성 모멘트보다도 작아도 된다.
이 경우, 종동 롤러의 관성 모멘트를 작게 함으로써, 종동 롤러가 기판과 함께 회전하기 쉬워진다. 즉, 종동 롤러와 기판 사이에서 발생하는 슬립을 억제할 수 있으므로, 회전 검출부에 의한 기판의 회전수 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제3 양태는, 상기 제1 또는 제2 양태의 기판 세정 장치는, 상기 제1 스핀들군을 슬라이드 이동 가능 또한 회전 이동 가능하게 보유 지지하는 제1 이동 기구와, 상기 제2 스핀들군을 슬라이드 이동 가능 또한 회전 이동 불능으로 보유 지지하는 제2 이동 기구를 구비하고 있어도 된다.
이 경우, 제1 스핀들군과 제2 스핀들군 사이에서 기판을 끼움 지지한 때에, 제1 스핀들군이 회전 이동함으로써, 각 스핀들에 의한 기판의 보유 지지력 밸런스를 균일화할 수 있다.
본 발명의 제4 양태는, 상기 제1∼제3 양태 중 어느 1 양태의 기판 세정 장치이며, 상기 제1 스핀들군 및 상기 제2 스핀들군을 갖는 기판 보유 지지 회전 기구는, 기판이 수직으로 보유 지지되는 기구여도 된다.
본 발명의 제5 양태는, 기판 처리 장치이며, 기판 처리 장치는, 상기 제1∼제4 양태 중 어느 1 양태의 상기 기판 세정 장치와, 상기 기판을 연마하는 연마부를 구비하고 있다.
상기 양태의 기판 처리 장치에 의하면, 연마부에서 연마된 기판을 세정할 때에 기판의 회전수를 고정밀도로 측정하면서, 롤러의 오염이 기판에 다시 부착되는 것 등을 억제하여, 처리된 기판의 품질을 안정시킬 수 있다.
본 발명의 제6 양태는, 상기 제1∼제4 양태 중 어느 1 양태의 기판 세정 장치에 의해 기판을 세정하는 방법이며, 기판 세정 방법은, 상기 제1 스핀들군 및 상기 제2 스핀들군을 갖는 기판 보유 지지 회전 기구에 상기 기판을 보유 지지하고, 상기 기판을 회전시키고, 세정액을 상기 기판에 분사시키면서 상기 세정 부재로 상기 기판을 세정하고, 상기 세정액의 분사를 정지하고, 상기 세정 부재를 상기 기판으로부터 이격시켜서 상기 기판의 회전을 정지한다.
본 발명의 상기 양태에 의하면, 기판의 세정 품질을 안정시키면서, 종동 롤러를 사용하여 기판의 회전수를 고정밀도로 측정할 수 있는 기판 세정 장치, 기판 처리 장치, 및 기판 세정 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 평면도이다.
도 2a는, 세정부를 도시하는 평면도이다.
도 2b는, 세정부를 도시하는 측면도이다.
도 3은, 도 1의 기판 세정 장치가 구비하는 기판 보유 지지 회전 기구를 도시하는 사시도이다.
도 4는, 도 3의 기판 보유 지지 회전 기구의 A-A 단면 화살표도이다.
도 5는, 도 3의 기판 보유 지지 회전 기구의 B-B 단면 화살표도이다.
도 6은, 도 3의 제1 이동 기구의 평면도이다.
도 7은, 롤 타입의 세정 기구를 도시하는 사시도이다.
도 8은, 펜슬 타입의 세정 기구를 도시하는 사시도이다.
도 9a는, 기판 세정 장치의 동작을 설명하는 모식도이다.
도 9b는, 기판 세정 장치의 동작을 설명하는 모식도이다.
도 9c는, 기판 세정 장치의 동작을 설명하는 모식도이다.
도 9d는, 기판 세정 장치의 동작을 설명하는 모식도이다.
도 10은, 기판을 세정하는 흐름을 도시하는 흐름도이다.
이하, 본 실시 형태에 따른 기판 세정 장치 및 기판 처리 장치의 구성을 도 1∼도 10을 사용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 사용하는 각 도면은, 각 부를 인식 가능한 크기로 하기 위해서, 축척을 적절히 변경하고 있다. 또한, 각 부의 구성의 이해를 용이하게 하기 위해서, 각 부의 도시를 부분적으로 생략하고 있는 경우가 있다.
(기판 처리 장치)
먼저, 기판 처리 장치의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 전체 구성을 도시하는 평면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치는, 대략 직사각 형상의 하우징(101)을 구비하고 있고, 하우징(101)의 내부는 격벽(101a, 101b)에 의해 로드/언로드부(102)와 연마부(103)와 세정부(104)에 구획되어 있다. 이들 로드/언로드부(102), 연마부(103), 및 세정부(104)는 각각 독립적으로 조립되고, 독립적으로 배기된다. 또한, 기판 처리 장치는, 기판 처리 동작을 제어하는 제어부(105)를 갖고 있다.
로드/언로드부(102)는 다수의 기판(웨이퍼)을 스톡하는 웨이퍼 카세트가 적재되는 2개 이상(본 실시 형태에서는 4개)의 프론트 로드부(120)를 구비하고 있다. 이들 프론트 로드부(120)는 하우징(101)에 인접하여 배치되고, 기판 처리 장치의 폭 방향(길이 방향과 수직인 방향)을 따라서 배열되어 있다. 프론트 로드부(120)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Manufacturing Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있게 되어 있다. 여기서, SMIF, FOUP은, 내부에 웨이퍼 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다.
또한, 로드/언로드부(102)에는, 프론트 로드부(120)의 나열을 따라서 주행 기구(121)가 부설되어 있고, 주행 기구(121) 상에 웨이퍼 카세트의 배열 방향을 따라서 이동 가능한 2대의 반송 로봇(로더)(122)이 설치되어 있다. 반송 로봇(122)은 주행 기구(121) 상에서 이동함으로써 프론트 로드부(120)에 탑재된 웨이퍼 카세트에 액세스할 수 있게 되어 있다. 각 반송 로봇(122)은 상하에 2개의 핸드를 구비하고 있고, 상측의 핸드를, 처리된 기판을 웨이퍼 카세트로 되돌릴 때에 사용하고, 하측의 핸드를, 처리 전의 기판을 웨이퍼 카세트로부터 취출할 때에 사용하여, 상하의 핸드를 구분지어 사용할 수 있게 되어 있다. 또한, 반송 로봇(122)의 하측 핸드는, 그 축심 둘레로 회전함으로써, 기판을 반전시킬 수 있도록 구성되어 있다.
