KR100625307B1 - 반도체 기판 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼를 세정하는 세정장치에 관한 것으로, 세정장치는 자력을 이용하여 브러시를 회전하고 상하로 수직 이동시킨다.

브러시, 세정장치, 전자석, 영구자석, 자력

Description

반도체 기판 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE}

도 1은 일반적인 스크러버 장치에서 브러시와 브러시 구동부의 단면도;

도 2는 본 발명의 바람직한 일 예에 다른 세정장치를 개략적으로 보여주는 도면;

도 3과 도 4는 각각 제 1실시예에 따른 브러시 모듈의 사시도와 단면도;

도 5와 도 6은 각각 도 3의 구동축의 사시도와 정면도;

도 7과 도 8은 각각 도 3의 하우징의 사시도와 단면도;

도 9는 퍼지가스의 흐름을 보여주는 도면;

도 10은 제 2실시예에 따른 브러시 모듈을 횡방향으로 절단하여 보여주는 사시도; 그리고

도 11은 제 3실시예에 따른 브러시 모듈을 횡방향으로 절단하여 보여주는 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 웨이퍼 지지대 200 : 세정액 분사노즐

300 : 브러시 모듈 310 : 브러시

330 : 수직이동부 332 : 부상용 영구자석

334 : 부상용 전자석 340 : 구동축

350 : 회전부 352 : 회전용 영구자석

354 : 회전용 전자석 360 : 하우징

370 : 수평위치 측정부 380 : 베어링용 전자석

390 : 수직위치 측정부

본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 장치로, 더 상세하게는 반도체 기판의 표면을 세정하는 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 제조 공정은 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입 및 금속증착 등의 공정을 반복적으로 수행함으로써 이루어지며, 이들 공정을 거치는 과정에서 웨이퍼의 표면에는 파티클 등을 포함한 불순물과 각 공정의 수행에 따른 잔류물 등이 존재하게 된다. 이들 불순물과 공정 잔류물 등은 다음 공정에서의 공정불량을 야기하거나 그 부위의 결함을 유발하게 되며, 또 생산되는 제품의 품질과 수율을 저하시킨다. 따라서 각 공정이 수행된 후 웨이퍼의 표면에 잔존하는 불순물 등을 제거하는 세정공정이 수행된다.

이러한 세정공정을 수행하기 위해 웨이퍼의 표면에 순수를 포함한 케미컬을 공급함과 동시에 소정의 브러시를 웨이퍼 표면에 근접 위치시켜 회전시키는 스크러버 장치가 주로 사용된다. 도 1은 일반적인 스크러버 장치에서 브러시(30)와 이를 이동시키는 브러시 이동부(50)를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 스크러버 장치에서 브러시(30)는 지지대에 놓여진 웨이퍼와 대향되도록 놓여지고, 브러시 이동부는 브러시(30)에 고정 결합되는 구동축(40)과 구동축(40)을 승강 및 하강시키는 수직이동부(20), 그리고 구동축(40)을 회전시키는 회전부(10)를 가진다.

상술한 회전부(10)는 모터(12), 타이밍 벨트(16), 그리고 풀리(14) 등과 같은 다수의 구성요소들을 사용하고, 수직이동부(20)는 구동축(40)을 승하강시키는 실린더(22)와 구동축(40)이 횡방향으로 이동되는 것을 방지하기 위한 베어링들(24)을 사용하므로, 설비가 크고 복잡한 구조를 가진다. 또한, 구동축(40)을 승강 또는 하강시키거나, 회전시키기 위해 다수의 구조물들로 이루어진 기계적 메커니즘이 사용되므로 장치 내부에 파티클이 발생되기 쉽고, 이들 파티클들이 웨이퍼에 부착되는 문제가 있다. 또한, 다수의 구조물들이 마모 등에 의해 손상되기 쉬우므로, 이를 점검하고 보수하는 데 많은 시간과 비용이 소요된다.

