JP7450385B2 - 洗浄装置、研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄装置、研磨装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ等の基板の表面に成膜、エッチング、研磨などの各種処理が施される。これら各種処理の前後には、基板の表面を洗浄に保つ必要があるため、基板の洗浄処理が行われる。基板の洗浄処理には、基板の周縁部を複数のローラによって保持しつつローラを回転駆動することにより基板を回転させ、回転する基板に洗浄部材を押し当てて洗浄する洗浄機が広く用いられている。

特許文献１には、洗浄部材としてロール状のスポンジを使用したロール洗浄機が開示されている。特許文献１の洗浄機は、ロール状のスポンジからなる洗浄部材を、Ｘ軸方向に延びるガイドレールに沿って走行（並行）させて、ウェハを洗浄する洗浄位置からウェハの外側の待避位置まで移動させる駆動機構を有している。

特開平１１－２３８７１３号公報

特許文献１の洗浄機において、洗浄部材を洗浄位置から待避位置まで移動させる駆動機構は、洗浄槽の内側に設けられている。そのため、洗浄槽のフットプリントを小さくすることが困難である。

ウェハの大きさに比べて十分に狭隘な洗浄槽にするために、駆動機構を洗浄槽の外側に配置するとともに、洗浄位置から待避位置まで駆動機構を走行させるための大きな開口を洗浄槽の側壁に形成し、当該開口をシャッタで開閉させる構成が考えられる。

しかしながら、このような構成では、シャッタが開口している状態で薬液の供給が行われると、ウェハ洗浄やスクラブ洗浄時の薬液が槽外に飛散するリスクあるため、シャッタの開口時には液供給系を停止状態にする必要があり、タイムロス（ＯＨＴ）が発生する。また、シャッタの開口時はもとより、シャッタの閉口時であっても、洗浄槽の側壁とシャッタとの間には幾分の隙間があるため、この隙間から薬液雰囲気が洗浄槽の外側へ漏洩するリスクがある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたものでる。本発明の目的は、洗浄部材を退避位置から洗浄位置まで移動可能な洗浄装置、研磨装置において、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成することなく、洗浄槽のフットプリントを小さくできる洗浄装置、研磨装置を提供することにある。

本発明の第１の態様に係る洗浄装置は、
ウェハの洗浄を行う洗浄空間を画定する洗浄槽と、
前記洗浄槽の内側に配置され、前記ウェハを保持して回転させるウェハ回転機構と、
前記ウェハの表面に接触して洗浄する洗浄部材であって、横方向に延びる中心軸線回りに回転可能な洗浄部材と、
前記洗浄部材を、前記洗浄槽の内側に位置する揺動軸線回りに揺動させて、前記ウェハの外側の待避位置から前記ウェハの直上の洗浄位置まで移動させる揺動機構と、
を備え、
前記洗浄部材の長さは、前記ウェハの半径よりも長く、
前記洗浄部材の中心から前記揺動軸線までの距離は、前記ウェハの直径より小さく、
前記揺動機構が前記洗浄部材を前記揺動軸線回りに揺動させる際に、前記洗浄部材は前記ウェハの中心の直上を通過する。

このような態様によれば、洗浄部材がウェハの半径より長い長尺な部材であっても、洗浄部材の中心から揺動軸線までの距離がウェハの直径より小さくなるように規定されており、洗浄部材を当該揺動軸線回りに揺動させることで待避位置から洗浄位置まで移動させるため、洗浄部材を待避位置から洗浄位置まで直線移動（走行）させる場合に比べて、洗浄部材を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を低減できる。また、揺動軸線が洗浄槽の内側に位置するため、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成する必要がない。したがって、洗浄部材を退避位置から洗浄位置まで移動可能な洗浄装置において、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成することなく、洗浄槽のフットプリントを小さくすることが可能となる。また、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成する必要がないため、洗浄槽の外側への薬液雰囲気の漏洩を改善できる。

本発明の第２の態様に係る洗浄装置は、第１の態様に係る洗浄装置であって、
前記揺動軸線は、前記洗浄部材の前記中心軸線の延長線上から離れた位置にある。

このような態様によれば、揺動軸線が洗浄部材の中心軸線の延長線上にはないため、洗浄部材の中心から揺動軸線までの距離を、洗浄部材の長さの半分以下に縮めることも可能であり、洗浄部材を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減でき、洗浄槽のフットプリントをより小さくできる。

本発明の第３の態様に係る洗浄装置は、第１または２の態様に係る洗浄装置であって、
前記揺動機構が前記洗浄部材を前記待避位置から前記洗浄位置まで移動させる際の揺動角は９０°より小さい。

このような態様によれば、揺動機構が洗浄部材を待避位置から洗浄位置まで移動させる際の揺動角は９０°以上である場合に比べて、洗浄部材を洗浄位置から待避地位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減でき、洗浄槽のフットプリントをより小さくできる。

本発明の第４の態様に係る洗浄装置は、第１～３のいずれかの態様に係る洗浄装置であって、
前記洗浄部材を昇降させる昇降機構と、
前記ウェハの表面に対して前記洗浄部材が加える荷重をコントロールする荷重コントロール機構と、
をさらに備える。

本発明の第５の態様に係る洗浄装置は、第４の態様に係る洗浄装置であって、
前記昇降機構は、
前記洗浄槽の壁面を貫通するように設けられた縦方向に延びる柱部と、
前記柱部から横方向に延びる腕部と、
前記洗浄槽の外側に突き出る前記柱部の端部に設けられた駆動手段と、
を有し、
前記揺動機構は、前記腕部の先端部に設けられており、
前記昇降機構は、前記洗浄部材と前記揺動機構とを一体に昇降させる。

