KR100619383B1

KR100619383B1 - 스크러브 세정장치 및 스크러브 세정방법

Info

Publication number: KR100619383B1
Application number: KR1019990010995A
Authority: KR
Inventors: 이시하라아키라; 요네미즈아키라; 미야자키다카노리
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2006-09-06
Also published as: KR19990078403A; US6292972B1; DE19914347C2; US6491760B2; US20010035200A1; DE19914347A1

Abstract

스크러브 세정장치는, 처리할 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 스핀척과, 이 스핀척상의 기판에 세정액을 공급하는 노즐과, 승강 및 수평이동 가능하게 지지된 아암과, 이 아암의 선단부에 설치된 출력축과, 이 출력축에 직접 또는 간접으로 연결되고, 스핀척상의 기판에 접촉하여 스크러브하는 스폰지브러쉬와, 출력축과 함께 스폰지브러쉬를 아래쪽으로 이동시켜, 스핀척상의 기판에 스폰지브러쉬를 가압하는 가압기구와, 출력축으로 걸어맞춤가능하게 가압기구의 위쪽에 설치되고, 출력축으로 걸어맞춤하여 스폰지브러쉬를 직접회전시키는 모터를 구비한다.

Description

스크러브 세정장치 및 스크러브 세정방법{SCRUB WASHING APPARATUS AND SCRUB WASHING METHOD}

도 1은 기판세정 시스템을 나타내는 개략사시도.

도 2는 스크러브 세정장치의 개략평면도.

도 3는 스크러브 세정장치의 종단면도.

도 4는 스크러브 세정장치의 구동부분을 나타내는 내부 투시단면도.

도 5는 지지아암 및 스크러브부재를 나타내는 내부 투시단면도.

도 6은 제 1 실시형태의 구동결합부 및 종동결합부가 걸어맞춤한 상태를 나타내는 사시도.

도 7은 제 2 실시형태의 구동결합부 및 종동결합부를 나타내는 분해사시도.

도 8은 제 2 실시형태의 구동결합부와 종동결합부가 걸어맞춤한 상태를 나타내는 내부 투시단면도.

도 9는 에어 실린더의 내부구조를 나타내는 블록단면도.

도 10은 전공(電空) 레귤레이터를 구비하는 에어 실린더의 회로를 나타내는 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판세정시스템 2 : 로더/언로더부

3,4 : 반송아암기구 5 : 프로세스부

6 : 반송로 7,8 : 세정유니트

7a :반입출구 9 : 건조유니트

10 : 반전유니트 20 : 케이스

21 : 모터 23 : 컵

24 : 스크러브부

25 : 스크러브 세정기구(스크러브 세정 어셈블리)

26 : 아암부재 50 : 에어 실린더

52 : 모터 53 : 로드(출력축)

56 : 회전구동축 60,64 : 맞물림부재

66 : 전원 67,68 : 에어공급장치

69 : 배기장치 70 : 스토퍼

71,77 : 에어공급관 72 : 전공레귤레이터

73 : 제어기 74 : 센서

75,76 : 에어베어링 85 : 스폰지(스크러브부재)

88 : 액공급유니트 C : 카세트

W : 반도체 웨이퍼

본 발명은, 반도체웨이퍼나 LCD용 유리기판과 같은 기판을 세정처리하는 스크러브 세정장치 및 스크러브 세정방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조공정에 있어서는, 반도체웨이퍼의 표면에 부착한 파티클, 유기 화합물, 금속 이온 등의 오염물을 제거하기 위하여 매엽식의 기판세정 시스템이 사용되고 있다. 매엽식의 기판세정 시스템은, 회전중의 웨이퍼에 브러쉬나 스폰지(이하,「스크러브부재」라고 함)를 접촉시켜, 웨이퍼의 표면에서 부착물을 문질러 닦아 내는 스크러브 세정장치를 구비하고 있다.

스크러브 세정장치는, 요동가능한 수평아암과, 이 수평아암의 선단에 설치되는 수직출력축과, 이 수직 출력축으로 직접 또는 간접적으로 지지되는 스크러브 부재와, 수직출력축과 함께 스크러브부재를 회전구동시키는 회전구동수단과, 수직출력축과 함께 스크러브부재를 아래쪽으로 가압하는 가압수단을 구비하고 있다. 가압수단에 의해 스크러브부재에 주어지는 가압력과 스크러브부재의 자중을 합계한 힘이 기판에 대한 스크러브부재의 접촉압력(이하,「스크러브 접촉압력」이라 함)이 된다. 이 스크러브 접촉압력, 스크러브부재의 회전속도, 스크러브부재의 이동속도, 기판의 회전속도등의 조건을 기판의 표면상태에 따라서 최적으로 제어함으로써 기판의 표면이 원하는 세정처리면이 된다.

이러한 스크러브 세정장치는, 일본국 특개평8-141518호 공보 및 특개평 8- 141519호 공보에 개시되어 있다. 이들 종래 장치의 가압수단에는 신축이 자유로운 벨로우즈기구나 에어 실린더기구가 사용되고 있다. 예컨대, 특개평8-l41518호 공보에 기재된 벨로우즈기구로서는, 수직출력축의 상단에 부착되어진 벨로우즈의 신축에 의해서 수직출력축으로 가압력을 부여한다. 또한, 에어실린더 기구로서는, 수직출력축의 상단에 부착되어진 피스톤 로드를 실린더로부터 전진 또는 후퇴시킴으로써 수직출력축에 가압력을 부여한다. 그러나, 종래의 장치에 있어서는, 수직출력축과 축받이 사이의 미끄럼운동저항이 변동하면, 스크러브부재에 대하여 원하는 가압력이 전달되지 않을 우려가 있다. 또한, 종래의 회전구동수단에는 벨트기구가 사용되고 있다.