본 발명은 브러시를 구동하는 브러시 구동부에서 파티클이 발생되는 것을 방지할 수 있는 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 구조가 단순하고 체적이 작으며 유지 및 보수가 용이한 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 세정장치는 반도체 기판이 놓여지는 지지대와 상기 지지대에 놓여진 상기 반도체 기판을 세정하는 브러시와 상기 브러시를 구동시키는 브러시 구동부를 가지는 브러시 모듈을 가진다. 상기 브러시 구동부는 상기 브러시에 고정 결합되는 구동축, 상기 구동축을 감싸도록 배치되는 하우징, 그리고 상기 하우징 내에서 상기 구동축을 승하강시키는 수직이동부를 포함하며, 상기 수직이동부는 자력을 이용하여 상기 구동축을 승하강시킨다. 상기 수직이동부는 상기 구동축에 고정 결합된 제 1부상용 자석과 상기 제 1부상용 자석과 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 제 2부상용 자석을 포함하며, 상기 제 1부상용 자석과 제 2부상용 자석 중 적어도 하나는 전자석이 사용된다. 상기 제 1부상용 자석은 영구자석이고, 상기 제 2부상용 자석은 전자석인 것이 바람직하다.

또한, 상기 브러시의 높이를 측정하는 수직위치 측정부와 상기 브러시의 수평위치를 측정하는 수평위치 측정부가 더 제공될 수 있다. 상기 수직위치 측정부와 상기 수평위치 측정부로는 홀센서, 근접센서, 또는 레이저 변위 센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

또한, 상기 브러시를 회전시키는 회전부가 더 제공될 수 있다. 상기 회전부는 상기 구동축에 고정 결합된 제 1회전용 자석, 상기 제 1회전용 자석과 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 제 2회전용 자석들을 포함하며, 상기 제 1회전용 자석과 상기 제 2회전용 자석들 중 적어도 하나는 전자석이 사용된다. 상기 제 1회전용 자석은 영구자석이고, 상기 제 2회전용 자석은 전자석인 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동축은 강판으로 이루어지고, 상기 구동축이 상기 하우징 내에서 원활하게 회전되도록 상기 구동축의 측부와 대향되도록 배치되는 베어링용 전자석이 제공될 수 있다.

또한, 상기 브러시 구동부는 상기 지지대에 놓여진 상기 반도체 기판 상에 세정액을 분사하는 세정액 공급노즐이 제공될 수 있다.

일 예에 의하면, 상기 수직이동부는 상기 구동축의 제 1로드부에 설치되는 부상용 영구자석과 상기 부상용 영구자석과 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 부상용 전자석을 포함하고, 상기 회전부는 상기 구동축의 제 2로드부에 설치되는 회전용 영구자석과 상기 회전용 영구자석과 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 회전용 전자석들을 포함한다. 상기 구동축의 제 1로드부는 상기 제 2로드부보다 아래에서 상기 제 2로드부보다 측방향으로 더 돌출되도록 형성되고, 상기 부상용 영구자석은 상기 제 1로드부의 가장자리에 설치되며, 상기 하우징의 내측벽은 상기 제 2로드부로부터 일정거리 이격되고, 상기 하우징의 하부면은 상기 제 1로드부의 가장자리 상부에 배치된다. 바람직하게는 상기 하우징의 하부면은 자석에 붙는 금속으로 이루어진다.

상기 브러시의 높이를 측정하는 수직위치 측정부가 상기 하우징 상부면에 설치되고, 상기 구동축의 측벽과 대향되는 위치에서 상기 하우징에 설치되는 수평위치 측정부가 제공될 수 있다. 바람직하게는 상기 수평위치 측정부는 상기 구동축의 X축 위치를 측정하는 제 1센서와 상기 구동축의 Y축 위치를 측정하는 제 2센서를 포함한다. 바람직하게는 상기 수평위치 측정부는 상기 회전부의 상부와 하부에 각각 설치된다.

또한, 상기 구동축은 강판으로 이루어지는 제 3로드부를 더 포함하고, 상기 회전부는 상기 제 3로드부와 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 베어링용 전자석 들을 더 포함한다. 바람직하게는 상기 제 3로드부는 상기 제 1로드부와 상기 제 2로드부 사이 그리고 상기 제 2로드부의 상부에 각각 배치되고, 상기 회전용 전자석들은 상기 구동축의 축을 기준으로 균등한 간격을 이루면서 4개가 설치된다.

또한, 상기 구동축의 외측벽은 테프론으로 몰딩되고, 외부로부터 상기 하우징과 상기 구동축 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징과 상기 구동축 사이로 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부가 제공될 수 있다.