本発明の第６の態様に係る洗浄装置は、第５の態様に係る洗浄装置であって、
前記腕部は、前記待避位置の上方または下方を跨ぐように横方向に延びている。

このような態様によれば、洗浄部材が待避位置に位置するとき、腕部の下方または上方の空間に洗浄部材が収容された状態になるため、洗浄槽の内部空間の効率的な利用となり、洗浄槽のフットプリントをより小さくすることが可能となる。

本発明の第７の態様に係る研磨装置は、
ウェハの研磨を行う研磨ユニットと、
研磨後のウェハの洗浄を行う洗浄ユニットと、
を備え、
前記洗浄ユニットは、
ウェハの洗浄を行う洗浄空間を画定する洗浄槽と、
前記洗浄槽の内側に配置され、前記ウェハを保持して回転させるウェハ回転機構と、
前記ウェハの表面に接触して洗浄する洗浄部材であって、横方向に延びる中心軸線回りに回転可能な洗浄部材と、
前記洗浄部材を、前記洗浄槽の内側に位置する揺動軸線回りに揺動させて、前記ウェハの外側の待避位置から前記ウェハの直上の洗浄位置まで移動させる揺動機構と、
を備え、
前記洗浄部材の長さは、前記ウェハの半径よりも長く、
前記洗浄部材の中心から前記揺動軸線までの距離は、前記ウェハの直径より小さく、
前記揺動機構が前記洗浄部材を前記揺動軸線回りに揺動させる際に、前記洗浄部材は前記ウェハの中心の直上を通過する。

このような態様によれば、洗浄部材がウェハの半径より長い長尺な部材であっても、洗浄部材の中心から揺動軸線までの距離がウェハの直径より小さくなるように規定されており、洗浄部材を当該揺動軸線回りに揺動させることで待避位置から洗浄位置まで移動させるため、洗浄部材を待避位置から洗浄位置まで直線移動（走行）させる場合に比べて、洗浄部材を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を低減できる。また、揺動軸線が洗浄槽の内側に位置するため、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成する必要がない。したがって、洗浄部材を退避位置から洗浄位置まで移動可能な洗浄モジュールを備えた研磨装置において、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成することなく、洗浄槽のフットプリントを小さくすることが可能となる。また、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成する必要がないため、洗浄槽の外側への薬液雰囲気の漏洩を改善できる。

本発明の第８の態様に係る研磨装置は、第７の態様に係る研磨装置であって、
前記揺動軸線は、前記洗浄部材の前記中心軸線の延長線上から離れた位置にある。

このような態様によれば、揺動軸線が洗浄部材の中心軸線の延長線上にはないため、洗浄部材の中心から揺動軸線までの距離を、洗浄部材の長さの半分以下に縮めることも可能であり、洗浄部材を洗浄位置から待避地位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減でき、洗浄槽のフットプリントをより小さくできる。

本発明の第９の態様に係る研磨装置は、第７または８の態様に係る研磨装置であって、
前記揺動機構が前記洗浄部材を前記待避位置から前記洗浄位置まで移動させる際の揺動角は９０°より小さい。

このような態様によれば、揺動機構が洗浄部材を待避位置から洗浄位置まで移動させる際の揺動角は９０°以上である場合に比べて、洗浄部材を洗浄位置から待避地位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減でき、洗浄槽のフットプリントをより小さくできる。

本発明の第１０の態様に係る研磨装置は、第７～９のいずれかの態様に係る研磨装置であって、
前記洗浄部材を昇降させる昇降機構と、
前記ウェハの表面に対して前記洗浄部材が加える荷重をコントロールする荷重コントロール機構と、
をさらに備える。

本発明の第１１の態様に係る研磨装置は、第１０の態様に係る研磨装置であって、
前記昇降機構は、
前記洗浄槽の壁面を貫通するように設けられた縦方向に延びる柱部と、
前記柱部から横方向に延びる腕部と、
前記筐体の外側に突き出る前記柱部の端部に設けられた駆動手段と、
を有し、
前記揺動機構は、前記腕部の先端部に設けられており、
前記昇降機構は、前記洗浄部材と前記揺動機構とを一体に昇降させる。

本発明の第１２の態様に係る研磨装置は、第１１の態様に係る研磨装置であって、
前記腕部は、前記待避位置の上方または下方を跨ぐように横方向に延びている。

このような態様によれば、洗浄部材が待避位置に位置するとき、腕部の下方または上方の空間に洗浄部材が収容された状態になるため、洗浄槽の内部空間の効率的な利用となり、洗浄槽のフットプリントをより小さくすることが可能となる。

本発明によれば、洗浄部材を退避位置から洗浄位置まで移動可能な洗浄装置、研磨装置において、洗浄槽の側壁に走行用の開口を形成することなく、洗浄槽のフットプリントを小さくできる。