로드/언로드부(102)는 가장 깨끗한 상태를 유지할 필요가 있는 영역이기 때문에, 로드/언로드부(102)의 내부는, 기판 처리 장치 외부, 연마부(103), 및 세정부(104) 중의 어느 것보다도 높은 압력으로 상시 유지되어 있다. 연마부(103)는 연마액으로서 슬러리를 사용하기 때문에 가장 더티한 영역이다. 따라서, 연마부(103)의 내부에는 부압이 형성되고, 그 압력은 세정부(104)의 내부 압력보다도 낮게 유지되어 있다. 로드/언로드부(102)에는, HEPA 필터, ULPA 필터, 또는 케미컬 필터 등의 클린에어 필터를 갖는 필터 팬 유닛(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 필터 팬 유닛으로부터는 파티클이나 유독 증기, 유독 가스가 제거된 클린에어가 상시 분출되고 있다.
연마부(103)는 기판의 연마(평탄화, 화학적 기계적 연마 처리)가 행하여지는 영역이며, 제1 연마 유닛(103A), 제2 연마 유닛(103B), 제3 연마 유닛(103C), 제4 연마 유닛(103D)을 구비하고 있다. 이들 제1 연마 유닛(103A), 제2 연마 유닛(103B), 제3 연마 유닛(103C), 및 제4 연마 유닛(103D)은 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라서 배열되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(103A)은 연마면을 갖는 연마 패드(110)가 설치된 연마 테이블(130A)과, 기판을 보유 지지하고 또한 기판을 연마 테이블(130A) 상의 연마 패드(110)에 압박하면서 연마하기 위한 톱링(131A)과, 연마 패드(110)에 연마액이나 드레싱액(예를 들어, 순수)을 공급하기 위한 연마액 공급 노즐(132A)과, 연마 패드(110)의 연마면 드레싱을 행하기 위한 드레서(133A)와, 액체(예를 들어 순수)와 기체(예를 들어 질소 가스)의 혼합 유체 또는 액체(예를 들어 순수)를 무상으로 하여 연마면에 분사하는 아토마이저(134A)를 구비하고 있다.
마찬가지로, 제2 연마 유닛(103B)은 연마 패드(110)가 설치된 연마 테이블(130B)과, 톱링(131B)과, 연마액 공급 노즐(132B)과, 드레서(133B)와, 아토마이저(134B)를 구비하고 있고, 제3 연마 유닛(103C)은 연마 패드(110)가 설치된 연마 테이블(130C)과, 톱링(131C)과, 연마액 공급 노즐(132C)과, 드레서(133C)와, 아토마이저(134C)를 구비하고 있고, 제4 연마 유닛(103D)은 연마 패드(110)가 설치된 연마 테이블(130D)과, 톱링(131D)과, 연마액 공급 노즐(132D)과, 드레서(133D)와, 아토마이저(134D)를 구비하고 있다.
제1 연마 유닛(103A), 제2 연마 유닛(103B), 제3 연마 유닛(103C), 및 제4 연마 유닛(103D)은 서로 동일한 구성을 갖고 있으므로, 이하, 제1 연마 유닛(103A)을 대표로 설명한다.
이어서, 기판을 반송하기 위한 반송 기구에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 연마 유닛(103A) 및 제2 연마 유닛(103B)에 인접하고, 제1 리니어 트랜스포터(106)가 배치되어 있다. 이 제1 리니어 트랜스포터(106)는 연마 유닛(103A, 103B)이 배열되는 방향을 따른 4개의 반송 위치(로드/언로드부측으로부터 차례로 제1 반송 위치 TP1, 제2 반송 위치 TP2, 제3 반송 위치 TP3, 제4 반송 위치 TP4로 한다)의 사이에 기판을 반송하는 기구이다.
또한, 제3 연마 유닛(103C) 및 제4 연마 유닛(103D)에 인접하고, 제2 리니어 트랜스포터(107)가 배치되어 있다. 이 제2 리니어 트랜스포터(107)는 연마 유닛(103C, 103D)이 배열되는 방향을 따른 3개의 반송 위치(로드/언로드부측으로부터 차례로 제5 반송 위치 TP5, 제6 반송 위치 TP6, 제7 반송 위치 TP7로 한다)의 사이에 기판을 반송하는 기구이다.
기판은, 제1 리니어 트랜스포터(106)에 의해 연마 유닛(103A, 103B)으로 반송된다. 상술한 바와 같이, 제1 연마 유닛(103A)의 톱링(131A)은 도시하지 않은 톱링 헤드의 스윙 동작에 의해 연마 위치와 제2 반송 위치 TP2 사이를 이동한다. 따라서, 톱링(131A)에의 기판의 수수는 제2 반송 위치 TP2에서 행해진다. 마찬가지로, 제2 연마 유닛(103B)의 톱링(131B)은 연마 위치와 제3 반송 위치 TP3 사이를 이동하고, 톱링(131B)에의 기판의 수수는 제3 반송 위치 TP3에서 행해진다. 제3 연마 유닛(103C)의 톱링(131C)은 연마 위치와 제6 반송 위치 TP6 사이를 이동하고, 톱링(131C)에의 기판의 수수는 제6 반송 위치 TP6에서 행해진다. 제4 연마 유닛(103D)의 톱링(131D)은 연마 위치와 제7 반송 위치 TP7 사이를 이동하고, 톱링(131D)에의 기판의 수수는 제7 반송 위치 TP7에서 행해진다.
제1 반송 위치 TP1에는, 반송 로봇(122)으로부터 기판을 수취하기 위한 리프터(111)가 배치되어 있다. 기판은 이 리프터(111)를 통하여 반송 로봇(122)으로부터 제1 리니어 트랜스포터(106)에 건네진다. 리프터(111)와 반송 로봇(122) 사이에 위치하고, 셔터(도시하지 않음)가 격벽(101a)에 설치되어 있고, 기판의 반송 시에는 셔터가 열려져서 반송 로봇(122)으로부터 리프터(111)에 기판이 건네지게 되어 있다. 또한, 제1 리니어 트랜스포터(106)와, 제2 리니어 트랜스포터(107)와, 세정부(104) 사이에는 도시하지 않은 스윙 트랜스포터가 배치되어 있다. 이 스윙 트랜스포터는, 제4 반송 위치 TP4와 제5 반송 위치 TP5 사이를 이동 가능한 핸드를 갖고 있으며, 제1 리니어 트랜스포터(106)로부터 제2 리니어 트랜스포터(107)로의 기판의 수수는, 스윙 트랜스포터에 의해 행해진다. 기판은, 제2 리니어 트랜스포터(107)에 의해 제3 연마 유닛(103C) 및/또는 제4 연마 유닛(103D)으로 반송된다. 또한, 연마부(103)로 연마된 기판은 스윙 트랜스포터를 경유하여 세정부(104)로 반송된다.