다른 예에 의하면, 상기 하우징은 상기 구동축을 삽입하는 삽입부를 가지며 상기 구동축을 승하강시키기 위해 부상용 전자석이 상기 하우징 내의 상기 삽입부 상부에 설치되고 부상용 영구자석이 상기 부상용 전자석과 마주보도록 상기 구동축의 내부에 설치될 수 있다. 또한 상기 구동축을 회전시키기 위해 회전용 전자석이 상기 하우징 내의 상기 삽입부 측부에 설치되고 회전용 영구자석이 상기 회전용 전자석과 마주보도록 상기 구동축의 내부에 설치될 수 있다.

또 다른 예에 의하면, 상기 하우징은 상기 구동축를 삽입하는 삽입부를 가지며, 상기 구동축은 상기 삽입부에 삽입되는 로드부와 상기 로드부의 일정위치의 측벽으로부터 바깥쪽으로 돌출된 돌출부를 가진다. 상기 구동축을 승하강시키기 위해 제 1부상용 자석이 상기 돌출부의 상부면과 대향되도록 상기 하우징 내에 설치되고, 제 2부상용 자석이 상기 돌출부의 하부면과 대향되도록 상기 하우징 내에 설치된다. 바람직하게는 상기 제 1부상용 자석과 상기 제 2부상용 자석 중 적어도 하나는 전자석이 사용되고, 상기 돌출부, 상기 제 1부상용 자석, 그리고 상기 제 2부상용 자석은 링형상으로 형성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 11을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 도면에서 전자석을 구성하는 코일 및 전원은 도면의 단순화를 위해 생략되었다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 세정장치의 정면도이다. 도 2를 참조하면, 세정장치는 웨이퍼 지지대(100), 브러시 모듈(300), 모듈 이동부(400), 그리고 세정액 분사노즐(200)을 가진다. 웨이퍼 지지대(100)는 세정이 이루어질 웨이퍼가 놓여지는 부분으로 원판형의 형상을 가진다. 웨이퍼 지지대(100)의 아래에는 웨이퍼 지지대(100)와 연결되며 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되는 회전축(120)이 설치될 수 있다. 웨이퍼 지지대(100)의 일측 상부에는 세정공정이 진행될 때 웨이퍼 지지대(100)에 놓여진 웨이퍼 상으로 세정액을 분사하는 세정액 분사노즐(200)이 설치된다. 세정액으로는 순수가 사용된다. 선택적으로 불산(HF)과 같은 케미컬을 분사하는 세정액 분사노즐(도시되지 않음)이 더 제공될 수 있다. 웨이퍼 지지대(100)의 상부에는 웨이퍼의 표면을 물리적으로 세정하는 브러시 모듈(300)이 설치되며, 브러시 모듈(300)의 상부에는 브러시 모듈(300)을 상하로 승강시는 모듈 이동부(400)가 설치된다. 모듈 이동부(400)는 지지대(420), 지지축(440), 그리고 구동부(460)를 가진다. 지지대(420)는 로드 형상을 가지며 일 단이 브러시 모듈(300)의 상부면에 결합되어 수평으로 배치된다. 지지대(420)의 타단에는 지지축(440)이 삽입된다. 지지축(440)은 봉 형상을 가지며 수직으로 배치되고, 유공압 실린더와 같은 구동부(460)에 의해 상하로 승강된다. 브러시 모듈(300)은 웨이퍼가 웨이퍼 지지대(100)에 놓여지기 전에는 상부로 이동된 상태에서 위치되고, 웨이퍼 지지대(100)에 웨이퍼가 놓여지면 공정위치로 하강된다.

도 3과 도 4는 각각 브러시 모듈(300)의 사시도와 단면도이다. 도 3에서 하우징(360)은 투명하게 도시되었다. 도 3 과 도 4를 참조하면, 브러시 모듈(300)은 브러시(310)와 브러시 구동부를 가진다. 브러시(310)는 공정 진행시 웨이퍼의 표면에 직접 접촉하거나 웨이퍼 상에 분사된 순수에 접촉되는 부분이며, 브러시 구동부는 브러시(310)를 상하로 승강시키거나 회전시키는 부분이다.