図１は、一実施の形態に係る研磨装置の全体構成を示す平面図である。 図２は、一実施の形態に係る洗浄装置の洗浄槽を透過して示す斜視図であって、洗浄部材が待避位置に位置する状態を示す図である。 図３は、図２に示す洗浄装置を上方から見たときの内部平面図である。 図４は、図２に示す洗浄装置を奥側から見たときの内部斜視図である。 図５は、図２に示す洗浄装置を左側から見たときの内部斜視図である。 図６は、一実施の形態に係る洗浄装置の洗浄槽を透過して示す斜視図であって、洗浄部材が洗浄位置に位置する状態を示す図である。 図７は、図６に示す洗浄装置を上方から見たときの内部平面図である。 図８は、一実施の形態に係る洗浄装置の洗浄槽を透過して示す斜視図であって、洗浄部材を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を説明するための図である。 図９は、図８に示す洗浄装置を上方から見たときの内部平面図である。 図１０は、一実施の形態に係る洗浄装置の洗浄槽を透過して示す斜視図であって、第２洗浄手段が洗浄位置に位置する状態を示す図である。 図１１は、図１０に示す洗浄装置を上方から見たときの内部平面図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明および以下の説明で用いる図面では、同一に構成され得る部分について、同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

＜基板処理装置＞
図１は、一実施の形態に係る基板処理装置（研磨装置ともいう）１の全体構成を示す平面図である。

図１に示すように、基板処理装置１は、略矩形状のハウジング１０と、複数のウェハＷ（図２等参照）をストックする基板カセット（図示せず）が載置されるロードポート１２と、を有している。ロードポート１２は、ハウジング１０に隣接して配置されている。ロードポート１２には、オープンカセット、ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポッドまたはＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を搭載することができる。ＳＭＩＦポッドおよびＦＯＵＰは、内部に基板カセットを収容し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。ウェハＷとしては、たとえば半導体ウェハなどを挙げることができる。

ハウジング１０の内部には、複数（図１に示す態様では４つ）の研磨ユニット１４ａ～１４ｄと、研磨後のウェハＷを洗浄する第１洗浄ユニット１６ａおよび第２洗浄ユニット１６ｂと、洗浄後のウェハＷを乾燥させる乾燥ユニット２０とが収容されている。研磨ユニット１４ａ～１４ｄは、ハウジング１０の長手方向に沿って配列されており、洗浄ユニット１６ａ、１６ｂおよび乾燥ユニット２０も、ハウジング１０の長手方向に沿って配列されている。

ロードポート１２と、ロードポート１２側に位置する研磨ユニット１４ａと、乾燥ユニット２０とにより囲まれた領域には、第１搬送ロボット２２が配置されている。また、研磨ユニット１４ａ～１４ｄが配列された領域と、洗浄ユニット１６ａ、１６ｂおよび乾燥ユニット２０が配列された領域との間には、ハウジング１０の長手方向と平行に、搬送ユニット２４が配置されている。第１搬送ロボット２２は、研磨前のウェハＷをロードポート１２から受け取って搬送ユニット２４に受け渡したり、乾燥ユニット２０から取り出された乾燥後のウェハＷを搬送ユニット２４から受け取ったりする。

第１洗浄ユニット１６ａと第２洗浄ユニット１６ｂとの間には、第１洗浄ユニット１６ａと第２洗浄ユニット１６ｂとの間でウェハＷの受け渡しを行う第２搬送ロボット２６が配置されている。また、第２洗浄ユニット１６ｂと乾燥ユニット２０との間には、第２洗浄ユニット１６ｂと乾燥ユニット２０との間でウェハＷの受け渡しを行う第３搬送ロボット２８が配置されている。

さらに、基板処理装置１には、各機器１４ａ～１４ｄ、１６ａ、１６ｂ、２２、２４、２６、２８の動きを制御する制御装置３０が設けられている。制御装置３０としては、たとえば、プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）が用いられる。図１に示す態様では、制御装置３０がハウジング１０の内部に配置されているが、これに限られることはなく、制御装置３０がハウジング１０の外部に配置されていてもよい。

第１洗浄ユニット１６ａおよび／または第２洗浄ユニット１６ｂとしては、洗浄液の存在下で、水平方向に延びるロール洗浄部材をウェハＷの表面に接触させ、ロール洗浄部材を自転させながらウェハＷの表面をスクラブ洗浄するロール洗浄装置（後述する一実施形態に係る洗浄装置１６）が用いられてもよいし、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる円柱状のペンシル洗浄部材をウェハＷの表面に接触させ、ペンシル洗浄部材を自転させながらウェハＷの表面と平行な一方向に向けて移動させて、ウェハＷの表面をスクラブ洗浄するペンシル洗浄装置（不図示）が用いられてもよいし、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる回転軸線を有するバフ洗浄研磨部材をウェハＷの表面に接触させ、バフ洗浄研磨部材を自転させながらウェハＷの表面と平行な一方向に向けて移動させて、ウェハＷの表面をスクラブ洗浄研磨するバフ洗浄研磨装置（不図示）が用いられてもよいし、二流体ジェットによりウェハＷの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄装置（不図示）が用いられてもよい。また、第１洗浄ユニット１６ａおよび／または第２洗浄ユニット１６ｂとしては、これらロール洗浄装置、ペンシル洗浄装置、バフ洗浄研磨装置および二流体ジェット洗浄装置のいずれか２つ以上が組み合わされて用いられてもよい。

洗浄液には、純水（ＤＩＷ）などのリンス液と、アンモニア過酸化水素（ＳＣ１）、塩酸過酸化水素（ＳＣ２）、硫酸過酸化水素（ＳＰＭ）、硫酸加水、フッ酸などの薬液とが含まれる。本実施の形態で特に断りのない限り、洗浄液は、リンス液または薬液のいずれかを意味している。