도 2a는 세정부(104)를 도시하는 평면도이며, 도 2b는 세정부(104)를 도시하는 측면도이다. 도 2a 및 도 2b에 도시하는 바와 같이, 세정부(104)는 제1 세정실(190)과, 제1 반송실(191)과, 제2 세정실(192)과, 제2 반송실(193)과, 건조실(194)로 구획되어 있다. 제1 세정실(190) 내에는, 세로 방향을 따라서 배열된 상측 1차 기판 세정 장치(201A) 및 하측 1차 기판 세정 장치(201B)가 배치되어 있다. 상측 1차 기판 세정 장치(201A)는 하측 1차 기판 세정 장치(201B)의 상방에 배치되어 있다. 마찬가지로, 제2 세정실(192) 내에는, 세로 방향을 따라서 배열된 상측 2차 기판 세정 장치(202A) 및 하측 2차 기판 세정 장치(202B)가 배치되어 있다. 상측 2차 기판 세정 장치(202A)는 하측 2차 기판 세정 장치(202B)의 상방에 배치되어 있다. 이들 기판 세정 장치(201A, 201B, 202A, 202B)는, 세정액을 사용하여 기판을 세정하는 세정기이다. 이들의 기판 세정 장치(201A, 201B, 202A, 202B)는 수직 방향을 따라서 배열되어 있으므로, 풋프린트 면적이 작다는 이점이 얻어진다.
상측 2차 기판 세정 장치(202A)와 하측 2차 기판 세정 장치(202B) 사이에는, 기판의 가배치대(203)가 설치되어 있다. 건조실(194) 내에는, 세로 방향을 따라서 배열된 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)이 배치되어 있다. 이들 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)은 서로 격리되어 있다. 상측 건조 모듈(205A) 및 하측 건조 모듈(205B)의 상부에는, 청정한 공기를 건조 모듈(205A, 205B) 내에 각각 공급하는 필터 팬 유닛(207, 207)이 설치되어 있다. 상측 1차 기판 세정 장치(201A), 하측 1차 기판 세정 장치(201B), 상측 2차 기판 세정 장치(202A), 하측 2차 기판 세정 장치(202B), 가배치대(203), 상측 건조 모듈(205A), 및 하측 건조 모듈(205B)은 도시하지 않은 프레임에 볼트 등을 통하여 고정되어 있다.
제1 반송실(191)에는, 상하 이동 가능한 제1 반송 로봇(209)이 배치되고, 제2 반송실(193)에는, 상하 이동 가능한 제2 반송 로봇(210)이 배치되어 있다. 제1 반송 로봇(209) 및 제2 반송 로봇(210)은 세로 방향으로 연장하는 지지 축(211, 212)에 각각 이동 가능하게 지지되어 있다. 제1 반송 로봇(209) 및 제2 반송 로봇(210)은 그 내부에 모터 등의 구동 기구를 갖고 있으며, 지지 축(211, 212)을 따라서 상하로 이동 가능하게 되어 있다. 제1 반송 로봇(209)은 반송 로봇(122)과 마찬가지로, 상하 2단의 핸드를 갖고 있다. 제1 반송 로봇(209)은 도 2a의 점선이 나타내는 바와 같이, 그 하측의 핸드가 상술한 가배치대(180)에 액세스 가능한 위치에 배치되어 있다. 제1 반송 로봇(209)의 하측 핸드가 가배치대(180)에 액세스할 때에는, 격벽(101b)에 설치되어 있는 셔터(도시하지 않음)가 개방되게 되어 있다.
제1 반송 로봇(209)은 가배치대(180), 상측 1차 기판 세정 장치(201A), 하측 1차 기판 세정 장치(201B), 가배치대(203), 상측 2차 기판 세정 장치(202A), 하측 2차 기판 세정 장치(202B)의 사이에 기판(W)을 반송하도록 동작한다. 세정 전의 기판(슬러리가 부착되어 있는 기판)을 반송할 때는, 제1 반송 로봇(209)은 하측의 핸드를 사용하고, 세정 후의 기판을 반송할 때는 상측의 핸드를 사용한다. 제2 반송 로봇(210)은 상측 2차 기판 세정 장치(202A), 하측 2차 기판 세정 장치(202B), 가배치대(203), 상측 건조 모듈(205A), 하측 건조 모듈(205B)의 사이에 기판(W)을 반송하도록 동작한다. 제2 반송 로봇(210)은 세정된 기판만을 반송하므로, 하나의 핸드만을 구비하고 있다. 도 1에 도시하는 반송 로봇(122)은 그 상측의 핸드를 사용하여 상측 건조 모듈(205A) 또는 하측 건조 모듈(205B)로부터 기판을 취출하고, 그 기판을 웨이퍼 카세트로 되돌린다. 반송 로봇(122)의 상측 핸드가 건조 모듈(205A, 205B)에 액세스할 때에는, 격벽(101a)에 설치되어 있는 셔터(도시하지 않음)가 개방되게 되어 있다.
세정부(104)는 2대의 1차 기판 세정 장치 및 2대의 2차 기판 세정 장치를 구비하고 있으므로, 복수의 기판을 병렬하여 세정하는 복수의 세정 라인을 구성할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 1차 기판 세정 장치(201A, 201B) 및 2차 기판 세정 장치(202A, 202B)는, 롤 스펀지형의 세정기이다. 또한, 여기서 롤 스펀지란, 긴 형상의 스펀지를 말하며, 경질의 재료로 이루어지는 도시하지 않은 회전축이 길이 방향을 따라서 설치되어 있다.
상측 1차 기판 세정 장치(201A), 하측 1차 기판 세정 장치(201B), 상측 2차 기판 세정 장치(202A), 하측 2차 기판 세정 장치(202B)는 동일한 타입의 기판 세정 장치여도 되고, 또는 상이한 타입의 기판 세정 장치여도 된다. 예를 들어, 1차 기판 세정 장치(201A, 201B)를 한 쌍의 롤 스펀지로 기판의 상하면을 스크럽 세정하는 롤 타입의 기판 세정 장치(도 7 참조)로 하고, 2차 기판 세정 장치(202A, 202B)를 펜슬 타입의 기판 세정 장치(도 8 참조)로 할 수도 있다.
(기판 세정 장치)
이어서, 상기 기판 세정 장치(201A, 201B, 202A, 202B)로서 사용되는, 롤 타입 또는 펜슬 타입의 기판 세정 장치의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 이들 기판 세정 장치는, 도 3∼도 6에 도시하는 기판 보유 지지 회전 기구(1)를 공통으로 구비하고 있다. 이 기판 보유 지지 회전 기구(1)의 상부에, 롤 타입의 세정 기구(2A)(도 7 참조) 또는 펜슬 타입의 세정 기구(2B)(도 8 참조)가 설치됨으로써, 각 기판 세정 장치(201A, 201B, 202A, 202B)가 구성된다.
