KR20240029067A - 기판 세정 장치 - Google Patents

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KR20240029067A
KR20240029067A KR1020247003898A KR20247003898A KR20240029067A KR 20240029067 A KR20240029067 A KR 20240029067A KR 1020247003898 A KR1020247003898 A KR 1020247003898A KR 20247003898 A KR20247003898 A KR 20247003898A KR 20240029067 A KR20240029067 A KR 20240029067A
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KR1020247003898A
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다쿠마 다카하시
도모유키 시노하라
준이치 이시이
가즈키 나카무라
다카시 시노하라
노부아키 오키타
요시후미 오카다
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 세정 장치는, 기판 유지부, 하면 브러시, 제1 액 노즐 및 제2 액 노즐을 구비한다. 기판 유지부는, 기판을 수평 자세로 유지한다. 하면 브러시는, 기판을 세정하기 위한 처리 위치와, 기판 유지부에 의해 유지된 기판과 상하 방향으로 겹치는 대기 위치 사이에서 이동 가능하게 구성된다. 또, 하면 브러시는, 상하 방향의 축 둘레로 회전 가능하게 구성된다. 하면 브러시는, 처리 위치에 있어서, 기판의 하면에 접촉함으로써 기판의 하면을 세정한다. 제1 액 노즐은, 대기 위치에 있어서, 하면 브러시의 중앙부에 세정액을 토출한다. 제2 액 노즐은, 대기 위치에 있어서, 하면 브러시의 단부에 세정액을 토출한다.

Description

기판 세정 장치
본 발명은, 기판의 하면을 세정하는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치 또는 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에 이용되는 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 반도체 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 또는 태양 전지용 기판 등의 각종 기판에 다양한 처리를 행하기 위해서, 기판 처리 장치가 이용되고 있다. 기판을 세정하기 위해서는, 기판 세정 장치가 이용된다.
예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 기판 세정 장치는, 웨이퍼의 이면 주연부를 유지하는 2개의 흡착 패드, 웨이퍼의 이면 중앙부를 유지하는 스핀 척, 및 웨이퍼의 이면을 세정하는 브러시를 구비한다. 2개의 흡착 패드가 웨이퍼를 유지함과 더불어 횡방향으로 이동한다. 이 상태에서, 웨이퍼의 이면 중앙부가 브러시로 세정된다. 그 후, 스핀 척이 흡착 패드로부터 웨이퍼를 수취하여, 스핀 척이 웨이퍼의 이면 중앙부를 유지하면서 회전한다. 이 상태에서, 웨이퍼의 이면 주연부가 브러시로 세정된다.
일본국 특허 제5904169호 공보
기판 세정 장치에 있어서, 기판의 세정이 반복됨에 따라서, 브러시의 청정도가 점차 저하한다. 브러시의 청정도가 저하하면, 기판을 효율적으로 세정할 수 없다. 그로 인해, 브러시의 청정도를 일정 이상으로 유지하는 것이 요구된다. 그러나, 스루풋을 저하시키지 않고 브러시의 청정도를 유지하는 것은 용이하지 않다.
본 발명의 목적은, 스루풋을 저하시키지 않고 브러시의 청정도를 유지하는 것이 가능한 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
(1) 본 발명의 일 국면에 따르는 기판 세정 장치는, 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와, 기판을 세정하기 위한 처리 위치와 기판 유지부에 의해 유지된 기판과 상하 방향으로 겹치는 대기 위치 사이에서 이동 가능하게 구성되고, 처리 위치에 있어서, 상하 방향의 축 둘레로 회전하면서 기판의 하면에 접촉하는 하면 브러시와, 대기 위치에 있어서, 하면 브러시의 중앙부에 세정액을 토출하는 제1 액 노즐과, 대기 위치에 있어서, 하면 브러시의 단부에 세정액을 토출하는 제2 액 노즐을 구비한다.
이 기판 세정 장치에 있어서는, 처리 위치에서 하면 브러시가 회전하면서 기판의 하면에 접촉함으로써, 기판의 하면이 세정된다. 또, 기판의 하면을 세정함으로써 가면 브러시가 오염된 경우에도, 대기 위치에서, 회전되는 하면 브러시의 중앙부 및 단부에 제1 액 노즐 및 제2 액 노즐에 의해 세정액이 각각 토출된다. 이 구성에 의하면, 하면 브러시를 전체적으로 세정할 수 있다.
또, 하면 브러시의 대기 위치는 기판 유지부에 의해 유지된 기판과 상하 방향으로 겹치므로, 하면 브러시가 비교적 대형인 경우에도, 풋 프린트가 거의 증가하지 않는다. 그로 인해, 비교적 대형의 하면 브러시를 이용함으로써, 단시간에 기판의 하면을 세정하는 것이 가능해진다. 따라서, 하면 브러시를 세정하는 공정을 설치한 경우에도, 스루풋은 거의 변화하지 않는다. 이에 따라, 스루풋을 저하시키지 않고 하면 브러시의 청정도를 유지할 수 있다.
(2) 기판 세정 장치는, 하면 브러시를 지지하는 지지부를 더 구비하고, 제1 액 노즐 및 제2 액 노즐 각각은, 세정액의 토출구가 비스듬한 상방을 향하도록 지지부에 장착되어도 된다. 이 경우, 하면 브러시에 의한 기판의 하면의 세정을 저해하지 않고, 하면 브러시를 용이하게 세정할 수 있다.
(3) 제1 액 노즐은, 포물선 형상으로 비스듬한 상방으로부터 하면 브러시의 중앙부에 세정액이 공급되도록 세정액을 토출해도 된다. 이 경우, 하면 브러시에 의한 기판의 하면의 세정을 저해하지 않고, 하면 브러시의 중앙부를 용이하게 세정할 수 있다.
(4) 하면 브러시는, 불소계 수지에 의해 형성되어도 된다. 이 경우, 하면 브러시의 젖음성이 비교적 낮아진다. 이에 따라, 하면 브러시가 오염되기 어렵게 할 수 있다. 또, 제1 액 노즐 및 제2 액 노즐에 의해 하면 브러시의 중앙부 및 단부에 각각 세정액이 토출되므로, 하면 브러시의 젖음성이 비교적 낮은 경우에도, 하면 브러시가 균일하게 젖는다. 그로 인해, 하면 브러시가 부분적으로 경화되는 것이 방지된다. 그 결과, 기판의 하면을 균일하게 세정할 수 있다.
(5) 기판 유지부 및 하면 브러시 각각은, 원형의 외형을 갖고, 하면 브러시의 직경은, 기판 유지부의 직경보다 커도 된다. 이 경우, 하면 브러시는 비교적 대형이다. 따라서, 기판의 하면을 효율적으로 세정할 수 있다. 또, 제1 액 노즐 및 제2 액 노즐에 의해 하면 브러시의 중앙부 및 단부에 각각 세정액이 토출되므로, 하면 브러시가 비교적 대형인 경우에도, 하면 브러시가 균일하게 젖는다. 그로 인해, 하면 브러시가 부분적으로 경화되는 것이 방지된다. 그 결과, 기판의 하면을 균일하게 세정할 수 있다.