그러나, 종래의 장치에 있어서는, 벨트장력의 변동에 기인하여 스크러브부재에 대하여 원하는 회전력이 전달되지 않을 우려가 있다. 또한 종래 장치의 구동력전달기구는, 벨트, 풀리, 벨로우즈, 에어실린더, 베어링 등의 많은 기계요소를 조합한 복잡한 구조를 하고 있기 때문에, 무시할 수 없는 양의 파티클이 발생한다. 발생한 파티클은 기판에 부착하여, 기판 표면의 청정도를 저하시킨다.

본 발명의 목적은, 원하는 가압력과 회전구동력을 스크러브부재에 확실하게 전달할 수 있고, 파티클 발생량이 적은 스크러브 세정장치 및 스크러브 세정방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관한 스크러브 세정장치는, 처리해야 할 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 재치대와, 이 재치대상의 기판에 세정액을 공급하는 세정액공급기구와, 승강 및 수평이동가능하게 지지된 아암과, 이 아암에 부착되어진 출력축과, 이 출력축에 직접 또는 간접으로 연결되어, 상기 재치대상의 기판에 접촉하여 스크러브하는 스크러브부재와, 상기 출력축과 동시에 상기 스크러브부재를 아래쪽으로 이동시켜, 상기 재치대상의 기판에 상기 스크러브부재를 가압하는 가압기구와, 상기 출력축으로 걸어맞춤가능하게 상기 가압기구의 윗쪽에 설치되고, 상기 출력축으로 걸어맞춤하여 상기 스크러브부재를 직접 회전시키는 회전구동장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 경우에, 상기 출력축은, 가압기구보다 윗쪽으로 뻗은 상부와, 이 상부에 부착된 종동맞물림부재와, 가압기구보다 아래 쪽으로 뻗어 스크러브부에 연결된 하부를 가지고, 회전구동기구는, 아래 쪽으로 뻗은 회전구동축과, 이 회전구동축의 하단부에 부착된 구동맞물림부재를 가지며 또한 출력축을 가압기구에 대하여 승강시키는 승강이동기구를 가진다. 이 승강이동기구에 의해 출력축을 상승시켜, 종동맞물림부재를 구동맞물림부재에 걸어맞춤시킴으로써 회전구동기구로부터의 회전구동을 출력축으로 전달한다.

또한, 구동맞물림부재는, 상기 회전구동축에 연결된 제 1 연결판과, 이 제 1 연결판에 부착된 수평지지축과, 이 수평지지축에 의해 지지된 롤러를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 종동맞물림부재는, 상기 출력축에 연결된 제 2 연결판과, 이 제 2 연결판으로부터 각각 세워진 복수의 볼록부와, 인접하는 2개의 볼록부 사이에 형성된 홈부를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 홈부를 상기 롤러에 걸어맞춤시킴으로써 회전구동수단으로부터의 회전구동이 출력축으로 전달된다.

상기 종동맞물림부재는 상기 회전구동축의 방향으로 뻗은 복수의 돌기부를 갖고, 상기 돌기부와 돌기부 상호간에 홈부가 형성되어, 이 홈부에 상기 구동맞물림부재가 걸어맞춤한다.

본 발명에 관한 스크러브 세정방법은, 기판에 세정액을 뿌림과 동시에, 출력축 및 회전구동축을 통해 가압력 및 회전구동력이 각각 전달되는 스크러브부재에 의해 기판을 스크러브하는 스크러브 세정방법으로서,

(a)스크러브부재로 기판을 스크러브할 때의 스크러브 접촉압력을 설정하는 공정과, 상기 출력축은 상기 회전구동축에 걸어맞춤되어 상기 회전구동축의 연장선상에 직렬로 배치되어 있는 것과, (b)기판을 재치대상에 재치하는 공정과, (c)스크러브부재를 상기 재치대위의 기판 윗쪽에 위치하도록 이동시키는 공정과, (d)스크러브부재를 상기 출력축과 함께 하강시키는 공정과, (e)상기 회전구동축으로부터 상기 출력축으로 회전구동력을 전달하고, 이에 따라 스크러브부재를 회전시키는 공정과, (f)기판에 대한 스크러브부재의 가압력을, 상기 공정(a)에서 설정한 스크러브 접촉압력이 되도록 조정하는 공정으로 이루어진다.

종래의 장치에 있어서는, 회전구동축이 출력축으로부터 떨어진 곳에 위치하기 때문에, 벨트 및 풀리를 통해 회전구동축으로부터 출력축으로 회전구동력을 전달한다. 이와 같이 간접적인 회전구동력의 전달이기 때문에, 출력축에 여러가지 악 영향(벨트의 장력변동 등)을 주기 쉽고, 출력축의 승강동작이나 회전동작이 불안정하게 되는 경우가 있다.

이에 대하여 본 발명의 장치로는, 회전구동축이 출력축의 바로 위에 위치하기 때문에, 회전구동축으로부터 출력축으로 직접적으로 회전구동력이 전달된다. 이와 같이 직접적인 회전구동력의 전달이기 때문에, 출력축에 악영향을 주지 않게 되어, 출력축의 승강동작이나 회전동작이 안정한다.