乾燥ユニット２０としては、回転するウェハＷに向けて、ウェハＷの表面と平行な一方向に移動する噴射ノズルからイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を噴出してウェハＷを乾燥させ、さらにウェハＷを高速で回転させて遠心力によってウェハＷを乾燥させるスピン乾燥装置が用いられてもよい。

＜洗浄装置＞
次に、一実施の形態に係る洗浄装置１６について説明する。図２は、洗浄装置１６の洗浄槽４１を透過して示す斜視図であって、洗浄部材４３が待避位置に位置する状態を示す図である。図３は、図２に示す洗浄装置１６を上方から見たときの内部平面図である。図４は、図２に示す洗浄装置１６を奥側から見たときの内部斜視図である。図５は、図２に示す洗浄装置１６を左側から見たときの内部斜視図である。

本実施の形態に係る洗浄装置１６は、上述した基板処理装置１における第１洗浄ユニット１６ａおよび／または第２洗浄ユニット１６ｂとして用いられ得る。

図２～図５に示すように、洗浄装置１６は、ウェハＷの洗浄を行う洗浄空間を画定する洗浄槽４１と、洗浄槽４１の内側に配置され、ウェハＷを保持して回転させるウェハ回転機構４２と、ウェハＷの表面に接触して洗浄する洗浄部材４３であって、横方向に延びる中心軸線回りに回転可能な洗浄部材４３と、洗浄部材４３を、洗浄槽４１の内側に位置する揺動軸線回りに揺動させて、ウェハＷの外側の待避位置からウェハＷの直上の洗浄位置まで移動させる揺動機構４４と、洗浄部材４３を昇降させる昇降機構４５と、ウェハＷに洗浄液を供給する液供給ノズル４６ａ、４６ｂと、を有している。

このうち洗浄槽４１は、略直方体形状を有している。図示された例では、洗浄槽４１の内側にウェハＷを搬入または搬出するためのウェハ搬入出口４１ａ、４１ｂが、洗浄槽４１の左右の側壁面にそれぞれ形成されており、ウェハ搬入出口４１ａ、４１ｂはそれぞれシャッタ５０ａ、５０ｂにより開閉可能となっている。

洗浄槽４１の内側には、洗浄槽４１の奥側の側壁面に隣接して、左右方向に延びるクリーニング手段５１が配置されている。クリーニング手段５１は、洗浄部材４３が押し付けられるクリーニング面を有している。クリーニング面は、たとえば石英等によって平面状に形成されている。なお、クリーニング面の材質および形状は、洗浄部材４３の材質および形状などに応じて、適宜変更されてもよい。たとえば、クリーニング面の材質としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が採用されてもよい。

クリーニング面上には、図示しない薬液管、純水管などが配置されている。薬液管から噴射される薬液は、液供給ノズル４６ａ、４６ｂからウェハＷに供給される薬液と同じものであってもよい。洗浄部材４３が待避位置に配置された状態で、洗浄部材４３が回転（自転）されつつクリーニング手段５１に押し付けられ、薬液が洗浄部材４３に向けて噴射されることで、洗浄部材４３に付着した汚れが落とされる。このように、洗浄部材４３がクリーニング手段５１に押し付けられた状態で所定量回転（自転）された後、洗浄部材４３が上昇されてクリーニング手段５１から離間され、次いで、純水がクリーニング手段５１および洗浄部材４３に向けて噴射されることで、クリーニング手段５１および洗浄部材４３の汚れが落とされる。

本実施の形態では、ウェハ回転機構４２は、ウェハＷの周縁部を保持する複数（図示された例では４つ）のローラ４２ａ～４２ｄを有している。複数のローラ４２ａ～４２が不図示の回転駆動部（たとえばモータ）から受ける回転駆動力によりそれぞれ同一方向に回転（自転）されることにより、複数のローラ４２ａ～４２ｄに保持されたウェハＷは、各ローラ４２ａ～４２ｄとウェハＷの周縁部との間にはたらく摩擦力により、各ローラ４２ａ～４２ｄの回転方向とは逆向きに回転される。

洗浄部材４３としては、横方向に延びる円柱状のロールスポンジを用いることができる。ロールスポンジの材質としては、多孔質のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）製スポンジ、発泡ウレタンスポンジなどを用いることができる。洗浄部材４３の軸線方向の長さは、ウェハＷの半径よりも長くなっている。洗浄部材４３の軸線方向の長さは、ウェハＷの直径よりも長くなっていてもよい。洗浄部材４３がウェハＷの直上の洗浄位置に配置された状態で、液供給ノズル４６ａ、４６ｂから薬液および／または純水が回転されるウェハＷの表面に向けて噴射され、洗浄部材４３の周面がウェハＷの表面に接触された状態で洗浄部材４３が回転（自転）されることで、ウェハＷの表面が洗浄される。

図示された例では、洗浄部材４３の軸線方向と平行に延びるホルダ４３１が、洗浄部材４３の上方に配置されている。ホルダ４３１は、洗浄部材４３の両端部をその中心軸線回りに回転（自転）可能に保持している。ホルダ４３１の内部には、洗浄部材４３をその中心軸線回りに回転（自転）させるモータ（不図示）が設けられている。また、ホルダ４３１の内部には、ウェハＷの表面に対して洗浄部材４３が加える荷重を計測するロードセル（不図示）が設けられていてもよい。ロードセルには、荷重コントロール機構（不図示）が接続されている。荷重コントロール機構は、ロードセルの計測結果に基づいて、昇降機構４５の動作を制御することで、ウェハＷの表面に対して洗浄部材４３が加える荷重をコントロールする。荷重コントロール機構は、制御装置３０（図１参照）に設けられていてもよい。