(6) 기판 및 하면 브러시 각각은, 원형의 외형을 갖고, 하면 브러시의 직경은, 기판의 직경의 1/3보다 커도 된다. 이 경우, 하면 브러시는 비교적 대형이다. 따라서, 기판의 하면을 효율적으로 세정할 수 있다. 또, 제1 액 노즐 및 제2 액 노즐에 의해 하면 브러시의 중앙부 및 단부에 각각 세정액이 토출되므로, 하면 브러시가 비교적 대형인 경우에도, 하면 브러시가 균일하게 젖는다. 그로 인해, 하면 브러시가 부분적으로 경화되는 것이 방지된다. 그 결과, 기판의 하면을 균일하게 세정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 스루풋을 저하시키지 않고 하면 브러시의 청정도를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 기판 세정 장치의 모식적 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 세정 장치의 내부 구성을 도시하는 외관 사시도이다.
도 3은 기판 세정 장치의 제어 계통의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 4는 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 13은 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 15는 도 1의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 16은 도 12에 있어서의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 17은 도 12에 있어서의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 18은 도 12에 있어서의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 19는 도 12에 있어서의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 20은 도 12에 있어서의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 21은 도 12에 있어서의 기판 세정 장치의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따르는 기판 세정 장치에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 기판이란, 반도체 기판, 액정 표시 장치 혹은 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판 또는 태양 전지용 기판 등을 말한다. 또, 본 실시 형태에서 이용되는 기판은, 적어도 일부가 원형인 외주부를 갖는다. 예를 들어, 위치 결정용의 노치를 제외한 외주부가 원형을 갖는다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따르는 기판 세정 장치의 모식적 평면도이다. 도 2는, 도 1의 기판 세정 장치(1)의 내부 구성을 도시하는 외관 사시도이다. 본 실시 형태에 따르는 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 도면에는, X방향, Y방향 및 Z방향이 적당히 화살표로 표시된다. X방향 및 Y방향은 수평면 내에서 서로 직교하고, Z방향은 연직 방향에 상당한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 세정 장치(1)는, 상측 유지 장치(10A, 10B), 하측 유지 장치(20), 대좌 장치(30), 수도(受渡) 장치(40), 하면 세정 장치(50), 컵 장치(60), 상면 세정 장치(70), 단부 세정 장치(80) 및 개폐 장치(90)를 구비하다. 이러한 구성 요소는, 유닛 하우징(2) 내에 설치된다. 도 2에서는, 유닛 하우징(2)이 점선으로 표시된다.
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 반입시 및 반출시에 이용된다. 도 2에서는, 반입 반출구(2x)가 굵은 점선으로 표시된다. 이하의 설명에 있어서는, Y방향 중 유닛 하우징(2)의 내부로부터 반입 반출구(2x)를 통해 유닛 하우징(2)의 외방으로 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.
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 표시된다. 셔터 구동부(92)는, 기판 세정 장치(1)에 대한 기판(W)의 반입시 및 반출시에 반입 반출구(2x)를 개방하도록 셔터(91)를 구동한다. 또, 셔터 구동부(92)는, 기판 세정 장치(1)에 있어서의 기판(W)의 세정시에 반입 반출구(2x)를 폐색하도록 셔터(91)를 구동한다.
저면부(2a)의 중앙부에는, 대좌 장치(30)가 설치되어 있다. 대좌 장치(30)는, 리니어 가이드(31), 가동 대좌(32) 및 대좌 구동부(33)를 포함한다. 리니어 가이드(31)는, 2개의 레일을 포함하고, 평면에서 볼 때 측벽부(2b)의 근방에서 측벽부(2c)의 근방까지 Y방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 가동 대좌(32)는, 리니어 가이드(31)의 2개의 레일 상에서 Y방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 대좌 구동부(33)는, 예를 들어 펄스 모터를 포함하고, 리니어 가이드(31) 상에서 가동 대좌(32)를 Y방향으로 이동시킨다.
가동 대좌(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) 둘레로 회전 가능하게 구성된다. 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 중앙 영역이라고 부른다. 한편, 기판(W)의 하면 중 하면 중앙 영역을 둘러싸는 영역을 하면 외측 영역이라고 부른다.
흡착 유지 구동부(22)는, 모터를 포함한다. 흡착 유지 구동부(22)의 모터는, 회전축이 상방을 향해 돌출하도록 가동 대좌(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 회전축 둘레로 회전시킨다.
가동 대좌(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, 평면에서 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 상태로, 핀 연결 부재(42)로부터 일정 길이 상방으로 연장된다. 핀 승강 구동부(43)는, 가동 대좌(32) 상에서 핀 연결 부재(42)를 승강시킨다. 이에 따라, 복수의 지지 핀(41)이 흡착 유지부(21)에 대해서 상대적으로 승강한다.
하면 세정 장치(50)는, 하면 브러시(51), 2개의 액 노즐(52), 액 노즐(52a, 52b), 기체 분출부(53), 승강 지지부(54), 이동 지지부(55), 하면 브러시 회전 구동부(55a), 하면 브러시 승강 구동부(55b) 및 하면 브러시 이동 구동부(55c)를 포함한다. 이동 지지부(55)는, 가동 대좌(32) 상의 일정 영역 내에서 하측 유지 장치(20)에 대해서 Y방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 이동 지지부(55) 상에, 승강 지지부(54)가 승강 가능하게 설치되어 있다. 승강 지지부(54)는, 흡착 유지부(21)로부터 멀어지는 방향(본 예에서는 후방)에 있어서 비스듬한 하방으로 경사지는 상면(54u)을 갖는다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 하면 브러시(51)는, 평면에서 볼 때 원형의 외형을 갖고, 본 실시 형태에 있어서는 비교적 대형으로 형성된다. 구체적으로는, 하면 브러시(51)의 직경은, 흡착 유지부(21)의 흡착면의 직경보다 크고, 예를 들어 흡착 유지부(21)의 흡착면의 직경의 1.3배이다. 또, 하면 브러시(51)의 직경은, 기판(W)의 직경의 1/3보다 크고 또한 1/2보다 작다. 또한, 기판(W)의 직경은, 예를 들어 300mm이다.
하면 브러시(51)는, 불소계 수지 등의 비교적 젖음성이 낮은 재료에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 하면 브러시(51)에 오염물이 부착되는 것이 저감된다. 이에 따라, 하면 브러시(51)가 오염되기 어려워진다. 본 예에서는, 하면 브러시(51)는, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)에 의해 형성되는데, 실시 형태는 이것에 한정되지 않는다. 하면 브러시(51)는, PVA(폴리비닐알코올) 등의 비교적 연질인 수지 재료에 의해 형성되어도 된다.
하면 브러시(51)는, 기판(W)의 하면에 접촉 가능한 세정면을 갖는다. 또, 하면 브러시(51)는, 세정면이 상방을 향하도록 또한 세정면이 당해 세정면의 중심을 지나 상하 방향으로 연장되는 축 둘레로 회전 가능해지도록, 승강 지지부(54)의 상면(54u)에 장착되어 있다.
2개의 액 노즐(52) 각각은, 하면 브러시(51)의 근방에 위치하고 또한 액체 토출구가 상방을 향하도록, 승강 지지부(54)의 상면(54u) 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 세정시에, 하면 세정액 공급부(56)로부터 공급되는 세정액을 기판(W)의 하면에 토출한다. 본 실시 형태에서는, 액 노즐(52)에 공급되는 세정액으로서 순수가 이용된다.