브러시 구동부는 구동축(340), 하우징(360), 수직이동부(330), 회전부(350), 수직위치 측정부(390), 그리고 수평위치 측정부(370)를 가진다. 도 5와 도 6은 각각 브러시(310)가 결합된 구동축(340)의 사시도와 정면도이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 구동축(340)은 브러시(310)의 상부면에 형성된 홈(312)에 삽입되어 브러시(310)에 고정 결합된다. 구동축(340)은 고정부(341), 제 1로드부(342), 제 2로드부(344), 제 3로드부들(346), 그리고 굴곡부들(348)을 가진다. 고정부(341)는 브러시(310)에 형성된 홈(312)에 삽입되며, 공정 진행시 구동축(340)이 브러시(310)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 구동축(340)을 브러시(310)에 단단히 결합시키는 결합구(320)가 제공된다. 결합구(320)의 중앙부에는 나사홈이 형성되고, 구동축(340)의 일부에는 나사산이 형성되어 결합구(320)와 구동축(340)은 나사결합될 수 있다. 제 1로드부(342)는 고정부(341)로부터 상부로 연장되며, 원판형상을 가지는 부분이다. 제 2로드부(344), 굴곡부들(348), 그리고 제 3로드부들(346)은 제 1로드부(342)의 상부로 연장되어 위치되는 부분이다. 굴곡부(348)는 제 2로드부(344)와 제 3로드부(346) 사이에서 안쪽으로 함입되도록 형성되며, 제 1로드부(342)는 제 2로드부(344) 및 제 3로드부(346)에 비해 넓은 단면적을 가진다.

구동축(340)의 외측에는 하우징(360)이 배치된다. 도 7은 하우징(360)의 사시도이고, 도 8은 하우징(360)의 단면도이다. 도 7에서 각각의 전자석들이 명확하게 보여지도록 하우징(360)의 외측벽과 덮개는 도시되지 않았다. 도 7과 도 8을 참조하면, 하우징(360)은 원통형의 형상을 가지며, 하우징(360)의 중앙에는 구동축(340)을 삽입하는 통공(362)이 형성된다. 하우징(360)은 상부면에 개방된 통공(362)을 개폐하는 덮개(361)를 가지며, 그 바닥면(363)은 구동축의 제 1로드부(342) 가장자리와 대향되도록 위치된다. 이와 달리, 하우징(360)은 덮개를 별도로 가지지 않고, 중앙에 홈으로서 형성되어 구동축(340)을 삽입하는 삽입부를 가질 수 있다. 하우징(360)의 내측벽(367)과 외측벽(368) 사이에는 원형의 링 형상으로 형성된 공간(369)이 제공된다. 하우징(360)은 제 1부분(362), 제 2부분(364), 그리고 제 3부분(366)을 가진다. 제 1부분(362)은 구동축의 제 1로드부(342)와 상하로 대향되도록 위치되는 부분이며, 제 2부분(364)은 구동축의 제 2로드부(344)와 대향되도록 제 2로드부(344)의 외측벽을 감싸는 부분이며, 제 3부분(366)은 구동축의 제 3로드부(346)와 대향되도록 제 3로드부(346)의 외측벽을 감싸는 부분이다.

수직이동부(330)는 브러시 모듈(300)이 공정위치로 하강된 상태에서 자력을 이용하여 구동축(340)을 하우징(360) 내에서 일정거리 상하로 이동시키는 부분이다. 본 발명에 의하면 수직이동부(330)는 제 1부상용 자석(332)과 제 2부상용 자석(334)을 가진다. 제 1부상용 자석(332)은 원형의 링형상을 가지며 구동축의 제 1로드부(342)에 설치되고, 제 2부상용 자석(334)은 제 1부상용 자석(332)과 대향되도록 상술한 하우징 내의 공간(369) 중 제 1부분(362)에 설치된다. 구동축의 제 1로드부(342)의 가장자리에는 삽입홈(341)이 형성되고, 제 1부상용 자석(332)은 삽입홈(341)에 삽입될 수 있다. 삽입홈(341)은 제 1부상용 자석(332)이 삽입홈(341)에 삽입된 상태에서 제 1부상용 자석(332)의 상부면이 제 1로드부(342)의 상부면과 동일평면상에 위치되도록 하는 두께를 가질 수 있다.