本実施の形態では、昇降機構４５は、洗浄槽４１の壁面を貫通するように設けられた縦方向に延びる柱部４５ａと、柱部４５ａの一端部から横方向に延びる腕部４５ｂと、洗浄槽４１の外側に突き出る柱部４５ａの他端部に設けられた駆動手段４５ｃと、を有している。駆動手段４５ｃは、たとえばモータである。

図示された例では、洗浄槽４１の奥側（図３における紙面上側）の側壁面のうち左端部分の上側部分には奥側に窪んだ凹部が形成されており、柱部４５ａは、当該凹部に配置されている。腕部４５ｂは、待避位置の上方を跨ぐように、当該柱部４５ａの上端部から手前側（図３における紙面下側）に延びるように設けられている。これにより、洗浄部材４３が待避位置に配置された状態では、洗浄部材４３が腕部４５ｂの下方の空間に収容された状態となるため、洗浄槽４１の内部空間の効率的な利用となり、洗浄槽４１のフットプリントをより小さくすることが可能となる。

本実施の形態では、揺動機構４４は、腕部４５ｂの先端部に設けられており、揺動機構４４の揺動軸線Ａは、洗浄槽４１の内側において、腕部４５ｂの先端部に位置決めされている。揺動機構４４は、たとえばモータである。洗浄部材４３を保持するホルダ４３１の端部は、揺動機構４４を介して、腕部４５ｂの先端部に保持されている。

昇降機構４５の柱部４５ａは、駆動手段４５ｃから受ける直線駆動力により腕部４５ｂと一体に縦方向に直線移動される。これにより、腕部４５ｂの先端部に設けられた揺動機構４４とホルダ４３１と洗浄部材４３も、柱部４５ａおよび腕部４５ｂとともに縦方向に直線移動される。図２～図５を参照し、洗浄部材４３が待避位置に配置された状態で、昇降機構４５が動作されることで、洗浄部材４３は、クリーニング手段５１に接触する高さ位置とクリーニング手段５１から離間した高さ位置との間で昇降移動される。

また、洗浄部材４３がクリーニング手段５１から離間した高さ位置に配置された状態で、ホルダ４３１および洗浄部材４３は、揺動機構４４から受ける回転駆動力により、腕部４５ｂの先端部に位置決めされた揺動軸線Ａ回りに揺動（旋回）される。これにより、洗浄部材４３は、ウェハＷの外側の待避位置（図２～図５参照）からウェハＷの直上の洗浄位置（図６および図７参照）まで移動される。揺動機構４４が洗浄部材４３を揺動軸線Ａ回りに揺動させる際に、洗浄部材４３はウェハＷの中心の直上を通過するように構成されていてもよい。

図６は、洗浄装置１６の洗浄槽４１を透過して示す斜視図であって、洗浄部材４３が洗浄位置に位置する状態を示す図である。図７は、図６に示す洗浄装置１６を上方から見たときの内部平面図である。

図６および図７を参照し、洗浄部材４３が洗浄位置に配置された状態で、昇降機構４５が動作されることで、洗浄部材４３は、ウェハＷの表面に接触する高さ位置とウェハＷの表面から離間した高さ位置との間で昇降移動される。そして、洗浄部材４３の周面がウェハＷの表面に接触された状態で、液供給ノズル４６ａ、４６ｂから薬液および／または純水が回転されるウェハＷの表面に向けて噴射されるとともに、洗浄部材４３が回転（自転）されることで、ウェハＷの表面が洗浄される。

図８は、洗浄装置１６の洗浄槽４１を透過して示す斜視図であって、洗浄部材４３を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を説明するための図である。図９は、図８に示す洗浄装置１６を上方から見たときの内部平面図である。図８および図９において、符号Ｃ１、Ｃ２が付された円弧状の曲線は、洗浄部材４３を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（すなわち、洗浄部材４３（ホルダ４３１）が通過するスペース）の輪郭線を示している。

本実施の形態では、図９に示すように、洗浄部材４３の中心から揺動機構４４の揺動軸線Ａまでの距離Ｌ（旋回半径ともいう）は、ウェハＷの直径より小さくなっている。これにより、図８および図９に示すように、洗浄部材４３がウェハＷの半径より長い長尺なロールスポンジであっても、洗浄部材４３の中心から揺動軸線Ａまでの距離ＬがウェハＷの直径より小さくなるように規定されており、洗浄部材４３を当該揺動軸線Ａ回りに揺動させることで待避位置から洗浄位置まで移動させることで、洗浄部材４３を待避位置から洗浄位置まで直線移動（走行）させる場合に比べて、洗浄部材４３を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペースを低減できるようになっている。

本実施の形態では、図３および図７に示すように、揺動機構４４の揺動軸線Ａは、洗浄部材４３の中心軸線の延長線上から離れた位置にある（すなわち、揺動軸線Ａは、洗浄部材４３の中心軸線の延長線上にはない）。仮に揺動軸線Ａが洗浄部材４３の中心軸線の延長線上にある場合には、洗浄部材４３の中心から揺動軸線Ａまでの距離Ｌを、洗浄部材４３の軸線方向の長さの半分以下に縮めることは不可能である（洗浄部材４３の端部が揺動軸線Ａにぶつかってしまう）。これに対し、本実施の形態では、揺動軸線Ａが洗浄部材４３の中心軸線の延長線上にはないため、洗浄部材４３の中心から揺動軸線Ａまでの距離Ｌを、洗浄部材４３の軸線方向の長さの半分以下に縮めることも可能であり、これにより、洗浄部材４３を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減できるようになっている。

