(57)【要約】  【課題】  スポンジ体の変形や異物の発生を生じさせることなく、容易にスポンジ体を挿通させることが可能なスポンジホルダーを提供する。  【解決手段】  ロールスポンジ５１は、スポンジ体６０とスポンジホルダー６１から構成され、スポンジホルダー６１は、内芯６３、外芯６４、保持部材６５を有している。保持部材６５は、スポンジ体と内芯との間に配置され、スポンジ体を内側から押圧してスポンジ体を保持する保持位置と、スポンジ体を解放する解放位置との間で移動可能とされている。保持部材６５は、内芯６３の外周部と当接するテーパ状の係合部６５ｂと、保持位置においてスポンジ体６０を内側から押圧する固着部６５ａとを有し、内芯６３が回転して係合部６５ｂが押し上げられると、保持部材６５が保持位置に移動する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被洗浄物の洗浄に用いられ、円筒状のスポンジ体を保持するロールスポンジホルダーにおいて、
内芯と、
前記スポンジ体と前記内芯との間に配置され、前記スポンジ体を内側から押圧して前記スポンジ体を保持する保持位置と、前記スポンジ体を解放する解放位置との間で移動可能な保持部材と、
前記スポンジ体を前記保持位置と前記解放位置との間で移動させる移動機構と、
を有することを特徴とするロールスポンジホルダー。
【請求項２】
前記保持部材は、前記内芯の外周部と当接するテーパ状の係合部と、前記保持位置において前記スポンジ体を内側から押圧する固着部とを有し、前記内芯の回転により前記係合部が押し上げられて前記保持部材が前記保持位置に移動することを特徴とする、請求項１記載のロールスポンジホルダー。
【請求項３】
前記スポンジ体と前記内芯との間の位置に取り付けられ、前記解放位置にある前記保持部材を支持する外芯を備えたことを特徴とする、請求項１または２記載のロールスポンジホルダー。
【請求項４】
被洗浄物の洗浄に用いられるロールスポンジホルダーを製造する方法であって、
円筒状のスポンジ体の内側に内芯を挿入し、
前記スポンジ体と前記内芯との間の位置に外芯を挿入し、
前記外芯に支持され、前記スポンジ体と接触しない解放位置に保持部材を挿入し、
前記内芯を回転させて、前記保持部材を外径方向に押し上げて前記スポンジ体を内側から押圧する保持位置に移動させる、
ことを特徴とするロールスポンジホルダーの製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし３に記載のロールスポンジホルダーに前記スポンジ部材を取り付けたロールスポンジと、前記ロールスポンジを基板に当接する位置に移動させるとともに前記ロールスポンジを回転させる駆動機構と、前記基板に洗浄液を供給する液体供給部とを備えたことを特徴とする基板洗浄装置。
【請求項６】
前記基板は半導体基板であり、請求項５に記載の基板洗浄装置と、前記半導体基板を研磨する研磨装置とを備えた半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールスポンジを製造するためのロールスポンジホルダー、ロールスポンジの製造方法と、このロールスポンジを用いた基板洗浄装置及び基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの表面をスクラブ洗浄するためにロールスポンジが用いられるが、このようなロールスポンジは、円筒状のスポンジ体を回転軸に固着することで製造される。ここで、スポンジ体を固着する際に、スポンジ体を無理に回転軸に押し込んでしまうと、スポンジ体に過大な応力が加わってよじれが発生してしまい、これは洗浄性能の低下につながってしまう。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載のロールスポンジでは、湿潤状態と乾燥状態との間で可逆的な材料にてスポンジ体を形成し、スポンジ体を乾燥状態にして剛性を高め、回転軸を挿通させた後に湿潤状態に戻すことで、スポンジ体を回転軸に固着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８４４６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術によれば、回転軸を挿通させる際にスポンジ体が変形するおそれはないものの、剛性を高めるためにスポンジ体を乾燥させる必要があり、その際にスポンジ体の表面状態に変化が起こるため、スポンジ体からの異物の発生が高くなるおそれがある。