(실시형태)

이하, 첨부의 도면을 참조하면서 본 발명의 여러가지 바람직한 실시형태에 관해서 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 기판세정 시스템(1)은, 로더/언로더부(2)와, 프로세스부(5)와, 반송아암기구(3,4)를 구비하고 있다. 로더/언로더부(2)는, X축방향으로 뻗은 재치대(2a)를 구비하고 있다. 재치대(2a)의 앞면쪽에는 카세트반송로(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이 반송로에 따라 반송로봇(도시하지 않음)이 카세트(C)를 반송하고, 재치대(2a)위에 카세트(C)를 재치하도록 되어 있다. 재치대(2a)상에는 예컨대 4개의 카세트(C)가 재치되도록 되어 있다. 각 카세트(C)에는 1로트 25장의 반도체웨이퍼(W)가 수납되어 있다.

카세트 재치대(2a)의 후면측에는 서브 반송아암기구(3)가 설치된다. 이 서브 반송아암기구(3)에 의해 카세트(C)에서 웨이퍼(W)는 꺼내어지고, 프로세스부(5)의 주 반송아암기구(4)에 주고받게 된다.

프로세스부(5)는, 주 반송아암기구(4)와, 2개의 세정유니트(7,8)와, 건조유 니트(9)와, 반전유니트(10)를 구비하고 있다. 주 반송아암기구(4)는 Y축방향으로 뻗는 반송로(6)를 따라 이동가능하게 설치되어 있다. 반송로(6)의 한 쪽에는매엽식의 스크러브 세정장치를 구비하는 세정유니트(7,8)가 배열되어 있다. 반송로(6)의 다른 쪽에는 건조유니트(9) 및 반전유니트(10)가 배열되어 있다. 건조유니트(9)는 웨이퍼(W)를 가열건조시키는 열판장치를 구비하고 있다. 반전유니트 (10)는 웨이퍼(W)의 표면과 이면이 바뀌도록 웨이퍼(W)를 반전시키는 기구를 구비하고 있다. 또, 프로세스부(5)의 후면측에는 세정액공급장치(도시하지 않음) 및 폐액회수장치(도시하지 않음)가 설치된다.

반송아암기구(3,4)는, 아암부와, X축구동기구(도시하지 않음)와, Z축구동기구(도시하지 않음)와, θ 회전기구(도시하지 않음)와, 아암진퇴기구(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 아암부는, Z축구동기구(도시하지 않음)에 의하여 Z축방향으로 이동(승강) 되어, θ 회전기구에 의해 Z축주위로 회전되고, 아암진퇴기구에 의해 전진 또는 후퇴하도록 되어 있다. 이들 X축구동기구, Z축구동기구, θ 회전기구, 아암진퇴기구는, 초기 입력데이터에 근거하여 도 5에 나타내는 제어기 (73)에 의해 제어되도록 되어 있다.

다음에, 도 2∼도 5를 참조하면서 제 1 세정유니트(7)에 대하여 설명한다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 세정유니트(7)는 외측이 케이스(20)로 둘러싸이고, 케이스 전면측에 반입출구(7a)가 개구되어 있다. 이 반입출구(7a)를 통해 주 반송아암기구(4)에 의해 웨이퍼(W)가 세정유니트(7)로 반입·반출되도록 되어 있다. 케이스(20)의 거의 중앙에는 스핀척(22)이 설치된다. 스핀척(22)은, 재치 대(22a)와, 웨이퍼(W)를 유지하는 복수의 메카니컬 척(도시하지 않음)과, 재치대(22a)를 회전시키는 모터(21)를 구비하고 있다. 이 모터(21)는 제어기(73)에 의해 제어되게 되어 있다. 또, 웨이퍼(W)의 유지수단으로서 메카니컬 척 대신에 진공흡착기구를 사용하도록 하여도 좋다.

스핀척(22)상의 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 컵(23)이 설치되어 있다. 컵(23)은 웨이퍼(W)에서 비산하는 액을 받기 위한 것이다. 컵(23)의 바닥부에는 드레인 (23a)이 설치되어, 드레인(23a)을 통해 폐액이 컵(23)으로부터 배출되도록 되어 있다.

컵(23)의 양측에는 스크러브 세정기구(25) 및 세정액공급기구(87)가 각각 배치되어 있다. 스크러브 세정기구(25)는 스폰지(스크러브부재)(85)를 가지는 스크러브부(24)를 구비하고 있다. 이 스크러브부(24)는 아암부재(26)의 일끝단측에 설치되어 있다. 아암부재(26)는, 도 4에 나타내는 커버(40)로 덮힌 지지기둥(39)에 의해 실질적으로 수평으로 지지되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 세정액공급기구(87)는 스핀척(22)을 사이에 두고 스크러브 세정기구(25)와는 반대측에 위치하고 있다. 세정액공급기구(87)의 아암선단에는 노즐(87a)이 부착되어 있다. 이 노즐(87a)에는 도 5에 나타내는 액공급유니트(88)로부터 순수한 물이 공급된다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 비처리시의 스크러브부(24)가 대기하는 홈위치에 센서(74)가 설치되어, 센서(74)에 의해 스크러브부(24)의 스크러브 접촉압력이 측정되도록 되어 있다. 센서(74)는 예컨대 로드셀로 이루어지는 것이며, 하 중에 의해 생기는 휘어짐을 전기저항치의 변동분으로서 검출하는 것이다. 비처리시의 스크러브부(24)를 센서(74)에 접촉시켜, 그 접촉압력을 측정한다. 이 측정결과에 근거하여 스크러브 접촉압력이 목표압력치와 같게 되는 전기신호의 데이터를 파악하고, 이것을 제어부(73)의 메모리에 기억시켜 둔다. 여기서「목표압력치」란, 실제 기계의 스크러브부(24)로 더미웨이퍼(DW)를 스크러브세정하는 모의 세정시험에 의해 미리 얻어진 스크러브 접촉압력에 해당하는 것을 말한다.