제 1부상용 자석(332)과 제 2부상용 자석(334) 중 적어도 하나는 전자석이 사용된다. 바람직하게는 제 1로드부(342)에 설치되는 제 1부상용 자석(332)으로는 영구자석이 사용되고, 하우징의 제 1부분(362)에 설치되는 제 2부상용 자석(334)으로는 전자석이 사용된다. 부상용 전자석(334)에 제공되는 전류의 크기 및 방향에 따라 부상용 영구자석(332)과 부상용 전자석(334) 간에는 인력 또는 척력이 작용하고, 이로 인해 구동축(340)은 하우징(360) 내에서 상하로 일정거리 이동된다. 하우징의 바닥면(363)은 자석에 붙는 금속으로 이루어진다. 이는 세정공정이 진행되지 않을 때에 하우징의 바닥면(363)이 부상용 영구자석(332)에 부착됨으로서 하우징(360)과 지지축(340)이 결합되도록 하기 위한 것이다.

부상용 전자석(334)에 제공되는 전류의 크기 및 방향은 브러시(310)와 웨이 퍼간의 간격에 따라서 제어된다. 수직이동부(330)는 브러시(310)의 높이를 측정하는 수직위치 측정부(390)를 가진다. 일 예에 의하면 수직위치 측정부(390)는 센서를 사용하여 브러시(310)의 높이를 측정할 수 있다. 센서(390)는 하우징의 덮개(361)에 구동축(340)의 상부면과 마주보도록 설치될 수 있다. 센서(390)로는 근접센서, 레이저 변위 센서, 또는 홀 센서가 사용될 수 있다. 센서(390)에 의해 구동축(340)의 상부면까지의 거리를 측정되면, 측정된 값은 제어부(도시되지 않음)로 전송된다. 제어부는 측정값을 기준으로 부상용 전자석(334)에 제공되는 전류를 조절한다. 이와 달리 브러시의 높이를 측정하기 위해 압력을 이용하는 센서가 사용될 수 있다. 이 경우 센서는 구동축의 제 1로드부(342) 가장자리에 설치되고 하우징(360)의 바닥면이 제 1로드부(342) 가장자리를 가압하는 크기를 측정할 수 있다.

회전부(350)는 브러시 모듈(300)이 공정위치로 하강된 상태에서 자력을 이용하여 구동축(340)을 하우징(360) 내에서 회전시키는 부분이다. 회전부(350)는 제 1회전용 자석(352)과 제 2회전용 자석들(354)을 가진다. 제 1회전용 자석(352)은 원형의 링형상을 가지며 구동축의 제 2로드부(344)에 설치되며, 제 2회전용 자석들(354)은 제 1회전용 자석(352)과 대향되도록 하우징의 제 2부분(364)의 공간에 설치된다. 제 1회전용 자석(352)은 제 2로드부(344)를 감싸도록 제 2로드부(344)에 부착될 수 있다.

제 1회전용 자석(352)과 제 2회전용 자석(354) 중 적어도 하나는 전자석이 사용된다. 바람직하게는 제 2로드부(344)에 설치되는 제 1회전용 자석(352)으로는 영구자석이 사용되고, 하우징의 제 2부분(364)에 설치되는 제 2회전용 자석(354)으 로는 전자석이 사용된다. 제 1회전용 자석(352)로는 브러시리스 모터용 영구자석이 사용될 수 있다. 바람직하게는 회전부(350)는 4개의 회전용 전자석들(354)을 가지며, 이들은 등간격으로 배치된다. 각각의 회전용 전자석들(354)에 제공되는 전류의 크기 및 방향에 따라 구동축(340)은 하우징(360) 내에서 요구되는 속도로 회전될 수 있다.