(기판 보유 지지 회전 기구)
먼저, 기판 보유 지지 회전 기구(1)에 대하여 설명한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 기판 보유 지지 회전 기구(1)의 중앙부에는, 세정 기구(2A) 또는 세정 기구(2B)를 구동시키는 세정 부재 구동 기구(30)가 설치되어 있다. 세정 부재 구동 기구(30)를 사이에 둔 양측에는, 제1 이동 기구(10) 및 제2 이동 기구(20)가 배치되어 있다. 제1 이동 기구(10)는 제1 스핀들군(G1)을 이동시키고, 제2 이동 기구(20)는 제2 스핀들군(G2)을 이동시킨다. 제1 스핀들군(G1)은 제1 구동 스핀들(50A) 및 아이들러 스핀들(50B)을 포함하고, 제2 스핀들군(G2)은 복수의 제2 구동 스핀들(50C)을 포함한다.
도 7, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 구동 스핀들(50A)은 구동 롤러(52)(제1 구동 롤러)를 갖고, 아이들러 스핀들(50B)은 종동 롤러(54)를 갖고, 각 제2 구동 스핀들(50C)은 각각 구동 롤러(52)(제2 구동 롤러)를 갖는다.
기판 보유 지지 회전 기구(1)는 각 구동 롤러(52) 및 종동 롤러(54)의 보유 지지 홈(52a, 54a)에 의해 기판(W)을 보유 지지하면서, 구동 롤러(52)의 회전력에 의해 기판(W)을 회전시킨다.
세정 부재 구동 기구(30)는 도 4에 도시하는 케이스(31)의 내측에 설치된 실린더(32)(도 4에는 도시하지 않음)와, 그 실린더(32)에 의해 구동되는 막대 형상의 지주 부재(33)를 구비하고 있다. 지주 부재(33)는 실린더(32)의 상방으로 돌출되어 있고, 실린더(32)의 구동에 의해 상하 이동 가능하다.
도 3에 도시한 바와 같이, 지주 부재(33)의 상단에는, 후술하는 세정 기구가 설치되는 설치부(34)가 설치되어 있다. 한편, 케이스(31)의 양측에는, 그 케이스(31)를 사이에 두고 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 직선상 슬라이드 레일(36)이 배치되어 있다. 이 한 쌍의 슬라이드 레일(36)의 양단부에, 제1 이동 기구(10) 및 제2 이동 기구(20)가 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 있다.
(제1 이동 기구)
여기서, 제1 이동 기구(10)의 구성을 설명한다. 도 3, 4에 도시하는 바와 같이, 각 슬라이드 레일(36)에는, 단면에서 보아 대략 U자상의 슬라이더(12)가 걸림 결합되어 있다. 슬라이더(12)는 슬라이드 레일(36)이 연장하는 방향으로, 이 슬라이드 레일(36)에 대하여 슬라이드 이동한다. 각 슬라이더(12)의 하면에는, 대략 직사각형의 평판상으로 형성된 연결 부재(13)가 설치되어 있다. 연결 부재(13)의 중앙부에는 상하로 관통하는 개구부(13a)가 설치되고, 그 개구부(13a)의 내주에 베어링(14)이 감합되어 있다. 베어링(14)의 내륜(14a)에는, 대략 원기둥상의 축 부재(15)가 설치되어 있다. 축 부재(15)는 개구부(13a) 내에서, 베어링(14)에 의해 연결 부재(13)에 대하여 회전 가능하게 보유 지지되어 있다. 개구부(13a)의 상부에는, 개구부(13a) 내에 설치된 축 부재(15)의 상면을 덮는 커버(16)가 설치되어 있다.
연결 부재(13)의 하면측에는, 대략 직사각형의 평판상으로 형성된 베이스 부재(17)가 설치되어 있다. 베이스 부재(17)는 그 외형이 연결 부재(13)보다도 크고, 그 상면 중앙부가 축 부재(15)의 하단면에 볼트로 고정되어 있다. 이에 의해, 베이스 부재(17)는 도 6에 도시하는 바와 같이 축 부재(15)를 중심으로 하여 그 축 부재(15)와 일체로 수평면 내에서 회동하도록 구성되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 베이스 부재(17)의 상면에는, 연결 부재(13)의 하부를 수납하는 대략 직사각 형상의 오목부(17a)가 형성되어 있다. 오목부(17a)의 내주면과 연결 부재(13)의 외주면 사이에는, 근소한 치수의 클리어런스 D(도 6 참조)가 설치되어 있다. 그로 인해, 베이스 부재(17)는 연결 부재(13)에 대하여 클리어런스 D로 연결 부재(13)와 베이스 부재(17)가 접촉하지 않는 범위 내에서 회동할 수 있다. 또한 클리어런스 D의 폭 치수는, 본 실시 형태에서는 약 2mm 정도로 형성되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 베이스 부재(17)의 외측(슬라이드 레일(36)의 연신 방향의 외측)에는, 대략 L자상으로 그 일단부가 하방을 향하는 가이드 부재(18)가 설치되어 있다. 가이드 부재(18)의 내측에는, 하기하는 구획 부재(3)에 그 상단이 고정된 판상의 걸림 부재(19)가 설치되어 있다. 걸림 부재(19)의 내측에는 실린더(22)가 설치되고, 이 실린더(22)에 의해 진퇴 구동되는 로드(24)의 선단이 플로팅 조인트(21)를 통하여 가이드 부재(18)의 내측에 연결되어 있다.
플로팅 조인트(21)는 상세한 도시는 생략하지만, 각각이 로드(24)측과 가이드 부재(18)측이 설치되는 한 쌍의 연결 부재로 이루어진다. 한쪽 연결 부재가 구비하는 구 형상의 돌기부(21a)는 다른 쪽 연결 부재가 구비하는 구면상의 오목부(21b) 내에 회전 가능하게 걸림 결합하여 구성되어 있다. 이에 의해, 가이드 부재(18)가 로드(24)에 대하여 대략 전체 방향으로 요동(회동) 가능한 상태에서 연결되어 있으므로, 실린더(22)의 구동에 의해 베이스 부재(17)와 연결 부재(13)를 일체로 슬라이드 레일(36)을 따라서 왕복 이동시킬 수 있음과 함께, 이들 베이스 부재(17) 및 가이드 부재(18)가 걸림 부재(19)나 실린더(22)와는 독립하여 수평면 내에서 자유자재로 회동할 수 있게 되어 있다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 가이드 부재(18)의 내면에는, 그 선단부가 걸림 부재(19)의 외면에 맞닿고, 베이스 부재(17) 및 연결 부재(13)의 이동을 소정 위치에서 규제하는 돌기상의 스토퍼 부재(23)가 설치되어 있다. 또한, 37은 실린더(22)에 설치된 레귤레이터이다. 이와 같이, 제1 이동 기구(10)는 베이스 부재(17) 및 연결 부재(13)를 일체로 슬라이드 레일(36)을 따르는 직선 방향으로 왕복 이동시키는 왕복 이동 기구와, 베이스 부재(17)를 연결 부재(13)에 대하여 축 부재(15)를 중심으로 수평면 내에서 회동 가능하게 설치하여 이루어지는 회동 기구를 구비하고 있다.