本実施の形態では、図９に示すように、揺動機構４４が洗浄部材４３を待避位置から洗浄位置まで移動させる際の揺動角θは、９０°より小さくなっている。これにより、洗浄部材４３を待避位置から洗浄位置まで移動させる際の揺動角θが９０°以上である場合に比べて、洗浄部材４３を洗浄位置から待避地位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減できるようになっている。

本実施の形態では、洗浄装置１６は、ウェハＷの裏面に接触して洗浄する裏面洗浄部材４７と、ウェハＷの表面を洗浄する第２洗浄手段４８と、第２洗浄手段４８を、洗浄槽４１の内側に位置する第２揺動軸線回りに揺動させて、ウェハＷの外側の第２待避位置からウェハＷの直上の第２洗浄位置まで移動させる第２揺動機構４９と、をさらに有している。

裏面洗浄部材４７としては、横方向に延びる円柱状のロールスポンジを用いることができる。ロールスポンジの材質としては、多孔質のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）製スポンジ、発泡ウレタンスポンジなどを用いることができる。裏面洗浄部材４７は、ウェハＷの直下に配置されている。裏面洗浄部材４７の軸線方向の長さは、ウェハＷの半径よりも長くなっている。裏面洗浄部材４７の軸線方向の長さは、ウェハＷの直径よりも長くなっていてもよい。裏面洗浄部材４７の周面がウェハＷの裏面に接触された状態で、不図示のノズルから薬液および／または純水が回転されるウェハＷの裏面に向けて噴射されるとともに、裏面洗浄部材４７が回転（自転）されることで、ウェハＷの裏面が洗浄される。

図示された例では、裏面洗浄部材４７の軸線方向と平行に延びるホルダ４７１が、裏面洗浄部材４７の下方に配置されている。ホルダ４７１は、裏面洗浄部材４７の両端部をその中心軸線回りに回転（自転）可能に保持している。ホルダ４７１の内部には、裏面洗浄部材４７をその中心軸線回りに回転（自転）させるモータ（不図示）が設けられている。また、ホルダ４７１の内部には、ウェハＷの表面に対して裏面洗浄部材４７が加える荷重を計測するロードセル（不図示）が設けられていてもよい。ロードセルは、上述した荷重コントロール機構（不図示）に接続されている。荷重コントロール機構は、ロードセルの計測結果に基づいて、裏面洗浄部材４７およびホルダ４７１を昇降させる手段（不図示）の動作を制御することで、ウェハＷの裏面に対して裏面洗浄部材４７が加える荷重をコントロールする。

第２洗浄手段４８としては、たとえば、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる円柱状のペンシル洗浄部材をウェハＷの表面に接触させ、ペンシル洗浄部材を自転させながらウェハＷの表面と平行な一方向に向けて移動（揺動）されることで、ウェハＷの表面をスクラブ洗浄するペンシル洗浄手段が用いられてもよいし、洗浄液の存在下で、鉛直方向に延びる回転軸線を有するバフ洗浄研磨部材をウェハＷの表面に接触させ、バフ洗浄研磨部材を自転させながらウェハＷの表面と平行な一方向に向けて移動（揺動）されることで、ウェハＷの表面をスクラブ洗浄研磨するバフ洗浄研磨手段が用いられてもよいし、二流体ジェットによりウェハＷの表面を洗浄する二流体ジェット洗浄手段が用いられてもよいし、メガソニック（高周波超音波）ジェットによりウェハＷの表面を洗浄するメガソニックジェット洗浄手段が用いられてもよい。

第２揺動機構４９は、洗浄槽４１の壁面（図示された例では床面）を貫通するように設けられた縦方向に延びる柱部と、柱部の一端部から横方向に延びる腕部と、洗浄槽４１の外側に突き出る柱部の他端部に設けられた駆動手段（不図示）と、を有している。駆動手段は、たとえばモータである。

第２揺動機構４９の柱部は、ウェハＷの中心から見て、揺動機構４４とは逆側に配置されており、第２揺動機構４９の揺動軸線（第２揺動軸線）は、ウェハＷの中心から見て、揺動機構４４の揺動軸線Ａとは逆側に位置決めされている。第２洗浄手段４８は、第２揺動機構４９の腕部の先端部に支持されており、第２揺動機構４９から受ける回転駆動力により、第２揺動軸線回りに揺動（旋回）される。

図１０は、洗浄装置１６の洗浄槽４１を透過して示す斜視図であって、第２洗浄手段４８が洗浄位置に位置する状態を示す図である。図１１は、図１０に示す洗浄装置１６を上方から見たときの内部平面図である。

次に、このような構成からなる洗浄装置１６の動作について説明する。

まず、図２～図５を参照し、洗浄部材４３が、ウェハＷの外側の待避位置に配置された状態で、シャッタ５０ａが開状態となり、洗浄対象のウェハＷ（たとえば研磨処理後のウェハＷ）が、ウェハ搬入出口４１ａを通って洗浄槽４１の内側に搬入される。ウェハＷは、ウェハ回転機構４２に保持されて回転される。