실제 세정처리시에는, 제어부(73)는 이 목표압력치 데이터를 메모리로부터 불러내어, 이것을 도 5 및 도 9에 나타내는 전공레귤레이터(72)에 보내고, 에어실린더(50)에 공급하는 기체의 공급압력을 조정한다. 이에 따라 웨이퍼(W)에 대한 스크러브부(24)의 스크러브 접촉압력이 적절하게 제어된다. 또, 이 경우에, 세정처리중의 스크러브 접촉압력을 정확하게 측정하기 위하여, 도 3에 나타낸 바와 같이, 센서(74)의 측정면(74a)의 높이위치를, 스핀척(22)으로 유지된 웨이퍼 (W)의 위면의 높이위치와 같게 하는 것이 바람직하다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 케이스(20)의 기초대(30)의 아래면에 브라켓 (31)이 고정되고, 이 브라켓(31)에 실린더(32)가 부착되어 있다. 이 실린더(32)의 로드(33)는, 모터(34) 및 축받이(35)를 위면에 배치하고 있는 지지판(36)을 지지하고 있다. 모터(34)의 회전구동력은 벨트(37)를 통해 축받이(35)에 전달되도록 되어 있다.

축받이(35)의 샤프트(38) 상부는, 기초대(30)를 여유가 있을 정도로 관통하여 지지기둥(39)의 아래끝단부가 부착되어지고, 이 지지기둥(39)의 위끝단부는, 아암부재(26)의 기초끝단부에 고정부착되어 있다. 이들 샤프트(38) 및 지지기둥(39)은 통형상의 슬라이드 커버(40,41)에 의하여 덮혀 있다. 아래의 커버 (41)는 기초대(30)에 연결되고, 위의 커버(40)는 아암부재(26)에 부착되어 있다. 위 커버(40)쪽이 아래 커버(41)보다도 지름이 크다. 로드(33)를 실린더(32)내에 후퇴시키면, 아래 커버(41)에 대하여 위 커버(40)가 슬라이드하여, 지지기둥(39)이 아암부재(26)와 함께 스크러브부(24)를 들어 올리도록 되어 있다.

도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 아암부재(26)는 프레임(26a) 및 커버 (26b)로 이루어지고, 내부는 중공이다. 중공 아암부재(26)의 내부에서 생기는 파티클을 배제하기 위하여, 배기튜브(82)를 통해 아암부재(26) 내부가 국소배기되도록 되어 있다. 또한, 아암부재(26)의 외부에서 생기는 파티클을 배제하기 위해서, 배기튜브(81)를 통해 아암부재(26)의 외측이 국소배기되도록 되어 있다.

상술한 지지기둥(39)은 프레임(26a)의 기초끝단측의 아래면에 연결되어 있다. 프레임(26a)의 선단측에는 스크러브 세정 어셈블리(25)가 부착되어 있다. 이 스크러브 세정 어셈블리(25)의 상반부는, 커버(26b)와 프레임(26a)으로 덮혀 있고, 아암부재(26)내에 숨어 있다. 한편, 스크러브 세정 어셈블리(25)의 하반부는, 개구(26c)를 통하여 아암부재(26)의 외측 아래쪽으로 돌출되어 있다. 스크러브 세정 어셈블리(25)의 하반부에는 스크러브부(24)가 설치된다.

에어 실린더(50)가 프레임(26a)에 부착되어 있다. 에어실린더(50)는 상하로 돌출하는 출력축으로서의 로드(53)를 구비하고 있다. 로드 상부(53a)는 맞물림부재(60,64)를 통해 모터(52)의 회전구동축(56)에 걸어맞춤 가능하다. 로드 하부(53b)는 개구(26c), 커플링(54) 및 홀더(55)를 통해 스크러브부(24)에 연결되어 있다.

스크러브부(24)는 홀더(55)에 유지되고, 홀더(55)는 커플링(54)에 착탈가능하게 부착되어지며, 또한 커플링(54)은 로드 하부(53b)에 착탈가능하게 연결되어 있다. 본 실시형태의 스크러브부(24)는 자중이 170∼220g이고, 스폰지로 이루어지며 스크러브부재(85)를 구비하고 있다. 스크러브부재(85)에는 연질로부터 경질까지 여러 가지 스폰지를 이용할 수 있다. 또한 연질스폰지와 경질스폰지를 조합시킨 것을 스크러브부재(85)로 하여도 좋다. 이러한 스크러브부재(85)는, 웨이퍼(W)의 패턴형성면 또는 패턴형성 예정면에 상처를 입히는 일없이, 균일하고 또한 소프트하게 스크러브세정할 수 있다. 또, 세정대상물에 따라서, 스크러브부재 (85)를, 털이 딱딱한 나일론 브러쉬같은 경질브러쉬나, 털이 부드러운 모헤어브러쉬같은 연질브러쉬로 하는 것도 가능하다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 시일링(80)이 로드부(출력부)(53b)를 둘러싸도록 프레임(26a)의 아래면에 부착되어 있다. 시일링(80)은 홈부(80a)를 가지고, 이 홈부(80a)에 커플링(54)의 상부(54a)가 삽입되어 양자(54a,80a)의 조합에 의하여 라비린스시일이 형성되어 있다. 또, 시일링(80)에는 배기장치(69)에 연통하는 배기튜브(81)가 부착되어 있다. 이 배기튜브(81)는 홈부(80a)에서 개구하고, 실린더(50)와 아래 로드(53b)와의 미끄럼운동부분에서 발생하는 파티클이 배기튜브(81)를 통해 배기되도록 되어 있다. 이러한 국소배기에 의해 스크러브세정중에 있어 웨이퍼(W)상에 파티클이 낙하할 우려가 없어진다.