즉, 제1 이동 기구(10)는 제1 스핀들군(G1)을, 슬라이드 레일(36)을 따라서 슬라이드 이동 가능 또한, 축 부재(15) 경유로 회전 이동 가능하게 보유 지지하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 각 스핀들(50A, 50B)은 각각, 원통형의 본체부(51)와, 본체부(51) 내에 삽입 관통된 샤프트(26)를 갖고 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 제2 구동 스핀들(50C)의 구성은 제1 구동 스핀들(50A)의 구성과 마찬가지이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 각 스핀들(50A, 50B)에 있어서의 본체부(51)의 상단부에는, 구동 롤러(52) 또는 종동 롤러(54)(도 7 참조)를 설치하는 설치부(51a)가 설치되어 있다. 설치부(51a)로부터 돌출되는 샤프트(26)의 상단부(26a)가 구동 롤러(52) 또는 종동 롤러(54)에 접속됨으로써, 샤프트(26)와 구동 롤러(52) 또는 종동 롤러(54)가 일체로 회전한다. 또한 도 3에서는, 구동 롤러(52) 및 종동 롤러(54)를 설치부(51a)로부터 떼어낸 상태를 도시하고 있다.
또한 베이스 부재(17)는 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 그 양측이 각슬라이드 레일(36)의 양 외측(슬라이드 레일(36)의 연신 방향에 직교하는 양 외측)으로 돌출되어 있고, 돌출된 부분의 상면에 제1 구동 스핀들(50A) 및 아이들러 스핀들(50B)이 기립 설치되어 있다. 그리고, 도 4에 도시한 바와 같이 각 스핀들(50A, 50B)의 본체부(51) 내에 회전 가능하게 설치된 샤프트(26)가 베이스 부재(17)를 관통하여 그 하면측에 돌출되어 있다. 베이스 부재(17)의 하방에는 모터(28)가 설치되어 있고, 모터(28)의 회전축(28a)과 제1 구동 스핀들(50A) 내의 샤프트(26) 사이에는, 전달 벨트(29)가 걸쳐져 있다. 모터(28)는 전달 벨트(29)를 통하여 제1 구동 스핀들(50A)의 샤프트(26)에 구동력을 입력하고, 샤프트(26) 및 구동 롤러(52)를 일체로 회전시킨다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 구동 롤러(52) 및 종동 롤러(54)의 외주면에는, 기판(W)의 외주연에 맞닿는 보유 지지 홈(52a, 54a)이 형성되어 있다. 보유 지지 홈(52a) 내에서 기판(W)의 주연부를 보유 지지한 상태에서, 각 구동 롤러(52)가 회전함으로써, 기판(W)이 회전된다. 또한, 종동 롤러(54)에 있어서의 보유 지지 홈(54a) 내에서, 기판(W)이 보유 지지된 상태에서, 기판(W)이 회전함으로써, 종동 롤러(54)와 함께 아이들러 스핀들(50B)의 샤프트(26)가 종동하여 회전한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 아이들러 스핀들(50B)의 샤프트(26)에 있어서의 하단부에는, 한 쌍의 도그(53a)와, 도그(53a)의 회전을 검지하는 센서(53b)와, 로 이루어지는 회전 검출부(53)가 설치되어 있다. 한 쌍의 도그(53a)는 아이들러 스핀들(50B)의 샤프트(26)의 중심축으로부터, 그 외측을 향하여 연장되어 있다. 센서(53b)로서는, 투광부와 수광부를 갖는 광학식의 센서 등을 사용할 수 있다.
회전 검출부(53)에서는, 센서(53b)의 투광부와 수광부 사이에 도그(53a)가 위치하는지 여부에 따라, 센서(53b)의 출력 신호 등이 바뀌고, 출력 신호가 변화하는 시간 간격 등으로부터, 도그(53a)의 회전수, 즉 종동 롤러(54)의 회전수를 검출할 수 있다. 기판(W)의 회전수는, 종동 롤러(54)의 회전수와 비례 관계에 있기 때문에, 종동 롤러(54)의 회전수로부터 기판(W)의 회전수를 산출할 수 있다.
이상과 같이 하여, 회전 검출부(53)는 종동 롤러(54)의 회전수를 검출함으로써, 기판(W)의 회전수를 간접적으로 검출한다.
(제2 이동 기구)
제2 이동 기구(20)는 상기 제1 이동 기구(10)가 구비하는 베이스 부재(17) 및 연결 부재(13)를 대신하여, 이들 부재(13, 17)를 일체로 구성한 것에 상당하는 1매의 베이스 부재(25)를 구비하고 있다. 또한, 제2 이동 기구(20)에서는, 도시는 생략하지만, 모터에 의해 2개의 제2 구동 스핀들(50C)의 샤프트(26)가 동기하여 회전하도록 구성되어 있다. 제2 이동 기구(20)의, 그 밖의 부분의 구성은, 제1 이동 기구(10)와 공통이다. 따라서, 제2 이동 기구(20)의 도시 및 그 설명에서는, 제1 이동 기구와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이 제2 이동 기구(20)에서는, 연결 부재(13) 및 축 부재(15)에 상당하는 부재를 설치하지 않고, 슬라이더(12)의 하면을 베이스 부재(25)의 상면에 직접 설치하고 있고, 베이스 부재(25)를 슬라이드 레일(36)을 따르는 직선 방향으로 왕복 이동시키는 왕복 이동 기구만을 구비하고 있다.
즉, 제2 이동 기구(20)는 제2 스핀들군(G2)을 슬라이드 레일(36)을 따르는 직선 방향으로 슬라이드 이동 가능 또한 회전 이동 불능으로 보유 지지하고 있다.
(롤 타입의 세정 기구)
이어서, 기판 보유 지지 회전 기구(1)의 상부에 설치되는, 롤 타입의 세정 기구(2A)에 대하여 설명한다. 도 7에 도시하는 세정 기구(2A)는, 기판(W)을 세정하는 롤 세정 부재(60)와, 기판(W)의 상면을 향하여 세정액을 공급하는 상부 노즐(71)과, 기판(W)의 하면을 향하여 세정액을 공급하는 하부 노즐(72)을 구비하고 있다.