その結果、スポンジ体から異物が流出しやすくなり、洗浄性能の低下につながってしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、スポンジ体の変形や異物の発生を生じさせることなく、容易にスポンジ体を挿通させることが可能なロールスポンジホルダー及びロールスポンジの製造方法、並びにこのロールスポンジを備えた基板洗浄装置及び基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係るロールスポンジホルダーは、円筒状のスポンジ体を保持するものであって、内芯と、前記スポンジ体と前記内芯との間に配置され、前記スポンジ体を内側から押圧して前記スポンジ体を保持する保持位置と、前記スポンジ体を解放する解放位置との間で移動可能な保持部材と、前記スポンジ体を前記保持位置と前記解放位置との間で移動させる移動機構とを有することを特徴とする。
【０００８】
この構成により、保持位置と解放位置移動自在の保持部材を設けて、スポンジ体を内側から押圧してこれを保持することができ、スポンジ体の変形や異物の発生を生じさせることなく、容易にスポンジ体を挿通させることが可能となる。
【０００９】
上記構成のロールスポンジホルダーにおいて、前記保持部材は、前記内芯の外周部と当接するテーパ状の係合部と、前記保持位置において前記スポンジ体を内側から押圧する固着部とを有し、前記内芯の回転により前記係合部が押し上げられて前記保持部材が前記保持位置に移動する。この構成により、簡素な構成で、確実にスポンジ体を内側から固定することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係るロールスポンジホルダーは、前記スポンジ体と前記内芯との間の位置に取り付けられ、前記解放位置にある前記保持部材を支持する外芯を備えたことを特徴とする。この構成により、スポンジ体に接触することなく、確実に保持部材を組み付けることができる。
【００１１】
本発明の一実施形態に係るロールスポンジの製造方法は、円筒状のスポンジ体の内側に内芯を挿入し、前記スポンジ体と前記内芯との間の位置に外芯を挿入し、前記外芯に支持され、前記スポンジ体と接触しない解放位置に保持部材を挿入し、  前記内芯を回転させて、前記保持部材を外径方向に押し上げて前記スポンジ体を内側から押圧する保持位置に移動させることを特徴とする。この構成によっても、スポンジ体の変形や異物の発生を生じさせることなく、容易にスポンジ体を挿通させることが可能となる。
【００１２】
本発明の一実施形態に係るロールスポンジホルダーにスポンジ部材を取り付けたロールスポンジは、基板洗浄装置に用いることができる。この基板洗浄装置は、当該ロールスポンジと、前記ロールスポンジを基板に当接する位置に移動させるとともに前記ロールスポンジを回転させる駆動機構と、前記基板に洗浄液を供給する液体供給部とを備えることが好ましい。この基板洗浄装置と、半導体基板を研磨する研磨装置とを備えた半導体製造装置とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、保持位置と解放位置に移動自在の保持部材によって、スポンジ体を内側から押圧してこれを保持するようにしたため、スポンジ体の変形や異物の発生を生じさせることなく、容易にスポンジ体を挿通させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るロールスポンジを備えた基板処理装置の構成を示す平面図である。
【図２】洗浄ラインの一例を示す模式図である。
【図３】洗浄モジュールの構成を示す斜視図である。
【図４】解放状態におけるロールスポンジの断面図であり、（Ａ）は径方向の断面図、（Ｂ）はＡ−Ａ線に沿った長手方向の断面図である。