처리액공급관(86)은, 처리액공급유니트(88)에 연이어 통하고, 중공 아암부재(26) 안을 통해 프레임(26a)을 관통하고, 스크러브부(24)의 근방에 개구하고 있다. 처리액공급유니트(88)는 순수한 물공급원 및 유량조정밸브를 내장하고 있다. 이 유량조정밸브의 전원스위치(도시하지 않음)는 제어기(73)에 접속되어 있다. 제어기(73)가 처리액공급유니트(88)에 지령신호를 보내면, 유니트(88)로부터 공급관(86)에 순수한 물이 보내여지고, 공급관(86)의 출구로부터 스크러브부 (24)를 향해 순수한 물이 토출공급되도록 되어 있다.

다음에, 도 6을 참조하면서 모터(52)의 회전구동을 출력축(53)에 전달하기 위한 회전구동전달기구에 관해서 설명한다.

에어실린더(50)는 아암부재(26)의 안에 설치되어, 출력축(53)을 구비하고 있다. 이 출력축(53)은, 실린더(50) 윗쪽에 돌출하는 로드 상부(53a)와, 실린더 (50)의 아래쪽으로 돌출하는 로드 하부(53b)를 구비하고 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 종동맞물림부재(64)가 로드 상부(53a)의 위끝단에 나사(65)에 의해 부착되어 있다. 종동맞물림부재(64)는, 제 2 직사각형판(64a)과, 4개의 수직볼록부 (64b)를 구비하고 있다. 각 수직볼록부(64b)는 제 2 직사각형상판(64a)의 모서리부로부터 각각 세워지며, 인접하는 2개의 수직볼록부(64b) 사이에 홈부(64c)가 형성되어 있다. 즉, 제 2 직사각형판(64a)의 2변에 나란히 서 있는 한 쌍의 수직볼록부(64b)의 상호간에 홈부(64c)가 형성되어 있다.

한편, 스텝핑 모터(52)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 에어 실린더(50)에 고정되어 있는 브라켓(51)의 상면에 부착되어 있다. 즉, 에어 실린더(50)의 바로 위 쪽에 모터(52)가 위치하도록, 에어 실린더(50)와 모터(52)는 공유한 브라켓 (51)에 각각 고정되어 있다. 모터(52)의 회전구동축(56)은 하향이며, 이 축(56)은 출력축(53)과 동심선상에 배치되어 있다. 이 회전구동축(56)에는 구동맞물림부재(60)가 부착되어 있다. 구동맞물림부재(60)는, 회전구동축(56)에 연결된 제 1 직사각형판(61)과, 수평지지축(62)과, 한 쌍의 롤러(63)를 구비하고 있다. 각 롤러(63)는 수평지지축(62)에 의해 제 1 직사각형판(61)의 짧은 변측면에 회전가능하게 각각 지지되어 있다. 이들 한 쌍의 롤러(63)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각각이 한 쌍의 홈부(64a)에 해당하는 위치에 배치되어 있다.

출력축(53)을 위쪽으로 이동시켜 종동맞물림부재(64)를 들어올리면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 롤러(63)에 의해 홈부(64a)가 안내되면서 종동맞물림부재(64)가 상승한다. 이에 따라 모터(52)의 회전구동이 맞물림부재(60,64)를 통해 출력축(53)에 직접전달됨과 동시에, 실린더(50)의 가압력이 출력축(53)에 직접전달 된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 브라켓(51)에는 배기튜브(82)가 설치되어 있다. 이 배기튜브(82)는, 구동맞물림부재(60)와 종동맞물림부재(64)가 걸어맞춤하는 장소 근방에서 개구하여, 걸어맞춤장소에서 발생하는 파티클이 배기되게 되어 있다. 또, 배기튜브(82)는 합류부(83)에서 하부 배기튜브(81)와 합류하여, 진공 배기장치(69)의 흡인구에 연통하고 있다. 이러한 국소배기에 의해 웨이퍼(W)로의 파티클 부착이 효율적으로 방지된다.

다음에, 도 7 및 도 8을 참조하면서 다른 회전구동전달기구에 관해서 설명한 다.

이 외의 실시형태에 관한 회전구동전달기구는, 구동맞물림부재(160)와 종동맞물림부재(165)를 구비하고 있다. 구동맞물림부재(160)는, 구멍(161a)을 가지는 원주부(161)와, 원주부(161)의 바깥둘레에 부착되어진 3개의 제 1 돌기부 (162)를 구비하고 있다. 원주부(161)의 구멍(161a)에 회전구동축(56)의 선단부가 맞물림 결합되어, 모터(52)에 의하여 구동맞물림부재(160)가 회전구동되도록 되어 있다.