2개의 액 노즐(52a, 52b) 각각은, 하면 브러시(51)의 근방에 위치하고 또한 액체 토출구가 비스듬한 상방을 향하도록, 승강 지지부(54)의 상면(54u) 상에 장착되어 있다. 액 노즐(52a, 52b)에는, 브러시 세정액 공급부(57)(도 3)가 접속되어 있다. 브러시 세정액 공급부(57)는, 액 노즐(52a, 52b)에 세정액을 공급한다. 액 노즐(52a, 52b)은, 하면 브러시(51)의 세정시에, 브러시 세정액 공급부(57)로부터 공급되는 세정액을 하면 브러시(51)의 세정면의 중앙부 및 단부에 각각 토출한다. 본 실시 형태에서는, 액 노즐(52a, 52b)에 공급되는 세정액으로서 순수가 이용된다.
이와 같이, 액 노즐(52a, 52b)에 의해 하면 브러시(51)의 세정면의 중앙부 및 단부에 각각 세정액이 토출된다. 그로 인해, 하면 브러시(51)가 비교적 대형인 경우, 또는 하면 브러시(51)가 비교적 젖음성이 낮은 재료(본 예에서는 PTFE)에 의해 형성되는 경우에도, 하면 브러시(51)의 세정면이 균일하게 젖는다. 이에 따라, 하면 브러시(51)가 부분적으로 경화되는 것이 방지된다. 그 결과, 하면 브러시(51)에 의해 기판(W)의 하면을 균일하게 세정할 수 있다.
기체 분출부(53)는, 일 방향으로 연장되는 기체 분출구를 갖는 슬릿형상의 기체 분사 노즐이다. 기체 분출부(53)는, 평면에서 볼 때 하면 브러시(51)와 흡착 유지부(21) 사이에 위치하고 또한 기체 분사구가 상방을 향하도록, 승강 지지부(54)의 상면(54u)에 장착되어 있다. 기체 분출부(53)에는, 분출 기체 공급부(58)(도 3)가 접속되어 있다. 분출 기체 공급부(58)는, 기체 분출부(53)에 기체를 공급한다. 본 실시 형태에서는, 기체 분출부(53)에 공급되는 기체로서 질소 가스 등의 불활성 가스가 이용된다. 기체 분출부(53)는, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 세정시 및 후술하는 기판(W)의 하면의 건조시에, 분출 기체 공급부(58)로부터 공급되는 기체를 기판(W)의 하면에 분사한다. 이 경우, 하면 브러시(51)와 흡착 유지부(21) 사이에, X방향으로 연장되는 띠형상의 기체 커튼이 형성된다.
하면 브러시 회전 구동부(55a)는, 모터를 포함하고, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 세정시에 하면 브러시(51)를 회전시킨다. 하면 브러시 승강 구동부(55b)는, 스텝 모터 또는 에어 실린더를 포함하고, 이동 지지부(55)에 대해서 승강 지지부(54)를 승강시킨다. 하면 브러시 이동 구동부(55c)는, 모터를 포함하고, 가동 대좌(32) 상에서 이동 지지부(55)를 Y방향으로 이동시킨다. 여기서, 가동 대좌(32)에 있어서의 하측 유지 장치(20)의 위치는 고정되어 있다. 그로 인해, 하면 브러시 이동 구동부(55c)에 의한 이동 지지부(55)의 Y방향의 이동시에는, 이동 지지부(55)가 하측 유지 장치(20)에 대해서 상대적으로 이동한다. 이하의 설명에서는, 가동 대좌(32) 상에서 하측 유지 장치(20)에 가장 가까워질 때의 하면 세정 장치(50)의 위치를 접근 위치라고 부르고, 가동 대좌(32) 상에서 하측 유지 장치(20)로부터 가장 멀어졌을 때의 하면 세정 장치(50)의 위치를 이격 위치라고 부른다.
저면부(2a)의 중앙부에는, 추가로 컵 장치(60)가 설치되어 있다. 컵 장치(60)는, 컵(61) 및 컵 구동부(62)를 포함한다. 컵(61)은, 평면에서 볼 때 하측 유지 장치(20) 및 대좌 장치(30)를 둘러싸도록 또한 승강 가능하게 설치되어 있다. 도 2에 있어서는, 컵(61)이 점선으로 표시된다. 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 있는 높이 위치이다. 또, 상측 컵 위치는 컵(61)의 상단부가 흡착 유지부(21)보다 상방에 있는 높이 위치이다.
컵(61)보다 상방의 높이 위치에는, 평면에서 볼 때 대좌 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, 평면에서 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심을 지나 Y방향(전후 방향)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, 평면에서 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심을 지나 Y방향(전후 방향)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 도시하는 바와 같이, 컵(61)의 일 측방에 있어서는, 평면에서 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 상면 세정 구동부(74)를 포함한다.
회전 지지축(71)은, 저면부(2a) 상에서, 상하 방향으로 연장되도록 또한 승강 가능한 동시에 회전 가능하게 상면 세정 구동부(74)에 의해 지지된다. 아암(72)은, 도 2에 도시하는 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 실시 형태에서는, 스프레이 노즐(73)에 공급되는 세정액으로서 순수가 이용되고, 스프레이 노즐(73)에 공급되는 기체로서 질소 가스 등의 불활성 가스가 이용된다. 스프레이 노즐(73)은, 기판(W)의 상면의 세정시에, 상면 세정 유체 공급부(75)로부터 공급되는 세정액과 기체를 혼합하여 혼합 유체를 생성하고, 생성된 혼합 유체를 하방으로 분사한다.
상면 세정 구동부(74)는, 1개 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 원호형상으로 이동시킴으로써, 기판(W)의 상면 전체를 세정할 수 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 컵(61)의 타측방에 있어서는, 평면에서 볼 때 상측 유지 장치(10A)의 근방에 위치하도록, 단부 세정 장치(80)가 설치되어 있다. 단부 세정 장치(80)는, 회전 지지축(81), 아암(82), 베벨 브러시(83) 및 베벨 브러시 구동부(84)를 포함한다.
회전 지지축(81)은, 저면부(2a) 상에서, 상하 방향으로 연장되도록 또한 승강 가능한 동시에 회전 가능하게 베벨 브러시 구동부(84)에 의해 지지된다. 아암(82)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상측 유지 장치(10A)보다 상방의 위치에서, 회전 지지축(81)의 상단부로부터 수평 방향으로 연장되도록 설치되어 있다. 아암(82)의 선단부에는, 하방을 향해 돌출하도록 또한 상하 방향의 축 둘레로 회전 가능해지도록 베벨 브러시(83)가 설치되어 있다.
베벨 브러시(83)는, 상반부가 역원뿔대 형상을 가짐과 더불어 하반부가 원뿔대 형상을 갖는다. 이 베벨 브러시(83)에 의하면, 외주면의 상하 방향에 있어서의 중앙 부분에서 기판(W)의 외주 단부를 세정할 수 있다.