次に、洗浄部材４３がクリーニング手段５１から離間された状態で、図８および図９に示すように、揺動機構４４が、洗浄部材４３を揺動軸線Ａ回りに揺動（旋回）させて、待避位置からウェハＷの直上の洗浄位置まで移動させる。揺動機構４４が洗浄部材４３を揺動軸線Ａ回りに揺動させる際に、洗浄部材４３はウェハＷの中心の直上を通過する。

次いで、図６および図７に示すように、洗浄部材４３が洗浄位置に配置された状態で、昇降機構４５が、洗浄部材４３を下方に移動させ、洗浄部材４３の周面をウェハＷの表面に接触させる。また、裏面洗浄部材４７を昇降させる手段（不図示）が、裏面洗浄部材４７を上方に移動させ、裏面洗浄部材４７の周面をウェハＷの裏面に接触させる。

そして、洗浄部材４３の周面がウェハＷの表面に接触された状態で、液供給ノズル４６ａ、４６ｂからウェハＷの表面に向けて洗浄液が噴射されるとともに、洗浄部材４３が回転（自転）されることで、ウェハＷの表面が洗浄される。同様に、裏面洗浄部材４７の周面がウェハＷの裏面に接触された状態で、不図示のノズルからウェハＷの裏面に向けて洗浄液が噴射されるとともに、裏面洗浄部材４７が回転（自転）されることで、ウェハＷの裏面が洗浄される。

洗浄部材４３によるウェハＷの表面の洗浄が終了したのち、昇降機構４５が、洗浄部材４３を上方に移動させ、洗浄部材４３の周面をウェハＷの表面から離間させる。そして、図８および図９に示すように、揺動機構４４が、洗浄部材４３を揺動軸線Ａ回りに揺動（旋回）させて、洗浄位置からウェハＷの外側の待避位置まで移動させる。

その後、図１０および図１１に示すように、第２揺動機構４９が、第２洗浄手段４８を第２揺動軸線回りに揺動（旋回）させて、ウェハＷの外側の第２待避位置からウェハＷの直上の第２洗浄位置まで移動させ、第２洗浄手段４８によるウェハＷの表面の洗浄が行われる。

第２洗浄手段４８によるウェハＷの表面の洗浄が終了したのち、第２揺動機構４９が、第２洗浄手段４８を揺動軸線Ａ回りに揺動（旋回）させて、第２洗浄位置からウェハＷの外側の第２待避位置まで移動させる。そして、シャッタ５０ｂが開状態となり、洗浄処理後のウェハＷが、ウェハ搬入出口４１ｂを通って洗浄槽４１の外側に搬出される。

以上のような本実施の形態によれば、洗浄部材４３がウェハＷの半径より長い長尺な部材であっても、洗浄部材４３の中心から揺動機構４４の揺動軸線Ａまでの距離ＬがウェハＷの直径より小さくなるように規定されており、洗浄部材４３を当該揺動軸線Ａ回りに揺動させることで待避位置から洗浄位置まで移動させるため、洗浄部材４３を待避位置から洗浄位置まで直線移動（走行）させる場合に比べて、洗浄部材４３を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（すなわち、洗浄部材４３が通過するスペース）を低減できる。また、揺動機構４４の揺動軸線Ａが洗浄槽４１の内側に位置するため、洗浄槽４１の側壁に走行用の開口を形成する必要がない。したがって、洗浄部材４３を退避位置から洗浄位置まで移動可能な洗浄装置１６において、洗浄槽４１の側壁に走行用の開口を形成することなく、洗浄槽４１のフットプリントを小さくすることが可能となる。また、本実施の形態によれば、洗浄槽４１の側壁に走行用の開口を形成する必要がないため、洗浄槽４１の外側への薬液雰囲気の漏洩を改善できる。

また、本実施の形態によれば、揺動機構４４の揺動軸線Ａが洗浄部材４３の中心軸線の延長線上から離れた位置にあり、洗浄部材４３の中心軸線の延長線上にはないため、洗浄部材４３の中心から揺動軸線Ａまでの距離Ｌを、洗浄部材４３の長さの半分以下に縮めることも可能であり、洗浄部材４３を洗浄位置から待避位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減でき、洗浄槽４１のフットプリントをより小さくできる。

また、本実施の形態によれば、揺動機構４４が洗浄部材４３を待避位置から洗浄位置まで移動させる際の揺動角θが９０°より小さいため、当該揺動角が９０°以上である場合に比べて、洗浄部材４３を洗浄位置から待避地位置まで移動させるのに必要なスペース（洗浄部材が通過するスペース）を一層低減でき、洗浄槽４１のフットプリントをより小さくできる。

また、本実施の形態によれば、昇降機構４５の腕部４５ｂが、待避位置の上方を跨ぐように横方向に延びており、洗浄部材４３が待避位置に位置するとき、腕部４５ｂの下方の空間に洗浄部材４３が収容された状態になるため、洗浄槽４１の内部空間の効率的な利用となり、洗浄槽４１のフットプリントをより小さくすることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態および変形例を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態および変形例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