한편, 종동맞물림부재(165)는, 원반부(163)와, 원반부(163)의 위면둘레가장자리에 부착되어진 3개의 제 2 돌기부(164)를 구비하고 있다. 원반부(163)의 아래면에는 에어 실린더(50)의 출력축(53)이 연결되어 있다. 제 2 돌기부(164)의 각각이 제 1 돌기부(162)의 상호간에 끼워 넣어, 종동맞물림부재(165)가 구동맞물림부재(160)에 걸어맞춤되고, 모터(52)의 회전구동이 출력축(53)에 직접 전달가능한 상태가 된다. 또, 맞물림부재(160, 165)는 폴리에틸렌텔레프타레이트 (PET)등의 수지로 되어있다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 에어 실린더(50)의 내부에는 급기실(50a) 및 급배기실(50b)이 형성되어 있다. 급기실(50a)에는 2개의 에어공급관(71,77)이 각각 연이어 통하고, 급배기실(50b)에는 에어공급관(77) 및 배기관(78)이 각각 연통하고 있다. 또, 급배기실(50b)은 급기실(50a)보다도 위쪽에 위치하며, 양실 (50a,50b)은 서로 연통하고 있다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 배기관(78)은 급배기실(50b)에 연이어 통하며, 한쪽의 에어공급관(77)은 에어공급장치(68)에 연이어 통하고, 다른쪽의 에어공급관(71)은 전공레귤레이터(72)를 통해 에어공급장치(67)에 연통하고 있다. 전공레귤레이터(72)의 전원(66)에는 제어기(73)가 접속되어, 제어기(73)에 의해 급기실(50a)로의 에어공급압력이 제어되도록 되어 있다. 또, 배기관(78)은 실린더 (50)의 내압을 외부로 빠져나가게 하기 위한 개방통로이다.

본 실시예에서는 에어공급장치(67,68)를 각각 별개의 것으로 하였지만, 공유의 에어공급장치로부터 2개의 에어공급관(71,77) 각각에 에어를 공급하도록 하여도 좋다. 또, 한 쪽의 에어공급관(77)으로부터는 급기실(50a) 및 급배기실 (50b)에 대하여 항상 에어가 공급된다. 이것에 대하여 다른 쪽의 에어공급관 (71)에서는 급기실(50a)에 대하여 스크러브부재(85)를 가압할 때에만 에어가 공급된다.

또, 에어공급관(77)은 에어 실린더(50)내에서 2개의 유로(77a,77b)로 분기하여, 한 쪽의 분기 유로(77a)는 급배기실(50b)에서 개구하고, 다른 쪽의 분기 유로(77b)는 배기실(50a)로 개구하고 있다. 각 유로(77a,77b)의 개구부에는 에어베어링(75,76)이 각각 설치된다. 에어의 공급에 의해 에어쿠션이 로드(53)와 에어베어링(75,76)과의 사이에 형성된다. 이러한 에어베어링(75,76)에 의해 출력축(53)과 실린더(50) 사이의 미끄럼운동저항이 저감되기 때문에, 내마모성에 뛰어 나고, 파티클의 발생량이 적다. 또, 에어베어링(75,76)에는 링형상의 다공질세라믹을 사용하고 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 에어 실린더(50)의 내부에 있어서, 출력축으로서의 피스톤 로드(53)에는 링형상의 스토퍼(70)가 부착되어 있다. 이 스토퍼 (70)는, 에어실린더(50)의 급기실(50a) 내에 설치되어, 출력축(53)이 실린더(50)로부터 빠져 나가는 것을 방지하고 있다. 또한 스토퍼(70)는 급배기실(50b)내에 설치하여도 좋다.

스크러브 세정처리중에 있어서는, 에어공급관(71)으로부터 공급되는 기체의 공급압력을 조정함으로써, 도 9에 나타내는 바와 같이 급기실(50a) 내에서 스토퍼(70)가 상하시트(50c,50d)중 어디에도 접촉하지 않은 상태를 유지할 수 있다. 이와 같이 출력축(53)에 상향의 추진력을 부여함으로써, 스크러브 접촉압력을 예컨대 20gf 이하가 되도록 조정하는 것이 가능해진다. 또, 스크러브 접촉압력은, 제어부(73)가 전공레귤레이터(72)의 전원(66)을 제어함으로써 10gf, 20gf, 30gf, 40gf, 50gf 등으로 변경조정이 가능하다.

다음에, 상기 스크러브 세정장치를 사용하여 웨이퍼(W)를 스크러브세정하는 경우에 관해서 설명한다.

셔터를 열어, 반입출구(7a)를 통해 웨이퍼(W)를 유니트(7)내에 반입하고, 스핀척(22)상에 올려놓는다. 웨이퍼(W)는, 스핀척(22)에 의해 유지되어, 소정속도로 회전된다. 다음, 아암부재(26)를 선회시켜, 스크러브부(24)를 웨이퍼(W)의 회전중심의 위쪽에 위치시킨다. 그리고, 모터(52)의 회전구동을 회전구동축(56)으로부터 출력축(53)에 전달하고, 스크러브부(24)를 회전시킨다. 이와 같이, 직접적으로 출력축(53)에 회전구동을 전달하므로, 스크러브부(24)의 회전속도 제어가 용이하게 된다. 그리고 스크러브부(24)가 홈위치에 대기하고 있는 동안에, 출력축(53)에 인가하는 가압력이 설정스크러브 접촉압력이 되도록 사전에 조정해둘 수 있다.

실린더(32)에 의해 아암부재(26)를 하강시켜, 회전하고 있는 스폰지(85)를 웨이퍼(W)의 윗면에 접촉시킨다. 덧붙여 스크러브부(24)의 중량은 약 200g이다. 또한 에어 실린더의 급기실(50a)로의 에어공급을 제어함으로써 스크러브 접촉압력을 예컨대 20gf로 조정한다. 이 경우에, 에어 공급압력에 의하여 출력축 (53)의 상향 추진력을 제어하고 있기 때문에, 스크러브부(24)의 스크러브 접촉압력을 원활하게 제어할 수 있다. 이렇게 해서, 출력축(53)의 추진력 및 회전을 제어하고 있는 동안에, 출력축(53)의 추진력에 악영향을 주는 요소도 없으므로, 스크러브부(24)의 회전 제어가 용이하게 된다.

또한, 벨트나 풀리 등의 복잡한 전달부품을 설치할 필요가 없고, 간단한 기구로 모터(52)의 회전구동이 로드(53)에 전달되기 때문에, 아암부재(26)의 구성이 간단히 된다. 그리고, 종래 같은 벨트와 풀리와의 서로 스침에 의한 먼지도 발생하지 않게 된다.