베벨 브러시 구동부(84)는, 1개 또는 복수의 펄스 모터 및 에어 실린더 등을 포함하고, 회전 지지축(81)을 승강시킴과 더불어, 회전 지지축(81)을 회전시킨다. 상기의 구성에 의하면, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지되어 회전되는 기판(W)의 외주 단부에 베벨 브러시(83)의 외주면의 중앙 부분을 접촉시킴으로써, 기판(W)의 외주 단부 전체를 세정할 수 있다.
여기서, 베벨 브러시 구동부(84)는, 추가로 아암(82)에 내장되는 모터를 포함한다. 그 모터는, 아암(82)의 선단부에 설치되는 베벨 브러시(83)를 상하 방향의 축 둘레로 회전시킨다. 따라서, 기판(W)의 외주 단부의 세정시에, 베벨 브러시(83)가 회전함으로써, 기판(W)의 외주 단부에 있어서의 베벨 브러시(83)의 세정력이 향상한다.
도 3은, 기판 세정 장치(1)의 제어 계통의 구성을 도시하는 블럭도이다. 도 3의 제어 장치(9)는, CPU(중앙 연산 처리 장치), RAM(랜덤 엑세스 메모리), ROM(리드 온리 메모리) 및 기억 장치를 포함한다. RAM은, CPU의 작업 영역으로서 이용된다. ROM은, 시스템 프로그램을 기억한다. 기억 장치는, 제어 프로그램을 기억한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(9)는, 기능부로서, 척 제어부(9A), 흡착 제어부(9B), 대좌 제어부(9C), 수도 제어부(9D), 하면 세정 제어부(9E), 컵 제어부(9F), 상면 세정 제어부(9G), 베벨 세정 제어부(9H) 및 반입 반출 제어부(9I)를 포함한다. CPU가 기억 장치에 기억된 기판 세정 프로그램을 RAM 상에서 실행함으로써 제어 장치(9)의 기능부가 실현된다. 제어 장치(9)의 기능부의 일부 또는 전부가 전자 회로 등의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
척 제어부(9A)는, 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. 흡착 제어부(9B)는, 흡착 유지부(21)에 의해 기판(W)을 흡착 유지함과 더불어 흡착 유지된 기판(W)을 회전시키기 위해서, 흡착 유지 구동부(22)를 제어한다.
대좌 제어부(9C)는, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 의해 유지되는 기판(W)에 대해서 가동 대좌(32)를 이동시키기 위해서, 대좌 구동부(33)를 제어한다. 수도 제어부(9D)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.
하면 세정 제어부(9E)는, 기판(W)의 하면을 세정하기 위해서, 하면 브러시 회전 구동부(55a), 하면 브러시 승강 구동부(55b), 하면 브러시 이동 구동부(55c), 하면 세정액 공급부(56) 및 분출 기체 공급부(58)를 제어한다. 또, 하면 세정 제어부(9E)는, 하면 브러시(51)를 세정하기 위해서, 브러시 세정액 공급부(57)를 제어한다. 컵 제어부(9F)는, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지된 기판(W)의 세정시에 기판(W)으로부터 비산하는 세정액을 컵(61)으로 받아들이기 위해서, 컵 구동부(62)를 제어한다.
상면 세정 제어부(9G)는, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지된 기판(W)의 상면을 세정하기 위해서, 상면 세정 구동부(74) 및 상면 세정 유체 공급부(75)를 제어한다. 베벨 세정 제어부(9H)는, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지된 기판(W)의 외주 단부를 세정하기 위해서, 베벨 브러시 구동부(84)를 제어한다. 반입 반출 제어부(9I)는, 기판 세정 장치(1)에 있어서의 기판(W)의 반입시 및 반출시에 유닛 하우징(2)의 반입 반출구(2x)를 개폐하기 위해서, 셔터 구동부(92)를 제어한다.
(2) 기판 세정 장치의 개략 동작
도 4~도 15는, 도 1의 기판 세정 장치(1)의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다. 도 4~도 15 각각에 있어서는, 상단에 기판 세정 장치(1)의 평면도가 도시된다. 또, 중단에 Y방향을 따라서 본 하측 유지 장치(20) 및 그 주변부의 측면도가 도시되고, 하단에 X방향을 따라서 본 하측 유지 장치(20) 및 그 주변부의 측면도가 도시된다. 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 확장 수축률이 다르다. 또, 도 4~도 15에서는, 컵(61)이 이점쇄선으로 표시됨과 더불어, 기판(W)의 외형이 굵은 일점쇄선으로 표시된다.
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 도시되는 바와 같이, 하측 척(11A, 11B)은, 서로의 거리가 기판(W)의 직경보다 충분히 커지는 상태로 유지되어 있다. 또, 상측 척(12A, 12B)도, 서로의 거리가 기판(W)의 직경보다 충분히 커지는 상태로 유지되어 있다.
또, 대좌 장치(30)의 가동 대좌(32)는, 평면에서 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심이 컵(61)의 중심에 위치하도록 배치되어 있다. 가동 대좌(32) 상에서 하면 세정 장치(50)는, 접근 위치에 배치되어 있다. 하면 세정 장치(50)의 승강 지지부(54)는, 하면 브러시(51)의 세정면(상단부)이 흡착 유지부(21)보다 하방의 위치에 있다. 이 초기 상태에 있어서의 하면 브러시(51)의 위치를 대기 위치라고 부른다. 기판(W)이 흡착 유지부(21)에 유지된 상태에 있어서는, 대기 위치는 당해 기판(W)의 하방에 있다.
또, 수도 장치(40)에 있어서는, 복수의 지지 핀(41)이 흡착 유지부(21)보다 하방에 위치하는 상태에 있다. 또한, 컵 장치(60)에 있어서는, 컵(61)은 하측 컵 위치에 있다. 이하의 설명에서는, 평면에서 볼 때에 있어서의 컵(61)의 중심 위치를 평면 기준 위치(rp)라고 부른다. 또, 평면에서 볼 때 흡착 유지부(21)의 중심이 평면 기준 위치(rp)에 있을 때의 저면부(2a) 상의 가동 대좌(32)의 위치를 제1 수평 위치라고 부른다.
기판 세정 장치(1)의 유닛 하우징(2) 내에 기판(W)이 반입된다. 구체적으로는, 기판(W)의 반입 직전에 셔터(91)가 반입 반출구(2x)를 개방한다. 그 후, 도 4에 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, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하측 척(11A) 및 상측 척(12A)과 하측 척(11B) 및 상측 척(12B) 사이에 위치한다.
다음으로, 도 5에 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 퇴출한다. 그에 따라, 핸드(RH)에 유지된 기판(W)의 하면 주연부의 복수 부분이, 하측 척(11A, 11B)의 복수의 지지편에 의해 지지된다. 핸드(RH)의 퇴출 후, 셔터(91)는 반입 반출구(2x)를 폐색한다.
다음으로, 도 6에 굵은 실선의 화살표 a3으로 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. 또, 도 6에 굵은 실선의 화살표 a4로 나타내는 바와 같이, 흡착 유지부(21)가 평면 기준 위치(rp)로부터 소정 거리 벗어남과 더불어 하면 브러시(51)의 중심이 평면 기준 위치(rp)에 위치하도록, 가동 대좌(32)가 제1 수평 위치로부터 전방으로 이동한다. 이때, 저면부(2a) 상에 위치하는 가동 대좌(32)의 위치를 제2 수평 위치라고 부른다.