본 발명의 구동부는 구동축(340)의 원활한 회전을 위한 베어링부를 가진다. 베어링부는 구동축의 제 3로드부(346)와 대향되도록 하우징의 제 3부분(366)의 공간에 설치되는 베어링용 전자석들(380)을 가진다. 바람직하게는 구동부는 2개의 베어링부들을 가지며, 각각의 베어링부는 회전부(350)의 상부와 하부에 각각 배치되고, 각각의 베어링부에서 베어링용 전자석들(380)은 4개가 등간격으로 배치된다. 구동축의 제 3부분(346)은 자석에 붙는 물질인 금속으로 이루어지며, 바람직하게는 규소강판과 같은 강판으로 이루어진다. 구동축(340)과 그 사방에 배치된 각각의 베어링용 전자석들(380)과의 인력의 크기를 조절하여, 구동축(340)이 하우징(360) 내에서 한쪽으로 치우치지 않도록 한다.

구동축(340)의 제 3로드부(346)와 제 2로드부(344) 사이에는 각각 굴곡부(348)가 배치되며, 굴곡부(348)와 마주보는 하우징(360) 내에는 수평위치 측정부(370)가 설치된다. 도 7을 다시 참조하면, 수평위치 측정부(370)는 구동축의 X축 위치를 측정하는 제 1센서(372)와 Y축 위치를 측정하는 제 2센서(374)를 가진다. 제 1센서(372)와 제 2센서(374)는 구동축(340)의 중심축을 기준으로 90° 간격으로 설치된다. 굴곡부(348)는 제 2로드부(344)의 상부와 하부에 각각 배치되고, 수평위치 측정부(370)는 각각의 굴곡부(348)와 마주보도록 2개가 설치된다. 제 1센서(372)와 제 2센서로(374)는 근접센서, 레이저 변위 센서, 또는 홀 센서가 사용될 수 있다.

제 1센서(372)에 의해 측정된 거리에 따라 X축 방향으로 서로 마주보는 베어링용 전자석들(382)에 제공되는 전류의 크기가 조절되어 구동축(340)의 X축 위치가 조절되고, 제 2센서(374)에 의해 측정된 거리에 따라 Y축 방향으로 서로 마주보는 베어링용 전자석들(384)에 제공되는 전류의 크기가 조절되어 구동축(340)의 Y축 위치가 조절된다. 또한, 제 2로드부(344)의 상부와 하부에서 각각 구동축의 X축 및 Y축의 위치를 측정하므로 구동축(340)이 길이방향으로 수직을 유지하고 있는 지 여부를 알 수 있다. 구동축(340)이 비뚤어진 경우 제 2로드부(344)의 상부에 위치되는 제 3로드부(346)와 대향되는 베어링용 전자석들(380)과 제 2로드부의 하부에 위치되는 제 3로드부(346)와 대향되는 베어링용 전자석(380)에 제공되는 전류를 조절하여 구동축(340)이 수직을 유지하도록 한다.

공정진행 전 및 후에는 하우징의 바닥면(363)이 부상용 영구자석(332)과 접촉된 상태를 유지하나, 공정진행 중에는 하우징(360)과 구동축의 제 1로드부(342) 사이에는 간극이 존재한다. 간극은 부상용 전자석(334)에 가해지는 전류의 크기 및 방향에 따라 간극의 크기는 달라진다. 세정액 공급노즐(200)로부터 불산과 같은 케미칼이 간극을 통해 하우징(360)과 구동축(340)의 사이로 유입되면, 이들 케미칼은 규소강판으로 이루어진 구동축(340)을 부식시킨다. 이를 방지하기 위해, 구동축(340)의 표면은 케미칼에 강한 물질로 몰딩된다. 바람직하게는 구동축(340) 의 표면은 테프론(teflon)으로 몰딩될 수 있다. 도 5에는 테프론으로 몰딩된 구동축(340)이 도시되어 있다.

또한, 구동부는 불산과 같은 케미칼이 하우징(360) 내로 유입되는 것을 방지하기 위한 퍼지가스 분사부(365)를 가질 수 있다. 퍼지가스 분사부(365)는 하우징의 덮개(361)에 분사구로서 형성될 수 있다. 공정진행 중에 하우징(360)과 구동축(340) 사이로 공급된 퍼지가스는 도 9에 도시된 바와 같이 하우징 내의 위에서 아래로 흐르며, 이후에 상술한 하우징과 구동축 사이의 간극(322)을 통해 외부로 흐른다. 퍼지가스로는 질소와 같은 비활성 가스가 사용될 수 있다.