한편, 도 9에 나타낸 바와 같이, 에어 실린더(50)내에서는, 에어 베어링 (75,76)을 사용하여, 로드(53)의 동작을 지지하고 있다. 이에 따라, 종래와 같이 축받이와의 서로 스침을 없애고 있다. 또한 도 5에 나타낸 바와 같이, 배기장치 (69)가 가동하여, 배기튜브(81,82)에 의한 배기가 시작된다. 가령 로드(53)의 아래쪽 바깥둘레부와 구동맞물림부재(60) 및 종동맞물림부재(65)에 먼지가 발생하여도 배기튜브(81,82)에 의해 배기되어 주위로 확산하는 것을 미연에 방지한다.

그리고, 필요하면, 순수공급로(86)로부터 순수한 물을 토출시키면서, 모터(34)의 가동에 의해서, 아암부재(26)를 적어도 웨이퍼(W)의 중심에서 둘레가장자리부까지 회전 운동시켜, 웨이퍼(W)의 표면을 균일히 세정처리 한다. 한편, 노즐(87)도 웨이퍼(W)의 윗쪽으로 이동하여, 노즐(87)로부터 순수한 물을 웨이퍼 (W)의 윗면에 공급하여 세정한다. 세정후, 스핀척(22)을 고속회전시켜, 웨이퍼 (W)에서 부착액을 제거하고, 웨이퍼(W)의 표면을 건조상태로 한다. 그리고, 유니트(6)로부터 웨이퍼(W)를 반출한다.

상기 실시형태의 장치에 의하면, 모터(52)로부터의 회전구동을 로드(53)에 직접적으로 전달하기 때문에, 로드(53)로부터 여러가지의 악영향 요소가 배제되어, 스크러브부(24)의 가압력 및 회전의 제어가 용이하게 된다. 그 결과, 세정처리중에는, 소정의 스크러브 접촉압력을 안정하게 얻는 것이 가능하게 되어, 세정처리의 신뢰성이 향상된다. 또한, 벨트나 풀리 등의 복잡한 전달부품을 설치할 필요가 없기 때문에, 아암부재(26)의 구성이 간단하게 됨과 동시에, 아암부재 (26)내에서의 먼지발생을 방지할 수 있다. 따라서, 표면처리장치(7)에 관한 구성부품의 감소나 조립작업의 부담경감화가 가능하게 되고, 파티클부착에 의한 생산수율의 저하를 방지할 수 있다.

또, 본 발명의 실시형태의 일례에 관해서 설명하였는데, 본 발명은 이 예에 한정되지 않고 여러가지의 형태를 채용할 수 있는 것이다. 예컨대, 기판은 상기 한 본 실시형태와 같이 반도체 웨이퍼(W)에 한정하는 것이 아니고, LCD 기판, 유리기판, CD기판, 포토마스크, 프린트기판, 세라믹기판 등으로도 지장 없다.

본 발명에 의하면, 회전구동을 출력축으로 직접적으로 전달하기 때문에, 출 력축에서 여러 가지 악영향 요소(벨트의 장력등)가 배제되어, 스크러브 접촉압력과 회전구동의 제어가 용이하게 된다. 그 결과, 처리중에는, 스크러브 접촉압력을 안정하게 얻는 것이 가능해지고, 처리의 신뢰성을 향상할 수 있다. 또한, 벨트나 풀리 등의 복잡한 전달부품을 설치할 필요가 없기 때문에, 아암부재의 구성이 간단하게 됨과 동시에, 아암부재내에서의 먼지발생을 방지할 수 있다. 따라서, 처리장치에 이러한 구성부품의 감소나 조립작업의 부담경감화가 가능해지고, 파티클 부착에 의한 생산수율 저하를 방지할 수 있다.

또, 기체의 공급압력에 의해서 출력축의 상하방향 추진력을 제어하면, 스크러브 접촉압력을 원활하게 제어할 수 있다. 또, 출력축의 승강및 회전동작을 기체압을 이용하여 지지하기 때문에, 출력축의 축받이에 관한 미끄럼운동저항이나 내마모성에 뛰어난 성질을 나타낸다. 또한 먼지가 발생하여도, 주위로 확산하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Claims

처리할 기판을 실질적으로 수평으로 유지하는 재치대와,

이 재치대상의 기판에 세정액을 공급하는 세정액공급기구와,

승강 및 수평이동이 가능하게 지지된 아암과,

상기 아암에 부착되고, 상기 재치대상의 기판에 접촉하여 상기 기판을 스크러브하는 스크러브부재와,

하부에 상기 스크러브부재가 부착되는 출력축과,

상기 출력축과 함께 상기 스크러브부재를 축방향으로 이동시켜, 상기 재치대상의 기판에 상기 스크러브부재를 가압하는 가압기구와,

상기 가압기구의 윗쪽에 설치되고, 상기 출력축과 함께 상기 스크러브부재를 축주위에서 회전구동시키는 회전구동축을 가진 회전구동기구와,

상기 회전구동축의 하부에 부착되는 구동맞물림부재와,

상기 출력축의 상부에 부착되고, 상기 구동맞물림부재에 걸어맞춤되며, 상기 구동맞물림부재에 대하여 상대적으로 승강이동가능하게 설치된 종동맞물림부재를 구비하고,