다음으로, 도 7에 굵은 실선의 화살표 a5로 나타내는 바와 같이, 대기 위치의 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)의 하면 중앙 영역에 접촉하도록, 승강 지지부(54)가 상승한다. 이 때의 하면 브러시(51)의 위치를 처리 위치라고 부른다. 또, 도 7에 굵은 실선의 화살표 a6으로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)가 상하 방향의 축 둘레로 회전(자전)한다. 그에 따라, 기판(W)의 하면 중앙 영역에 부착되는 오염 물질이 하면 브러시(51)에 의해 물리적으로 박리된다.
도 7의 하단에는, 하면 브러시(51)가 기판(W)의 하면에 접촉하는 부분의 확대 측면도가 말풍선 내에 도시된다. 그 말풍선 내에 도시되는 바와 같이, 하면 브러시(51)가 기판(W)에 접촉하는 상태로, 액 노즐(52) 및 기체 분출부(53)는, 기판(W)의 하면에 근접하는 위치에 유지된다. 이 때, 액 노즐(52)은, 흰색의 화살표 a51로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 근방의 위치에서 기판(W)의 하면을 향해 세정액을 토출한다. 이에 따라, 액 노즐(52)로부터 기판(W)의 하면에 공급된 세정액이 하면 브러시(51)와 기판(W)의 접촉부로 인도됨으로써, 하면 브러시(51)에 의해 기판(W)의 이면으로부터 제거된 오염 물질이 세정액에 의해 씻겨나간다. 이와 같이, 하면 세정 장치(50)에 있어서는, 액 노즐(52)이 하면 브러시(51)와 함께 승강 지지부(54)에 장착되어 있다. 그에 따라, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정 부분에 효율적으로 세정액을 공급할 수 있다. 따라서, 세정액의 소비량이 저감됨과 더불어 세정액의 과잉 비산이 억제된다.
도 7의 하단에는, 하면 브러시(51)가 기판(W)의 하면에 접촉하는 부분의 확대 측면도가 말풍선 내에 도시된다. 그 말풍선 내에 도시되는 바와 같이, 하면 브러시(51)가 기판(W)에 접촉하는 상태로, 액 노즐(52) 및 기체 분출부(53)는, 기판(W)의 하면에 근접하는 위치에 유지된다. 이 때, 액 노즐(52)은, 흰색의 화살표 a51로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 근방의 위치에서 기판(W)의 하면을 향해 세정액을 토출한다. 이에 따라, 액 노즐(52)로부터 기판(W)의 하면에 공급된 세정액이 하면 브러시(51)와 기판(W)의 접촉부로 인도됨으로써, 하면 브러시(51)에 의해 기판(W)의 이면으로부터 제거된 오염 물질이 세정액에 의해 씻겨나간다. 이와 같이, 하면 세정 장치(50)에 있어서는, 액 노즐(52)이 하면 브러시(51)와 함께 승강 지지부(54)에 장착되어 있다. 그에 따라, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정 부분에 효율적으로 세정액을 공급할 수 있다. 따라서, 세정액의 소비량이 저감됨과 더불어 세정액의 과잉 비산이 억제된다.
여기서, 승강 지지부(54)의 상면(54u)은, 흡착 유지부(21)로부터 멀어지는 방향에 있어서 비스듬한 하방으로 경사져 있다. 이 경우, 기판(W)의 하면으로부터 오염 물질을 포함하는 세정액이 승강 지지부(54) 상에 낙하하는 경우에, 상면(54u)에 의해서 받아들여진 세정액이 흡착 유지부(21)로부터 멀어지는 방향으로 인도된다.
또, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정시에는, 기체 분출부(53)가, 도 7의 말풍선 내에 흰색의 화살표 a52로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)와 흡착 유지부(21) 사이의 위치에서 기판(W)의 하면을 향해 기체를 분사한다. 본 실시 형태에 있어서는, 기체 분출부(53)는, 기체 분사구가 X방향으로 연장되도록 승강 지지부(54) 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 띠형상의 기체 커튼이 형성된다. 그에 따라, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정시에, 오염 물질을 포함하는 세정액이 흡착 유지부(21)를 향해 비산되는 것이 방지된다. 따라서, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정시에, 오염 물질을 포함하는 세정액이 흡착 유지부(21)에 부착되는 것이 방지되어, 흡착 유지부(21)의 흡착면이 청정하게 유지된다.
또한, 도 7의 예에 있어서는, 기체 분출부(53)는, 흰색의 화살표 a52로 나타내는 바와 같이, 기체 분출부(53)로부터 하면 브러시(51)를 향해 비스듬한 상방으로 기체를 분사하는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 기체 분출부(53)는, 기체 분출부(53)로부터 기판(W)의 하면을 향해 Z방향을 따르도록 기체를 분사해도 된다.
다음으로, 도 7의 상태에서, 기판(W)의 하면 중앙 영역의 세정이 완료되면, 하면 브러시(51)의 회전이 정지되고, 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)으로부터 소정 거리 이격하도록, 승강 지지부(54)가 하강한다. 또, 액 노즐(52)로부터 기판(W)으로의 세정액의 토출이 정지된다. 이 때, 기체 분출부(53)로부터 기판(W)으로의 기체의 분사는 계속된다.
그 후, 도 8에 굵은 실선의 화살표 a7로 나타내는 바와 같이, 흡착 유지부(21)가 평면 기준 위치(rp)에 위치하도록, 가동 대좌(32)가 후방으로 이동한다. 즉, 가동 대좌(32)는, 제2 수평 위치로부터 제1 수평 위치로 이동한다. 이 때, 기체 분출부(53)로부터 기판(W)으로의 기체의 분사가 계속됨으로써, 기판(W)의 하면 중앙 영역이 기체 커튼에 의해 순차적으로 건조된다.
다음으로, 도 9에 굵은 실선의 화살표 a8로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 세정면이 흡착 유지부(21)의 흡착면(상단부)보다 하방에 위치하도록, 승강 지지부(54)가 하강한다. 이에 따라, 하면 브러시(51)가 대기 위치로 이동한다. 또, 도 9에 굵은 실선의 화살표 a9로 나타내는 바와 같이, 상측 척(12A, 12B)의 복수의 유지편이 기판(W)의 외주 단부로부터 이격하도록, 상측 척(12A, 12B)이 서로 멀어진다. 이 때, 기판(W)은, 하측 척(11A, 11B)에 의해 지지된 상태가 된다.
그 후, 도 9에 굵은 실선의 화살표 a10로 나타내는 바와 같이, 복수의 지지 핀(41)의 상단부가 하측 척(11A, 11B)보다 조금 상방에 위치하도록, 핀 연결 부재(42)가 상승한다. 그에 따라, 하측 척(11A, 11B)에 의해 지지된 기판(W)이, 복수의 지지 핀(41)에 의해 수취된다.
다음으로, 도 10에 굵은 실선의 화살표 a11로 나타내는 바와 같이, 하측 척(11A, 11B)이 서로 멀어진다. 이 때, 하측 척(11A, 11B)은, 평면에서 볼 때 복수의 지지 핀(41)에 의해 지지되는 기판(W)과 겹치지 않는 위치까지 이동한다. 그에 따라, 상측 유지 장치(10A, 10B)는, 함께 초기 상태로 되돌아온다.