【図５】固定状態におけるロールスポンジの断面図であり、（Ａ）は径方向の断面図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った長手方向の断面図である。
【図６】ロールスポンジの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るロールスポンジを備えた基板処理装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１６】
図１は、基板処理装置の全体構成を示す平面図であり、基板処理装置は、ロード／アンロード部１２、研磨部１３と、洗浄部１４とに区画されており、これらは矩形状のハウジング１１の内部に設けられている。また、基板処理装置は、基板処理の動作制御を行う制御部１５を有している。
【００１７】
ロード／アンロード部１２は、複数のフロントロード部２０と、走行機構２１と、２台の搬送ロボット２２を備えている。フロントロード部２０には、多数のウエハ（基板）をストックするウエハカセットが載置される。搬送ロボット２２は、上下に２つのハンドを備えており、走行機構２１上を移動することで、フロントロード部２０内のウエハカセットからウエハＷを取り出して研磨部１３へ送るとともに、洗浄部１４から送られる処理済みのウエハをウエハカセットに戻す動作を行う。
【００１８】
研磨部１３は、ウエハの研磨（平坦化処理）を行う領域であり、複数の（図１では４つの）研磨ユニット１３Ａ〜１３Ｄが設けられ、基板処理装置の長手方向に沿って配列されている。ウエハＷは、これら研磨ユニット１３Ａ〜１３Ｄのいずれかで研磨されても良く、または予め選択された複数の研磨ユニットで連続的に研磨されても良い。
【００１９】
個々の研磨ユニットは、研磨面を有する研磨パッドが取り付けられた研磨テーブル３０と、研磨テーブル３０上のウエハを研磨パッドに押圧しながら研磨するためのトップリング３１と、研磨パッドに研磨液やドレッシング液を供給する研磨液供給ノズル３２と、研磨パッドの研磨面のドレッシングを行うドレッサ３３と、液体と気体の混合流体または霧状の液体を研磨面に噴射して研磨面に残留する研磨屑や砥粒を洗い流すアトマイザ３４を備えている。また、各研磨ユニットには、図示しないセンサ（例えば、光学センサ、渦電流センサ）が設けられ、制御部１５は、このセンサから信号からモニタリング信号を生成し、研磨中のウエハＷの研磨状況を監視する。
【００２０】
研磨部１３と洗浄部１４との間には、ウエハＷを搬送する搬送機構として、第１，第２リニアトランスポータ１６，１７が設けられている。第１リニアトランスポータ１６は、ロード／アンロード部１２からウエハＷを受け取る第１位置、研磨ユニット１３Ａ，１３Ｂとの間でウエハＷの受け渡しを行う第２，第３位置、第２リニアトランスポータ１７へウエハＷを受け渡すための第４位置との間で移動自在とされている。
【００２１】
第２リニアトランスポータ１７は、第１リニアトランスポータ１６からウエハＷを受け取るための第５位置、研磨ユニット１３Ｃ，１３Ｄとの間でウエハＷの受け渡しを行う第６，第７位置との間で移動自在とされている。これらトランスポータ１６，１７の間には、ウエハＷを洗浄部へ送るためのスイングトランスポータ３５が備えられている。
【００２２】
図２に示すように、洗浄部１４は、２台の一次洗浄モジュール４０Ａ，４０Ｂ、２台の二次洗浄モジュール４１Ａ，４１Ｂ、２台の乾燥モジュール４２Ａ，４２Ｂと、これらモジュールの間でウエハの受け渡しを行うための搬送ロボット４３，４４を備えており、複数のウエハＷに対して同時に、洗浄及び乾燥工程を行うことができる。なお、一次洗浄モジュール、二次洗浄モジュール及び乾燥モジュールの台数は２台に限られず、１台でも良いし、３台以上であっても良い。
【００２３】
図３は、一次洗浄モジュール４０Ａの構成を示す斜視図である。なお、本実施形態では、一次洗浄モジュール４０Ａ，４０Ｂ及び二次洗浄モジュール４１Ａ，４１Ｂはいずれも同じ構成を備えており、ここでは一次洗浄モジュール４０Ａを例にして説明する。
【００２４】
一次洗浄モジュール４０Ａは、ウエハＷを保持して回転させる４つのローラ５０Ａ〜５０Ｄと、ウエハＷの上下面に接触するロールスポンジ（洗浄具）５１，５２と、これらロールスポンジ５１，５２を回転させる回転機構５３，５４と、ウエハの上下面及びロールスポンジ内部に洗浄液（例えば純水）及びエッチング液（薬液）を供給する液体供給部５５、５６とを備えている。