상기 출력축을 끼워넣어 상기 가압기구에서의 축방향의 가압력을 상기 스크러브부재에 전달함과 동시에, 상기 출력축, 상기 회전구동축, 상기 종동맞물림부재 및 상기 구동맞물림부재를 끼워넣어 상기 회전전달기구에서의 축주위의 회전구동력을 상기 스크러브부재에 전달하는 것을 특징으로 하는 스크러브 세정장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 종동맞물림부재는 상기 회전구동축 방향으로 뻗은 복수의 돌기부를 가지고, 이 돌기부와 돌기부 상호간에 홈부가 형성되며, 이 홈부에 상기 구동맞물림부재가 걸어맞춤하는 스크러브 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구동맞물림부재는,

상기 회전구동축에 연결된 제 1 연결판과,

이 제 1 연결판에 부착된 수평지지축과,

이 수평지지축에 의해 지지된 롤러를 구비하며,

상기 종동맞물림부재는,

상기 출력축에 연결된 제 2 연결판과,

이 제 2 연결판으로부터 각각 세워진 복수의 볼록부와,

인접하는 2개의 상기 볼록부 사이에 형성된 홈부를 구비하며,

상기 홈부를 상기 롤러에 걸어맞춤시킴으로써, 상기 회전구동장치로부터의 회전구동을 상기 출력축으로 전달하는 스크러브 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가압기구는, 상기 출력축에 작용하는 상향의 추진력을 압력유체에 의해 제어하는 실린더기구인 스크러브 세정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 실린더기구는, 압력유체가 공급되는 급기실과, 이 급기실에 연이어 통하여 이 급기실보다도 위쪽에 설치된 급배기실을 가지며,

상기 출력축은, 상기 급기실의 위벽 및 아래벽을 각각 관통하고, 상기 급기실 또는 급배기실 안에 스토퍼를 구비하고 있으며,

상기 스토퍼가 상기 급기실 또는 급배기실의 아래벽에 맞닿으면 출력축의 하강이동이 정지하는 스크러브 세정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 실린더기구에 기체를 공급하는 기체공급로와, 이 기체공급로에 설치되어 공급기체의 압력을 조정하는 전공레귤레이터와, 이 전공레귤레이터를 제어하는 제어기를 더욱 가지는 스크러브 세정장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제어기는, 처리할 기판에 대한 스크러브부재의 가압력을 설정하고, 이 설정가압력에 의거하여 기판에 대한 상기 스크러브부재의 스크러브 접촉압력을 조정하는 스크러브 세정장치.
제 5 항에 있어서, 상기 실린더기구는, 상기 출력축을 에어쿠션지지하는 복수의 에어베어링을 가지는 스크러브 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 출력축과 상기 가압기구와의 미끄럼운동부분을 국소배기하는 제 1 배기기구와, 상기 구동맞물림부재와 상기 종동맞물림부재와의 걸어 맞춤부분을 국소배기하는 제 2 배기기구를 더욱 가지는 스크러브 세정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 회전구동축은, 상기 출력축의 연장선상에 직렬로 배열되는 회전구동축을 가지는 스크러브 세정장치.
제 5 항에 있어서, 실린더기구내의 에어 베어링에 기체를 공급하는 기체공급로를 더욱 가지는 스크러브 세정장치.
처리할 기판을 실질적으로 수평으로 지지하는 재치대와, 그 재치대상의 기판에 세정액을 공급하는 세정액공급기구와, 승강 및 수평이동가능하게 지지시키는 아암과, 상기 아암에 부착되고, 상기 재치대상의 기판에 접촉하여 상기 기판을 스크러브하는 스크러브부재와, 하부에 상기 스크러브부재가 부착된 출력축과, 상기 출력축과 함께 상기 스크러브부재를 축방향으로 이동시키고, 상기 재치대상의 기판에 상기 스크러브부재를 가압하는 가압기구와, 상기 가압기구의 위쪽에 설치되고, 상기 출력축과 함께 상기 스크러브부재를 축주위에 회전구동시키는 회전구동축을 가진 회전구동기구와, 상기 회전구동축의 하부에 부착된 구동맞물림부재와, 상기 출력축의 상부에 부착되고, 상기 구동맞물림부재에 걸어맞춤되며, 상기 구동맞물림부재에 대하여 상대적으로 승강이동가능하게 설치된 종동맞물림부재를 구비한 스크러브세정장치를 이용하여 기판을 스크러브세정하는 스크러브세정방법에 있어서,

(a) 세정처리될 기판의 표면에 상기 스크러브부재를 접촉시키기 전에, 모의 세정시험에 의해 얻어지는 스크러브 접촉압력을 목표압력으로 설정하는 공정과,

(b) 기판을 상기 재치대에 올려놓는 공정과,

(c) 스크러브부재를 상기 재치대상의 기판 위쪽에 위치하도록 이동시키는 공정과,

(d) 상기 회전구동축으로부터 상기 출력축으로 회전구동력을 전달하고, 이에 따라 스크러브부재를 회전시키는 공정과,

(e) 기판에 대한 스크러브부재의 가압력을, 상기 공정 (a)에서 설정한 스크러브 목표압력치가 되도록 조정하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크러브 세정방법.
제 13 항에 있어서, 상기 공정 (d) 및 (e)는, 상기 공정 (a)의 다음에 개시하는 스크러브 세정방법.
제 13 항에 있어서, 상기 공정 (e)는, 상기 공정 (b) 전에 개시하는 스크러브 세정방법.
제 13 항에 있어서, 상기 공정 (e)에서는, 상기 출력축으로 상향의 추진력을 부여함으로써 스크러브부재의 가압력을 조정하는 스크러브 세정방법.
제 13 항에 있어서, 스크러브부재가 기판에 접촉하고 있는 동안은 기판을 회전시키는 스크러브 세정방법.