다음으로, 도 11에 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 따라, 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 중앙 영역을 흡착 유지한다. 핀 연결 부재(42)의 하강과 동시이거나 또는 핀 연결 부재(42)의 하강 완료 후, 도 11에 굵은 실선의 화살표 a13으로 나타내는 바와 같이, 컵(61)이 하측 컵 위치에서 상측 컵 위치까지 상승한다.
다음으로, 도 12에 굵은 실선의 화살표 a14로 나타내는 바와 같이, 흡착 유지부(21)가 상하 방향의 축(흡착 유지 구동부(22)의 회전축의 축심) 둘레로 회전한다. 그에 따라, 흡착 유지부(21)에 흡착 유지된 기판(W)이 수평 자세로 회전한다.
다음으로, 상면 세정 장치(70)의 회전 지지축(71)이 회전하여, 하강한다. 그에 따라, 도 12에 굵은 실선의 화살표 a15로 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 따라, 도 12에 굵은 실선의 화살표 a16로 나타내는 바와 같이, 스프레이 노즐(73)이 회전하는 기판(W)의 상방의 위치에서 이동한다. 기판(W)의 상면 전체에 혼합 유체가 분사됨으로써, 기판(W)의 상면 전체가 세정된다.
또, 스프레이 노즐(73)에 의한 기판(W)의 상면의 세정시에는, 단부 세정 장치(80)의 회전 지지축(81)도 회전하여, 하강한다. 그에 따라, 도 12에 굵은 실선의 화살표 a17로 나타내는 바와 같이, 베벨 브러시(83)가 기판(W)의 외주 단부의 상방의 위치까지 이동한다. 또, 베벨 브러시(83)의 외주면의 중앙 부분이 기판(W)의 외주 단부에 접촉하도록 하강한다. 이 상태에서, 베벨 브러시(83)가 상하 방향의 축 둘레로 회전(자전)한다. 그에 따라, 기판(W)의 외주 단부에 부착되는 오염 물질이 베벨 브러시(83)에 의해 물리적으로 박리된다. 기판(W)의 외주 단부로부터 박리된 오염 물질은, 스프레이 노즐(73)로부터 기판(W)에 분사되는 혼합 유체의 세정액에 의해 씻겨나간다.
또한, 스프레이 노즐(73)에 의한 기판(W)의 상면의 세정시에는, 대기 위치의 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)의 하면 외측 영역에 접촉하도록, 승강 지지부(54)가 상승한다. 이에 따라, 하면 브러시(51)가 처리 위치로 이동한다. 또, 도 12에 굵은 실선의 화살표 a18로 나타내는 바와 같이, 하면 브러시(51)가 상하 방향의 축 둘레로 회전(자전)한다. 또한, 액 노즐(52)은 기판(W)의 하면을 향해 세정액을 토출하고, 기체 분출부(53)는 기판(W)의 하면을 향해 기체를 분사한다. 이에 따라, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지되어 회전되는 기판(W)의 하면 외측 영역을 전체에 걸쳐 하면 브러시(51)에 의해 세정할 수 있다.
하면 브러시(51)의 회전 방향은, 흡착 유지부(21)의 회전 방향과는 반대여도 된다. 이 경우, 기판(W)의 하면 외측 영역을 효율적으로 세정할 수 있다. 또한, 하면 브러시(51)가 비교적 대형이 아닌 경우, 도 12에 굵은 실선의 화살표 a19로 나타내는 바와 같이, 이동 지지부(55)가 가동 대좌(32) 상에서 접근 위치와 이격 위치 사이를 진퇴 동작되어도 된다. 이 경우에도, 흡착 유지부(21)에 의해 흡착 유지되어 회전되는 기판(W)의 하면 외측 영역을 전체에 걸쳐 하면 브러시(51)에 의해 세정할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서는, 스프레이 노즐(73)을 이용한 기판(W)의 상면의 세정에는 비교적 장시간을 필요로 하는 데에 비해, 비교적 대형의 하면 브러시(51)를 이용한 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정은 비교적 단시간에 실행 가능하다. 그래서, 기판(W)의 상면의 세정 기간에, 상기의 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정과 함께, 도 1의 액 노즐(52a, 52b)을 이용한 하면 브러시(51)의 세정이 번갈아 실행된다. 도 12에 있어서의 하면 브러시(51)의 세정 동작의 상세에 대해서는 후술한다.
다음으로, 기판(W)의 상면, 외주 단부 및 하면 외측 영역의 세정이 완료되면, 스프레이 노즐(73)로부터 기판(W)으로의 혼합 유체의 분사가 정지된다. 또, 도 13에 굵은 실선의 화살표 a20으로 나타내는 바와 같이, 스프레이 노즐(73)이 컵(61)의 일 측방의 위치(초기 상태의 위치)까지 이동한다. 또, 도 13에 굵은 실선의 화살표 a21로 나타내는 바와 같이, 베벨 브러시(83)가 컵(61)의 타측방의 위치(초기 상태의 위치)까지 이동한다. 또한, 하면 브러시(51)의 회전이 정지되고, 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)으로부터 소정 거리 이격하도록, 승강 지지부(54)가 하강한다. 이에 따라, 액 노즐(52)이 대기 위치로 이동한다. 또, 액 노즐(52)로부터 기판(W)에 대한 세정액의 토출, 및 기체 분출부(53)로부터 기판(W)으로의 기체의 분사가 정지된다. 이 상태에서, 흡착 유지부(21)가 고속으로 회전함으로써, 기판(W)에 부착되는 세정액이 흩뿌려져, 기판(W)의 전체가 건조된다.
다음으로, 도 14에 굵은 실선의 화살표 a22로 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 14에 굵은 실선의 화살표 a23으로 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 15에 굵은 실선의 화살표 a24로 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.
(3) 하면 브러시의 세정 동작
도 16~도 21은, 도 12에 있어서의 기판 세정 장치(1)의 개략 동작을 설명하기 위한 모식도이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 도 12의 기판(W)의 상면의 세정시에는, 흡착 유지부(21)가 기판(W)을 흡착 유지한 상태로 상하 방향의 축 둘레로 회전함과 더불어, 스프레이 노즐(73)이 기판(W)의 대략 중심의 상방으로 이동된다. 이 상태에서, 스프레이 노즐(73)로부터 기판(W)의 상면에 세정액과 기체의 혼합 유체가 분사된다.
또, 도 12의 베벨 브러시(83)에 의한 기판(W)의 외주 단부의 세정이 개시된다. 이 때, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도는 100%이며, 하면 브러시(51)의 오염도는 0%라고 한다. 여기서, 오염도는 청정도의 낮음을 나타내는 지표이며, 오염도가 높은 것은 청정도가 낮은 것을 의미한다.
다음으로, 도 17에 도시하는 바와 같이, 스프레이 노즐(73)이 회전하는 기판(W)의 상방으로 외방을 향해 이동된다. 이 스프레이 노즐(73)의 이동은, 스프레이 노즐(73)이 기판(W)의 외주부의 상방에 도달할 때까지 계속된다. 또, 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)의 하면 외측 영역에 접촉하도록, 하면 브러시(51)가 회전하면서 대기 위치로부터 상방의 처리 위치로 상승된다. 또한, 도 12의 액 노즐(52)로부터 기판(W)의 하면에 세정액이 토출된다. 이에 따라, 기판(W)의 하면 외측 영역이 세정된다. 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정시에는, 도 12의 기체 분출부(53)로부터 기판(W)의 하면을 향해 기체가 분사된다.