【００２５】
上側のロールスポンジ５１を回転させる回転機構５３は、その上下方向の動きをガイドするガイドレール５７に取り付けられており、昇降駆動機構５８によりガイドレール５７に沿って上下方向に移動可能とされている。なお、図示は省略するが、下側のロールスポンジ５２についても、同様の昇降駆動機構及びガイドレールが設けられている。
【００２６】
ウエハＷの搬出入時には、ロールスポンジ５１，５２は互いに離間した位置にあり、ウエハＷの洗浄時には、ロールスポンジ５１，５２が互いに近接する方向に移動してウエハＷの上下面に接触する。ロールスポンジ５１，５２によるウエハＷへの押圧力は、昇降駆動機構５８によって調整される。
【００２７】
図４は、ロールスポンジ５１の断面図であり、図４（Ａ）は径方向の断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った長手方向の断面図である。本実施形態では、ロールスポンジ５１，５２の構成は同一であり、ここでは、上側のロールスポンジ５１を例にして説明する。ロールスポンジ５１は、中空円筒状のスポンジ体６０と、このスポンジ体６０を内側から固定するためのスポンジホルダー６１とを備えている。
【００２８】
本実施例において、スポンジ体６０は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を原料として一体成型されており、また、本実施例では図示を省略しているが、スポンジ体６０の外周面には複数の突起が設けられている。また、スポンジ体６０の材料としては、ウエハＷの表面に傷を付けるおそれがないものであればＰＶＡに限られることはなく、例えば、ＰＶＡｔ（ポリビニルアセタール）、ＰＶＦ（ポリビニルホルマール）、ポリウレタンや発泡塩化ビニルを用いても良い。
【００２９】
スポンジホルダー６１は、内芯６３、外芯６４、保持部材６５を備えており、これらはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から構成されている。なお、スポンジホルダー６１の材質としては、スポンジ体６０を支持することが可能な程度の硬度を有しており、洗浄時の回転によるねじれや摩擦に耐えられるものであれば特に限定はなく、例えば硬質プラスチック、ＳＵＳ材、塩化ビニルから構成することができる。また、本実施形態では、内芯６３、外芯６４、保持部材６５の全てを同じ材料で構成しているが、異なる材料から構成しても良い。
【００３０】
内芯６３は、中空円筒状の形状を有しており、複数の（本実施例では４つの）セグメントに分割されている。内芯６３は、その一端が回転機構５３に取り付けられ、回転機構５３の駆動に連動して内芯６３が回転する。内芯６３の他端には、液体供給部５５が接続されており、洗浄液及びエッチング液が内芯６３の中空部に供給される。また、内芯６３には、径方向に貫通する複数の通液穴が形成されており、内芯６３の回転に伴い、液体供給部５５から供給された液体（洗浄液及びエッチング液）が通液穴を介してスポンジ体６０に供給される。
【００３１】
外芯６４は、中空円筒状の形状を有しており、複数の（本実施例では４つの）セグメントに分割されている。外芯６４の内径は、内芯６３の外径とほぼ同じか、それより大きくされており、外芯６４が内芯６３の外周を覆うように内芯６３に組み付けられる。また、外芯６４の外径は、円筒状のスポンジ体６０の内径よりも小さくなるように定められており、外芯６４を組み付ける際にスポンジ体６０に応力がかかることはない。
【００３２】
保持部材６５は、スポンジ体６０を内芯６３に固着するための部材であり、外側の略扇形状の固着部６５ａと、内側の略三角形状の係合部６５ｂとが一体成型されている。本実施例では、４つの保持部材６５が設けられており、固着部６５ａの一部が外芯６４の外周部に形成された窪みに入り込んだ解放位置にて、外芯６４とスポンジ体６０の間に支持される。保持部材６５が解放位置にあるときは、保持部材６５とスポンジ体６０とが接しておらず、スポンジ体６０はスポンジホルダーによって保持されていないフリーの状態になっている。