롤 세정 부재(60)는 기판(W)의 상면을 세정하는 상부 세정 부재(61)와, 기판(W)의 하면을 세정하는 하부 세정 부재(62)에 의해 구성되어 있다. 각 세정 부재(61, 62)는, 기판(W)의 상면 또는 하면에 미끄럼 접촉하는 원기둥상의 롤 스펀지(63, 64)와, 그 롤 스펀지(63, 64)를 회전 가능하게 설치하고 있는 롤 스펀지 설치 부재(65, 66)를 구비하고 있다. 롤 스펀지(63, 64)의 재질로서는, 다공질의 PVA제 스펀지, 발포 우레탄 등을 사용할 수 있다. 이들 세정 부재(61, 62)는, 그 길이 방향이 각 스핀들군(G1, G2) 사이에 연신하도록 배치되어 있다.
각 롤 스펀지(63, 64)는, 기판(W)의 상하면의 전체면에 미끄럼 접촉 가능하도록, 그 길이가 기판(W)의 직경과 동등 또는 그 이상의 치수로 형성되어 있다. 또한, 상부 세정 부재(61)는 롤 스펀지(63)를 상하 이동시키고, 또한 회전시키는 도시하지 않은 구동 기구에 설치되어 있다. 한편, 하부 세정 부재(62)는 상세한 도시는 생략하지만, 지주 부재(33)의 설치부(34)에 설치되어 있다.
상부 노즐(71) 및 하부 노즐(72)은 도시하지 않은 세정액 공급원에 접속되어 있고, 기판(W)의 상면 또는 하면을 향하여 세정액을 분사한다. 세정액으로서는, 초순수, 암모니아수, 불화수소산(불산) 등을 사용할 수 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 롤 스펀지(63)는 기판(W)과의 접촉부에 있어서, 기판(W)을 제2 스핀들군(G2)을 향하여 압입하는 방향으로 회전하고 있다. 마찬가지로, 롤 스펀지(64)는 기판(W)과의 접촉부에 있어서, 기판(W)을 제2 스핀들군(G2)을 향하여 압입하는 방향으로 회전하고 있다. 이에 의해, 기판(W)은, 롤 세정 부재(60)로부터, 제2 스핀들군(G2)을 향한 압입력(화살표 F 참조)을 받는다. 이와 같이 하여, 세정 기구(2A)에 의해 기판(W)이 힘을 받는 방향을, 이하에서는 간단히 압박 방향 F라고 한다.
(펜슬 타입의 세정 기구)
이어서, 펜슬 타입의 세정 기구(2B)에 대하여 설명한다. 도 8에 도시하는 세정 기구(2B)는, 회전축(67)과, 요동 암(68)과, 펜슬형의 세정 부재(69)를 구비하고 있다. 요동 암(68)은 회전축(67) 둘레로 회전된다. 세정 부재(69)는 요동 암(68)의 선단부에 있어서의 하면에 설치되어 있다. 이 실시 양태에 있어서의 펜슬 타입의 세정 부재(69)는 상하 방향으로 연장되는 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 세정 부재(69)의 재질로서는, 발포 폴리우레탄, PVA 등을 사용할 수 있다.
요동 암(68)이 회전축(67) 둘레로 회전하면, 요동 암(68)의 선단에 설치된 펜슬 세정 부재(69)는 원호상의 궤적을 그려서 기판(W) 상에서 이동한다. 요동 암(68)의 선단은 기판(W)의 중심까지 연장되어 있으므로, 펜슬 세정 부재(69)의 이동 궤적은, 기판(W)의 중심을 통과한다. 또한, 펜슬 세정 부재(69)는 기판(W)의 외주까지 이동시킬 수 있다. 기판(W)이 회전하는 상태에서, 펜슬 세정 부재(69)가 상기와 같은 궤적으로 이동함으로써, 기판(W)의 상면의 전체면이, 펜슬 세정 부재(69)에 의해 세정된다.
여기서, 펜슬 세정 부재(69)가 기판(W)에 접촉하고 있는 사이에 있어서의, 요동 암(68)의 요동 방향은, 도 8의 화살표 R에 나타내는 바와 같이, 제1 스핀들군(G1)으로부터 제2 스핀들군(G2)을 향하는 방향이다. 이렇게 요동 암(68)이 요동함으로써, 기판(W)은, 펜슬 세정 부재(69)로부터, 제2 스핀들군(G2)을 향한 압입력(화살표 F 참조)을 받는다. 또한, 화살표 F의 방향은, 도 7에 도시하는 롤 세정 부재(60)에 의한 압입력의 방향과 동일한 방향이다. 즉, 펜슬 타입의 세정 기구(2B)에 있어서의 압박 방향 F는, 롤 타입의 세정 기구(2A)에 있어서의 압박 방향 F와 동일한 방향이다.
이상과 같이 구성된 기판 세정 장치는, 전체가 상자형의 케이싱 내에 수납 배치되어 있고, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 슬라이드 레일(36)의 상면과 케이스(31)의 상면이, 케이싱 내에 설치된 판상의 구획 부재(3)의 하면측에 고정되어 있다. 구획 부재(3)에 의해, 케이싱 내가 하부 공간과 상부 공간으로 구획되어 있고, 하부 공간에는 기판 보유 지지 회전 기구(1)가 수용되고, 상부 공간에는 세정 기구(2A 또는 2B)가 수용되어 있다. 구획 부재(3)에 의해, 세정 기구(2A 또는 2B)로 기판을 세정할 때의 세정액 등이, 하부 공간 내의 기판 보유 지지 회전 기구(1)에 달하는 것이 방지된다. 또한, 각 스핀들(50A∼50C)나 지주 부재(33)는 구획 부재(3)에 형성된 개구부(3a) 등으로부터, 구획 부재(3)의 상방으로 돌출되어 있다.
이어서, 이상과 같이 구성된 기판 세정 장치의 작용에 대해서, 도 9a∼도 9d 및 도 10을 사용하여 설명한다.
도 9a∼도 9d는, 기판 세정 장치를 상방으로부터 본 모식도이다. 또한, 도 9a∼도 9d에 도시하는 직선 L은, 한 쌍의 슬라이드 레일(36)이 연장되는 위치를 나타내고 있다. 이하, 슬라이드 레일(36)이 연장하는 방향을 간단히 슬라이드 방향 L이라고 한다. 도 10에는, 기판을 세정하는 흐름을 도시한다.
기판(W)을 보유 지지할 때, 도 9a에 도시하는 바와 같이, 슬라이드 방향 L에서 기판(W)을 사이에 두는 양측에 배치된 제1 스핀들군(G1) 및 제2 스핀들군(G2)을, 제1 이동 기구(10) 및 제2 이동 기구(20)에 의해, 기판(W)을 향하여 이동시킨다. 이때, 제2 스핀들군(G2)이, 제1 스핀들군(G1)보다도 빨리 기판(W)에 접촉한다. 제1 스핀들군(G1) 및 제2 스핀들군(G2)의 양자가 기판(W)의 주연부에 맞닿음으로써, 기판(W)이 보유 지지된다(도 10의 S101).