１ 基板処理装置（研磨装置）
１０ ハウジング
１２ ロードポート
１４ａ～１４ｄ 研磨ユニット
１６ 洗浄装置
１６ａ 第１洗浄ユニット（洗浄装置）
１６ｂ 第２洗浄ユニット（洗浄装置）
２０ 乾燥ユニット
２２ 第１搬送ロボット
２４ 搬送ユニット
２６ 第２搬送ロボット
２８ 第３搬送ロボット
３０ 研磨制御装置
４１ 洗浄槽
４１ａ、４１ｂ ウェハ搬入出口
４２ ウェハ回転機構
４２ａ～４２ｄ ローラ
４３ 洗浄部材
４３１ ホルダ
４４ 揺動機構
４５ 昇降機構
４５ａ 柱部
４５ｂ 腕部
４５ｃ 駆動手段
４６ａ、４６ｂ 液供給ノズル
４７ 裏面洗浄部材
４７１ ホルダ
４８ 第２洗浄手段
４９ 第２揺動機構
５０ａ、５０ｂ シャッタ
５１ クリーニング手段

Claims (12)

1. ウェハの洗浄を行う洗浄空間を画定する洗浄槽と、
   前記洗浄槽の内側に配置され、前記ウェハを保持して回転させるウェハ回転機構と、
   前記ウェハの表面に接触して洗浄する洗浄部材であって、横方向に延びる中心軸線回りに回転可能な洗浄部材と、
   前記洗浄部材を、前記洗浄槽の内側に位置する揺動軸線回りに揺動させて、前記ウェハの外側の待避位置から前記ウェハの直上の洗浄位置まで移動させる揺動機構と、
   前記洗浄部材を保持するホルダと、
   前記洗浄部材を昇降させる昇降機構と、
   を備え、
   前記洗浄部材の長さは、前記ウェハの半径よりも長く、
   前記洗浄部材の中心から前記揺動軸線までの距離は、前記ウェハの直径より小さく、
   前記揺動機構が前記洗浄部材を前記揺動軸線回りに揺動させる際に、前記洗浄部材は前記ウェハの中心の直上を通過し、
   前記昇降機構は、
   縦方向に延びる柱部と、
   前記柱部から横方向に延びる腕部と、を有し、
   前記腕部の下面は、前記ホルダの上面よりも上方に位置している
   ことを特徴とする洗浄装置。
2. 前記揺動軸線は、前記洗浄部材の前記中心軸線の延長線上から離れた位置にある
   ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記揺動機構が前記洗浄部材を前記待避位置から前記洗浄位置まで移動させる際の揺動角は９０°より小さい
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の洗浄装置。
4. 前記ウェハの表面に対して前記洗浄部材が加える荷重をコントロールする荷重コントロール機構
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の洗浄装置。
5. 前記柱部は、前記洗浄槽の壁面を貫通するように設けられ、
   前記洗浄槽の外側に突き出る前記柱部の端部に駆動手段が設けられており、
   前記揺動機構は、前記腕部の先端部に設けられており、
   前記昇降機構は、前記洗浄部材と前記揺動機構とを一体に昇降させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の洗浄装置。
6. 前記腕部は、前記待避位置の上方または下方を跨ぐように横方向に延びている
   ことを特徴とする請求項５に記載の洗浄装置。
7. ウェハの研磨を行う研磨ユニットと、
   研磨後のウェハの洗浄を行う洗浄ユニットと、
   を備え、
   前記洗浄ユニットは、
   ウェハの洗浄を行う洗浄空間を画定する洗浄槽と、
   前記洗浄槽の内側に配置され、前記ウェハを保持して回転させるウェハ回転機構と、
   前記ウェハの表面に接触して洗浄する洗浄部材であって、横方向に延びる中心軸線回りに回転可能な洗浄部材と、
   前記洗浄部材を、前記洗浄槽の内側に位置する揺動軸線回りに揺動させて、前記ウェハの外側の待避位置から前記ウェハの直上の洗浄位置まで移動させる揺動機構と、
   前記洗浄部材を保持するホルダと、
   前記洗浄部材を昇降させる昇降機構と、
   を備え、
   前記洗浄部材の長さは、前記ウェハの半径よりも長く、
   前記洗浄部材の中心から前記揺動軸線までの距離は、前記ウェハの直径より小さく、
   前記揺動機構が前記洗浄部材を前記揺動軸線回りに揺動させる際に、前記洗浄部材は前記ウェハの中心の直上を通過し、
   前記昇降機構は、
   縦方向に延びる柱部と、
   前記柱部から横方向に延びる腕部と、を有し、
   前記腕部の下面は、前記ホルダの上面よりも上方に位置している
   ことを特徴とする研磨装置。
8. 前記揺動軸線は、前記洗浄部材の前記中心軸線の延長線上から離れた位置にある
   ことを特徴とする請求項７に記載の研磨装置。
9. 前記揺動機構が前記洗浄部材を前記待避位置から前記洗浄位置まで移動させる際の揺動角は９０°より小さい
   ことを特徴とする請求項７または８に記載の研磨装置。
10. 前記ウェハの表面に対して前記洗浄部材が加える荷重をコントロールする荷重コントロール機構
    をさらに備えたことを特徴とする請求項７～９のいずれかに記載の研磨装置。
11. 前記柱部は、前記洗浄槽の壁面を貫通するように設けられ、
    前記洗浄槽の外側に突き出る前記柱部の端部に駆動手段が設けられており、
    前記揺動機構は、前記腕部の先端部に設けられており、
    前記昇降機構は、前記洗浄部材と前記揺動機構とを一体に昇降させる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の研磨装置。
12. 前記腕部は、前記待避位置の上方または下方を跨ぐように横方向に延びている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の研磨装置。