도 17의 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작에 있어서는, 예를 들어 오염도 60%에 상당하는 오염 물질이 하면 브러시(51)에 전사된다고 한다. 또, 기판(W)에 부착된 오염 물질 중, 예를 들어 오염도 20%에 상당하는 오염 물질이 세정액에 의해 씻겨나간다고 한다. 이 경우, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도는 20%로 저하하고, 하면 브러시(51)의 오염도는 60%로 상승한다.
다음으로, 도 18에 도시하는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)의 하면 외측 영역으로부터 이격하도록, 하면 브러시(51)가 회전하면서 처리 위치로부터 하방의 대기 위치로 하강된다. 또, 대기 위치에 있어서, 액 노즐(52a)로부터 하면 브러시(51)의 세정면의 중앙부를 향해서 세정액이 토출됨과 더불어, 액 노즐(52b)로부터 하면 브러시(51)의 세정면의 단부를 향해서 세정액이 토출된다. 이에 따라, 하면 브러시(51)가 세정된다.
하면 브러시(51)는 기판(W)의 하방에 위치하기 때문에, 하면 브러시(51)에 토출된 세정액은 중력에 의해 하방으로 낙하한다. 이 경우, 세정액은 하면 브러시(51)의 주위로 비산하지 않으므로, 기판(W)의 세정에 악영향을 미치는 것이 방지된다. 또한, 본 예에서는, 액 노즐(52a)로부터 토출된 세정액은, 포물선 형상으로 비스듬한 상방으로부터 하면 브러시(51)의 세정면의 중앙부에 공급된다. 하면 브러시(51)의 세정에는, 초음파 세정이 병용되어도 된다.
도 18의 하면 브러시(51)의 세정 동작에 있어서는, 하면 브러시(51)에 부착된 오염 물질 중, 예를 들어 오염도 20%에 상당하는 오염 물질이 세정액에 의해 씻겨나간다고 한다. 이 경우, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도는 20%인 채이며, 하면 브러시(51)의 오염도는 40%로 저하한다.
계속해서, 도 19에 도시하는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)의 하면 외측 영역에 접촉하도록, 하면 브러시(51)가 회전하면서 대기 위치로부터 상방의 처리 위치로 상승됨으로써, 기판(W)의 하면 외측 영역이 재차 세정된다. 도 19에 있어서의 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작은, 도 17에 있어서의 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작과 동일하다.
도 19의 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작에 있어서는, 기판(W)의 하면 외측 영역과 하면 브러시(51) 사이에서 서로 오염 물질이 전사된다. 그러나, 현시점에서는, 하면 브러시(51)의 오염도는 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도보다 크다. 그로 인해, 하면 브러시(51)로부터 기판(W)의 하면 외측 영역으로의 오염 물질의 전사량은, 기판(W)의 하면 외측 영역으로부터 하면 브러시(51)로의 오염 물질의 전사량보다 크다. 따라서, 실질적으로, 하면 브러시(51)에 부착된 오염 물질이 기판(W)의 하면 외측 영역에 전사되게 된다.
하면 브러시(51)에 부착된 오염 물질 중, 예를 들어 오염도 20%에 상당하는 오염 물질이 기판(W)의 하면 외측 영역에 전사된다고 한다. 또, 예를 들어 오염도 20%에 상당하는 오염 물질이 세정액에 의해 씻겨나간다고 한다. 이 경우, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도는 20%인 채이고, 하면 브러시(51)의 오염도는 20%로 저하한다.
그 후, 도 20에 도시하는 바와 같이, 하면 브러시(51)의 세정면이 기판(W)의 하면 외측 영역으로부터 이격하도록, 하면 브러시(51)가 회전하면서 처리 위치로부터 하방의 대기 위치로 하강됨으로써, 하면 브러시(51)가 재차 세정된다. 도 20에 있어서의 하면 브러시(51)의 세정 동작은, 도 18에 있어서의 하면 브러시(51)의 세정 동작과 동일하다.
도 20의 하면 브러시(51)의 세정 동작에 있어서는, 하면 브러시(51)에 부착한 오염 물질 중, 예를 들어 오염도 20%에 상당하는 오염 물질이 세정액에 의해 씻겨나간다고 한다. 이 경우, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도는 20%인 채이고, 하면 브러시(51)의 오염도는 0%로 저하한다.
도 19에 있어서의 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작과, 도 20에 있어서의 하면 브러시(51)의 세정 동작이 반복된다. 이 경우, 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작에 있어서, 기판(W)의 하면 외측 영역과 하면 브러시(51) 사이에서 서로 오염 물질이 전사된다. 여기서, 현시점에서는, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도는 하면 브러시(51)의 오염도보다 크다. 따라서, 실질적으로, 기판(W)의 하면 외측 영역에 부착된 오염 물질이 하면 브러시(51)에 전사되게 된다. 이에 따라, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도가 저하한다.
또, 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작에 있어서, 하면 브러시(51)의 오염도가 상승한 경우에도, 그 후에 실행되는 하면 브러시(51)의 세정 동작에 의해 하면 브러시(51)의 오염도가 저하한다. 그로 인해, 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작과, 하면 브러시(51)의 세정 동작이 반복됨으로써, 기판(W)의 하면 외측 영역의 오염도 및 하면 브러시(51)의 오염도를 함께 0%로 할 수 있다. 또, 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 동작과, 하면 브러시(51)의 세정 동작은, 기판(W)의 상면의 세정 기간 중에 반복되므로, 스루풋은 저하하지 않는다.
마지막으로, 도 21에 도시하는 바와 같이, 스프레이 노즐(73)이 기판(W)의 외주부의 상방에 도달한다. 스프레이 노즐(73)로부터 기판(W)으로의 혼합 유체의 분사가 정지됨으로써, 기판(W)의 상면의 세정이 종료한다. 또, 하면 브러시(51)의 회전이 정지되고, 하면 브러시(51)가 대기 위치로 이동됨으로써, 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 및 하면 브러시(51)의 세정이 종료한다.
본 실시 형태에 있어서, 하면 브러시(51)의 세정에 이용되는 세정액은 순수이지만, 실시 형태는 이것에 한정되지 않는다. 하면 브러시(51)의 세정에 이용되는 세정액은, 온수, 기능수, 옅은 알칼리수는 약액이어도 된다. 세정액이 약액인 경우에는, 제거 대상의 오염 물질의 종류에 따라 약액의 종류가 적당히 변경되어도 된다.
또, 액 노즐(52a, 52b)은 하면 브러시(51)가 처리 위치에 있을 때에 세정액의 토출을 정지하지만, 실시 형태는 이것에 한정되지 않는다. 액 노즐(52a, 52b)은, 하면 브러시(51)가 처리 위치에 있을 때, 즉 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정 중에도 세정액을 토출해도 된다. 이 경우, 액 노즐(52a, 52b)은, 기판(W)의 하면 외측 영역에 린스를 토출하는 노즐로서 이용되어도 된다. 또한, 액 노즐(52a, 52b)은, 하면 브러시(51)가 대기 위치와 처리 위치 사이에서 승강하는 기간에도 세정액을 토출해도 된다.