그런데, 이와 같이 하여 기판(W)을 보유 지지할 때에 제1 구동 스핀들(50A)의 구동 롤러(52) 및 아이들러 스핀들(50B)의 종동 롤러(54)가 기판(W)의 주연부에 서로 균등한 압력으로 맞닿지 않는 것도 생각된다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 구동 롤러(52) 또는 종동 롤러(54) 중 한쪽이 기판(W)의 주연부에 맞닿음으로써, 축 부재(15)를 중심으로 베이스 부재(17)가 회동하고, 다른 쪽이 기판(W)의 주연부에 맞닿는다. 이 동작에 의해, 구동 롤러(52) 및 종동 롤러(54)가 기판(W)을 보유 지지하는 보유 지지력의 불균형이 시정되어, 각 롤러가 서로 균등한 압력으로 기판(W)의 주연부에 맞닿는다.
이어서, 모터(28)를 구동하여 각 구동 스핀들(50A, 50C)의 구동 롤러(52)를 회전시켜, 도 9c에 도시하는 바와 같이, 기판(W)을 회전시킨다(도 10의 S102). 이때, 기판(W)의 회전에 수반하여, 종동 롤러(54)도 종동하여 회전된다. 종동 롤러(54)가 회전하면, 아이들러 스핀들(50B)의 샤프트(26)에 설치된 도그(53a)도 회전하고, 이 회전수에 따른 간격으로, 센서(53b)가 출력하는 ON/OFF 신호가 전환된다. 따라서, ON/OFF 신호가 전환되는 시간 간격으로부터, 종동 롤러(54)의 회전수를 검출할 수 있다. 또한, 종동 롤러(54)는 기판(W)의 회전에 종동하고 있기 때문에, 기판(W)의 회전수를 간접적으로 산출할 수 있다.
기판(W)이 회전을 개시하면, 노즐(71, 72)이 기판(W)을 향하여 세정액을 분사하면서, 롤 세정 부재(60) 또는 펜슬 세정 부재(69)가 기판(W)에 압박되고, 기판(W)이 세정된다(도 10의 S103). 이때, 도 9d에 도시하는 바와 같이, 기판(W)에는, 롤 세정 부재(60) 또는 펜슬 세정 부재(69)로부터 받는 제2 스핀들군(G2)을 향한 압박 방향 F의 압입력이 작용한다. 그리고, 제2 스핀들군(G2)이 갖는 복수의 구동 롤러(52)는 모두 기판(W)에 회전력을 부여하는 것이다. 따라서, 예를 들어 제2 스핀들군(G2)에 아이들러 스핀들(50B)이 포함되어 있는 경우와 비교하여, 기판(W)에 확실하게 회전력을 부여할 수 있다.
세정 완료 후, 세정액의 분사를 정지하고, 롤 세정 부재(60) 또는 펜슬 세정 부재(69)를 기판(W)으로부터 이격시켜(도 10의 S104), 기판(W)의 회전을 정지시킨다(도 10의 S105). 그 후, 도시하지 않은 기판 파지 기구(예를 들어, 핸드 기구)가 기판(W)을 수취하는 때에, 기판(W)은, 제1 스핀들군(G1) 및 제2 스핀들군(G2)으로부터 떼어내어진다(도 10의 S106).
또한, 본 실시 형태에서는, 기판(W)에 회전되는 종동 롤러(54)가 압박 방향 F와는 반대측에 위치하고 있다. 이에 의해, 예를 들어 세정 부재(60, 69)에 의해 기판(W)이 힘을 받는 방향으로 종동 롤러(54)가 위치하는 경우와 비교하여, 세정 부재(60, 69)에 의한 압박력을, 기판(W)이 구동 롤러(52)에 압박되는 힘으로서 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 구동 롤러(52)에 의해 기판(W)을 보다 확실하게 회전시킬 수 있다.
또한, 예를 들어 일본 특허 제4937807호 공보의 구성에 대하여 종동 롤러(54)를 추가하는 경우와 비교하여, 기판(W)에 접촉하는 롤러의 수를 적게 하고, 이들 롤러에 부착된 오염에 의해 기판(W)이 오염되어버리는 현상의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 종동 롤러(54)의 기판(W)에의 압박력을, 구동 롤러(52)의 기판에의 압박력과 동등하게 했다고 해도, 기판(W)에 가해지는 힘의 밸런스가 일본 특허 제4937807호 공보의 구성과 비교하여 악화되지 않기 때문에, 기판(W)의 변형 등을 억제하면서, 강한 힘으로 종동 롤러(54)를 기판(W)에 압박하여, 종동 롤러(54)와 기판(W) 사이에서 발생하는 슬립을 억제할 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(10)가 제1 스핀들군(G1)을 슬라이드 이동 가능 또한 회전 이동 가능하게 보유 지지하고, 제2 이동 기구(20)가 제2 스핀들군(G2)을 슬라이드 이동 가능 또한 회전 이동 불능으로 보유 지지하고 있다. 이 구성에 의해, 제1 스핀들군(G1)과 제2 스핀들군(G2) 사이에서 기판(W)을 끼움 지지한 때에, 제1 스핀들군(G1)이 회전 이동함으로써, 각 스핀들(50A∼50C)에 의한 기판(W)의 보유 지지력의 밸런스를 균일화할 수 있다.