【００３３】
保持部材６５の係合部６５ｂは、内芯６３の外周面と当接する係合面（テーパ面）を有しており、図４の状態で内芯６３が図中反時計方向に回転すると、内芯６３の外周面によって係合部６５ｂが押し出され、保持部材６５が径方向に沿ってスライド移動し、図５に示す保持位置へと移動する（図５参照）。保持部材６５が保持位置にあるときは、固着部６５ａの外周面がスポンジ体６０の内周面を押圧しており、これにより、スポンジ体６０は保持部材６５を介して内芯６３に固着される。この状態において、内芯６３が図中反時計方向に回転すると、スポンジ体６０が保持部材６５とともに図中反時計方向に回転する。
【００３４】
図６は、ロールスポンジを取り付ける手順を示したものである。まず、スポンジ体６０の内部に内芯６３を挿入した後（図６（Ａ））、スポンジ体６０と内芯６３の間に、外芯６４が挿入される（図６（Ｂ））。次いで、４つの保持部材６５が、スポンジ体６０と外芯６５との間に挿入され、解放位置で外芯６５の外周面によって支持される（図６（Ｃ））。
【００３５】
この状態で、内芯６３を回転させると、内芯６３の外周面が保持部材６５の係合部６５ｂと当接してこれを押し上げ、保持部材６５が保持位置へと移動して、内側からスポンジ体６０を径方向に押圧する（図６（Ｄ））。これにより、スポンジ体６０の長手方向に過度な負荷を与えることなく、スポンジ体６０を内芯６３に固着することができ、スポンジ体６０の固着時によじれや変形が生じるのを防止することが可能となる。また、固着時にスポンジ体を乾燥させる必要がないため、スポンジ体の表面状態の変化に伴う異物の発生をなくすことができる。
【００３６】
その後、内芯６３の他端に、外芯６４及び保持部材６５を押さえるための押さえリング６７が取り付けられＵ（図６（Ｅ））、この押さえリング６７を貫通するように、固定ピン６８が取り付けられて、スポンジ体６０とスポンジホルダー６１からなるロールスポンジ５１が完成する（図６（Ｆ））。完成したロールスポンジ５１は、回転機構５３に取り付けられる。
【００３７】
以下、洗浄動作の概要について説明する。ウエハＷはローラ５０Ａ〜５０Ｄに保持されて回転される。次に、液体供給部５５からウエハの上下面及び内芯６３に洗浄液が供給され、ロールスポンジ５１，５２がその軸芯周りに回転しながらウエハＷの上下面に摺接することによって、ウエハＷの上下面をスクラブ洗浄する。スクラブ洗浄後、ロールスポンジ５１，５２が互いに離間した位置に対比され、液体供給部５５より内芯６３及びウエハＷの上下面にエッチング液が供給され、ウエハＷの上下面のエッチング（化学的洗浄）が行われる。
【００３８】
上記実施形態では、外径が不均一の内芯を回転させることで、保持部材を保持位置へと移動させてスポンジ体６０を固着しているが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、保持部材にバネ等の弾性体を取り付け、当該弾性体の付勢を利用して、保持部材をスポンジ体６０の内側から押圧するようにしても良い。また、空気を入れることで膨張する部材（例えばバルーン）を内芯に取り付け、内芯がセットされた後に当該膨張部材を膨張させて、保持部材を径方向へ押圧するようにしても良く、これによっても、スポンジ体を内側から固着するロールスポンジホルダーを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、スポンジ体の変形や異物の発生を生じさせることなく、容易にスポンジ体を挿通させることが可能となるため、例えば半導体基板の洗浄用のロールスポンジホルダーとして有用である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｗ  ウエハ
１４  洗浄部
４０Ａ，４０Ｂ  一次洗浄モジュール
４１Ａ，４１Ｂ  一次洗浄モジュール
５１，５２  ロールスポンジ
６０  スポンジ体
６１  スポンジホルダー
６３  内芯
６４  外芯
６５  保持部材
【図１】
2015196124.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
2015196124.tif 000009