(4) 효과
본 실시 형태에 따르는 기판 세정 장치(1)에 있어서는, 처리 위치에서 하면 브러시(51)가 회전하면서 기판(W)의 하면에 접촉함으로써, 기판(W)의 하면이 세정된다. 또, 기판(W)의 하면을 세정함으로써 가면 브러시가 오염된 경우에도, 대기 위치에서, 회전되는 하면 브러시(51)의 중앙부 및 단부에 액 노즐(52a, 52b)에 의해 세정액이 각각 토출된다. 이 구성에 의하면, 하면 브러시(51)를 전체적으로 세정할 수 있다.
또, 하면 브러시(51)의 대기 위치는 흡착 유지부(21)에 의해 유지된 기판(W)과 상하 방향과 겹치므로, 하면 브러시(51)가 비교적 대형인 경우에도, 풋 프린트가 거의 증가하지 않는다. 그로 인해, 비교적 대형의 하면 브러시(51)를 이용함으로써, 단시간에 기판(W)의 하면을 세정하는 것이 가능해진다. 따라서, 하면 브러시(51)를 세정하는 공정을 설치한 경우에도, 스루풋은 거의 변화하지 않는다. 이에 따라, 스루풋을 저하시키지 않고 하면 브러시(51)의 청정도를 유지할 수 있다.
또한, 하면 브러시(51)는 승강 지지부(54)에 지지되고, 액 노즐(52a, 52b) 각각은, 하면 브러시(51)의 근방에서 세정액의 토출구가 비스듬한 상방을 향하도록 승강 지지부(54)에 장착된다. 이 경우, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정을 저해하지 않고, 하면 브러시(51)를 용이하게 세정할 수 있다. 특히, 액 노즐(52a)은, 포물선 형상으로 비스듬한 상방으로부터 하면 브러시(51)의 중앙부에 세정액이 공급되도록 세정액을 토출한다. 이에 따라, 하면 브러시(51)에 의한 기판(W)의 하면의 세정을 저해하지 않고, 하면 브러시(51)의 중앙부를 용이하게 세정할 수 있다.
(5) 다른 실시 형태
(a) 상기 실시 형태에 있어서, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 있어서 기판(W)의 하면 중앙 영역의 세정이 실행된 후에, 하측 유지 장치(20)에 있어서 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정과 하면 브러시(51)의 세정이 실행되지만, 실시 형태는 이것에 한정되지 않는다. 하측 유지 장치(20)에 있어서 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정과 하면 브러시(51)의 세정이 실행된 후에, 상측 유지 장치(10A, 10B)에 있어서 기판(W)의 하면 중앙 영역의 세정이 실행되어도 된다. 또, 기판(W)의 하면 중앙 영역의 세정이 실행되지 않아도 된다. 이 경우, 기판 세정 장치(1)는, 상측 유지 장치(10A, 10B) 및 수도 장치(40)를 포함하지 않는다.
(b) 상기 실시 형태에 있어서, 기판(W)의 상면은 스프레이 노즐(73)을 이용하여 세정되지만, 실시 형태는 이것에 한정되지 않는다. 기판(W)의 상면은, 브러시를 이용하여 세정되어도 되고, 린스액을 토출하는 린스 노즐을 이용하여 세정되어도 된다. 또, 기판(W)의 상면은 세정되지 않아도 된다. 이 경우, 기판 세정 장치(1)는 상면 세정 장치(70)를 포함하지 않는다. 마찬가지로, 기판(W)의 외주 단부는 세정되지 않아도 된다. 이 경우, 기판 세정 장치(1)는 단부 세정 장치(80)를 포함하지 않는다.
(c) 상기 실시 형태에 있어서, 기판 세정 장치(1)는 제어 장치(9)를 포함하지만, 실시 형태는 이것에 한정되지 않는다. 기판 세정 장치(1)가 외부의 정보 처리 장치에 의해 제어 가능하게 구성되어 있는 경우에는, 기판 세정 장치(1)는 제어 장치(9)를 포함하지 않아도 된다.
(d) 상기 실시 형태에 있어서, 처리 위치에 있어서의 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정과, 대기 위치에 있어서의 하면 브러시(51)의 세정이 복수 회 반복되지만, 실시 형태는 이것에 한정되지 않는다. 처리 위치에 있어서의 기판(W)의 하면 외측 영역의 세정과, 대기 위치에 있어서의 하면 브러시(51)의 세정은, 반복되지 않아도 된다.
(6) 청구항의 각 구성 요소와 실시 형태의 각부의 대응 관계
이하, 청구항의 각 구성 요소와 실시 형태의 각 요소의 대응의 예에 대해 설명하지만, 본 발명은 하기의 예에 한정되지 않는다. 청구항의 각 구성 요소로서, 청구항에 기재되어 있는 구성 또는 기능을 갖는 다른 여러 가지의 요소를 이용할 수도 있다.
상기 실시 형태에 있어서는, 기판(W)이 기판의 예이고, 흡착 유지부(21)가 기판 유지부의 예이며, 하면 브러시(51)가 하면 브러시의 예이고, 액 노즐(52a, 52b)이 각각 제1 및 제2 액 노즐의 예이며, 기판 세정 장치(1)가 기판 세정 장치의 예이고, 승강 지지부(54)가 지지부의 예이다.

Claims (6)

  1. 기판을 수평 자세로 유지하는 기판 유지부와,
    상기 기판을 세정하기 위한 처리 위치와 상기 기판 유지부에 의해 유지된 상기 기판과 상하 방향으로 겹치는 대기 위치 사이에서 이동 가능하고 또한 상하 방향의 축 둘레로 회전 가능하게 구성되며, 상기 처리 위치에 있어서, 상기 기판의 하면에 접촉함으로써 상기 기판의 하면을 세정하는 하면 브러시와,
    상기 대기 위치에 있어서, 상기 하면 브러시의 중앙부에 세정액을 토출하는 제1 액 노즐과,
    상기 대기 위치에 있어서, 상기 하면 브러시의 단부에 세정액을 토출하는 제2 액 노즐을 구비하는, 기판 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하면 브러시를 지지하는 지지부를 더 구비하고,
    상기 제1 액 노즐 및 상기 제2 액 노즐 각각은, 세정액의 토출구가 비스듬한 상방을 향하도록 상기 지지부에 장착되는, 기판 세정 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 액 노즐은, 포물선 형상으로 비스듬한 상방으로부터 상기 하면 브러시의 중앙부에 세정액이 공급되도록 세정액을 토출하는, 기판 세정 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하면 브러시는 불소계 수지에 의해 형성되는, 기판 세정 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 유지부 및 상기 하면 브러시 각각은, 원형의 외형을 갖고,
    상기 하면 브러시의 직경은, 상기 기판 유지부의 직경보다 큰, 기판 세정 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 및 상기 하면 브러시 각각은, 원형의 외형을 갖고,
    상기 하면 브러시의 직경은, 상기 기판의 직경의 1/3보다 큰, 기판 세정 장치.
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