또한, 다른 실시 형태에 있어서는, 모터(28)를 구동하여 각 구동 스핀들(50A, 50C)의 구동 롤러(52)를 회전시켜서 기판(W)을 회전시킨 후에도, 각 롤러가 서로 균등한 가압력으로 기판(W)의 주연부에 맞닿아 있는지를, 예를 들어 롤러를 지지하는 스핀들에 설치한 도시하지 않은 로드셀을 사용하여 검지하고, 이 검지 결과에 기초하여, 제1 이동 기구(10) 또는 제2 이동 기구(20) 중 어느 것인가에 설치한 도시하지 않은 위치 조정 기구에 의해, 제1 스핀들군(G1) 및 제2 스핀들군(G2)의 상대 거리를 보정하고, 그 후에 계속해서 세정 처리를 행하게 해도 된다. 또는, 상기 기판(W)의 회전수의 산출 결과와, 도시하지 않은 로드셀을 사용하여 검지한 가압력을 고려하여, 제1 스핀들군(G1) 및 제2 스핀들군(G2)의 상대 거리를 보정하고, 그 후에 계속하여 세정 처리를 행하게 해도 된다. 이들과 같이 함으로써, 더욱 보다 확실하게, 기판의 변형 등을 억제하면서, 비교적 강한 힘으로 종동 롤러를 기판에 압박하여, 종동 롤러와 기판 사이에서 발생하는 슬립을 억제할 수 있고, 기판의 회전수를 고정밀도로 측정하면서, 기판의 세정 품질을 안정시키는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 기판 세정 장치에 의하면, 회전 검출부(53)가 종동 롤러(54)의 회전수를 검출함으로써 기판(W)의 회전수를 고정밀도로 측정하면서, 기판(W)의 세정의 품질을 안정시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태의 기판 처리 장치(200)에 의하면, 연마부(103)로 연마된 기판(W)을 기판 세정 장치(201A, 201B, 202A, 202B)로 세정할 때에 기판(W)의 회전수를 고정밀도로 측정하면서, 구동 롤러(52)나 종동 롤러(54)의 오염이 기판(W)에 다시 부착되는 것 등을 억제하여, 처리된 기판(W)의 품질을 안정시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러가지 변경을 가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 제1 스핀들군(G1) 및 제2 스핀들군(G2)이, 각각 2개의 스핀들을 갖고 있었지만, 이들 스핀들군(G1, G2)에 포함되는 스핀들의 개수는 적절히 변경해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 도그(53a) 및 센서(53b)에 의해 종동 롤러(54)의 회전수를 검출했지만, 다른 형태의 회전 검출부에 의해, 종동 롤러(54)의 회전수를 검출해도 된다. 예를 들어, 비접촉식 속도계 등에 의해, 아이들러 스핀들(50B)의 샤프트(26)의 주속을 측정함으로써, 종동 롤러(54)의 회전수를 검출해도 된다. 이 경우, 비접촉식 속도계가 회전 검출부에 상당한다.
또한, 종동 롤러(54)가 회전할 때의 관성 모멘트를, 구동 롤러(52)가 회전할 때의 관성 모멘트보다도 작게 해도 된다. 이 경우, 기판(W)의 회전에 따라 종동 롤러(54)가 회전하기 쉬워져, 종동 롤러(54)와 기판(W) 사이의 슬립이 발생하기 어려워진다. 이에 의해, 보다 고정밀도로 기판(W)의 회전수를 검출하는 것이 가능하게 된다.
또한, 종동 롤러(54)가 회전할 때의 관성 모멘트를 작게 하는 방법으로서는, 아이들러 스핀들(50B)에 있어서의 샤프트(26)의 외경을, 다른 스핀들(50A, 50C)에 있어서의 샤프트(26)의 외경보다 작게 한 구성이 고려된다. 또는, 아이들러 스핀들(50B)의 샤프트(26)의 재질로서, 다른 샤프트(26)의 재질보다도 밀도가 가벼운 것을 채용하는 것도 고려된다. 이들 형태에 의하면, 소모품인 구동 롤러(52) 및 종동 롤러(54)를 동일한 종류의 부품으로 하면서, 종동 롤러(54)가 회전할 때의 관성 모멘트를 작게 할 수 있다. 즉, 구동 롤러(52) 및 종동 롤러(54)의 부품을 공통화하고, 비용 절감이나 메인터넌스성의 향상 등을 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 각 스핀들(50A∼50C)이 상하 방향으로 연장되고, 기판(W)이 수평하게 보유 지지되는 기판 보유 지지 회전 기구(1)에 대하여 설명했지만, 기판(W)이 수직으로 보유 지지되는, 소위 세로 배치형의 기판 보유 지지 회전 기구를 채용해도 된다. 이 경우, 상기 실시 형태에서 설명한 기판 보유 지지 회전 기구(1)의 전체가, 90° 쓰러뜨려진 형태를 채용할 수 있다. 이 경우, 기판이 스핀들에 대하여 가압할 수 있을 때의 회전수 검지는, 기판의 중심으로부터 보아서 하방에 위치하는 스핀들에 대하여 검지하도록 하면 기판 자체의 하중의 영향도 상정되기 때문에, 기판의 중심으로부터 보아서 상방에 위치하는 스핀들에 대하여 검지하도록 구성할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태의 기판 처리 장치(200)는 롤 타입의 기판 세정 장치 및 펜슬 타입의 기판 세정 장치의 양자를 구비하고 있었지만, 어느 한쪽 타입의 기판 세정 장치를 구비한 기판 처리 장치(200)를 채용해도 된다. 또한, 기판 처리 장치(200)가 구비하는 기판 세정 장치의 수 및 배치는, 적절히 변경할 수 있다. 또한, 상기 연마 장치 대신에, 다른 반도체 처리 장치, 예를 들어, 도금 장치나 연삭 장치를 사용하고, 이들의 후단에, 상기 기판 세정 장치를 설치해도 된다.
기타, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기한 실시 형태에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적절히 가능하고, 또한, 상기한 실시 형태나 변형예를 적절히 조합해도 된다.

Claims (6)

  1. 기판을 회전시키는 제1 구동 롤러를 갖는 제1 구동 스핀들과, 상기 기판에 의해 회전되는 종동 롤러를 갖는 아이들러 스핀들을 포함하는 제1 스핀들군과,
    기판을 회전시키는 제2 구동 롤러를 각각 갖는 복수의 제2 구동 스핀들을 포함하는 제2 스핀들군과,
    상기 제1 구동 롤러 및 복수의 상기 제2 구동 롤러에 의해 회전되는 상기 기판을 세정하는 세정 기구와,
    상기 종동 롤러의 회전수를 검출하는 회전 검출부를 구비하고,
    상기 종동 롤러는, 상기 세정 기구에 의해 상기 기판이 힘을 받는 방향과는 반대측에 위치하는, 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 종동 롤러를 회전시킬 때의 관성 모멘트가, 상기 제1 구동 롤러를 회전시킬 때의 관성 모멘트보다도 작은, 기판 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 스핀들군을 슬라이드 이동 가능 또한 회전 이동 가능하게 보유 지지하는 제1 이동 기구와,
    상기 제2 스핀들군을 슬라이드 이동 가능 또한 회전 이동 불능으로 보유 지지하는 제2 이동 기구를 구비하는, 기판 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 스핀들군 및 상기 제2 스핀들군을 갖는 기판 보유 지지 회전 기구는, 기판이 수직으로 보유 지지되는 기구인, 기판 세정 장치.
  5. 제1항에 기재된 기판 세정 장치와,
    상기 기판을 연마하는 연마부를 구비하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 기재된 기판 세정 장치에 의해 기판을 세정하는 방법이며,
    상기 제1 스핀들군 및 상기 제2 스핀들군을 갖는 기판 보유 지지 회전 기구에 상기 기판을 보유 지지하고,
    상기 기판을 회전시키고,
    세정액을 상기 기판에 분사시키면서 상기 세정 부재로 상기 기판을 세정하고,
    상기 세정액의 분사를 정지하고,
    상기 세정 부재를 상기 기판으로부터 이격시켜서 상기 기판의 회전을 정지하는,
    기판 세정 방법.
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