본 발명에 의하면 구동부는 자력을 이용하여 브러시(310)를 회전시키고 승하강 시키므로 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 브러시 구동부는 브러시의 구동을 위해 영구자석들과 전자석들을 사용하므로, 벨트와 풀리 등을 가지는 모터조합체와 실린더를 사용할 때에 비해 그 구조가 단순하고 체적이 작으며, 마모가 작아 부품의 교체 없이 장기간 사용될 수 있다.

도 10은 본 발명의 제 2실시예에 따른 브러시 모듈(500)을 횡방향으로 절단한 사시도이다. 도 10을 참조하면, 브러시 모듈(500)은 브러시(510)와 브러시 구동부를 가지며, 브러시 구동부는 구동축(520), 하우징(540), 수직이동부(530), 그리고 회전부(550)를 가진다. 구동축(520)은 브러시(510)에 삽입되는 고정부(541)와 고정부(541)로부터 상부로 연장되며 원통형의 형상을 가지는 로드부(542)를 가진다. 하우징(560)은 구동축의 로드부(542)를 삽입하는 삽입홈(562)을 가진다.

수직이동부(530)는 제 1부상용 자석(532)과 제 2부상용 자석(534)을 가진다. 제 1부상용 자석(532)은 판형의 형상을 가지며, 로드부(542)의 상단부에 삽입된다. 제 2부상용 자석(534)은 제 1부상용 자석(532)과 대향되도록 하우징(560) 내에서 삽입홈(562)의 상부에 중공원통형의 형상으로 설치된다. 제 1부상용 자석(532)으로는 영구자석이 사용되고 제 2부상용 자석(534)으로는 전자석이 사용되는 것이 바람직하다. 비록 도면에는 도시되지 않았으나 브러시(510)의 높이를 측정하는 수직위치 측정부와 하우징의 삽입홈(562)으로 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 분사부가 제공될 수 있다. 하우징의 삽입홈 상부면(569)은 자석에 붙는 철판과 같은 금속으로 이루어진다. 이는 공정진행 전 또는 후에 구동축(540)이 하우징(560)에 결합되어 하우징(560)과 같이 이동되도록 한다.

회전부(550)는 제 1회전용 자석(552)과 제 2회전용 자석들(554)을 가진다. 제 1회전용 자석(552)은 링 형상을 가지며 로드부(540) 내의 하부에 삽입된다. 제 2회전용 자석들(554)은 제 1회전용 자석(552)과 대향되도록 배치된다. 삽입홈(562)의 일측을 형성하는 하우징의 내측벽(563)과 하우징의 외측벽(564) 사이에는 빈 공간(565)이 형성되며, 제 2회전용 자석들(554)은 상술한 공간(565) 내에 설치된다. 바람직하게는 제 1회전용 자석(552)으로는 영구자석이 사용되고 제 2회전용 자석(554)으로는 전자석들이 사용된다. 더 바람직하게는 제 1회전용 자석(552)으로는 브러시리스(brushless) 모터용 영구자석이 사용되고, 제 2회전용 자석(554)으로는 브러시리스 모터용 전자석이 사용된다.

도 11은 본 발명의 제 3실시예에 따른 브러시 모듈(600)을 횡방향으로 절단한 사시도이다. 도 11을 참조하면, 브러시 모듈(600)은 브러시(610)와 브러시 구동 부를 가지며, 브러시 구동부는 구동축(640), 하우징(660), 수직이동부(630), 그리고 회전부(650)를 가진다. 구동축(640)은 브러시(610)에 삽입되는 고정부(641)와 고정부(641)로부터 상부로 연장되며 원통형의 형상을 가지는 로드부(642), 그리고 로드부(642)의 일정위치에서 측면방향으로 돌출되도록 연장된 돌출부(644)를 가진다. 하우징(660)은 구동축의 로드부(642)와 돌출부(644)를 삽입하는 삽입홈(667)을 가진다. 삽입홈(667)은 상술한 로드부(642)의 형상과 대응되도록, 중앙에 원통형의 형상으로 형성된 로드부 삽입부(667a)와 원반형의 형상으로 형성된 돌출부 삽입부(667b)를 가진다. 하우징(660)의 상단부, 즉 하우징 내의 삽입홈(667) 상부에는 상부공간(662)이 제공되고, 하우징의 내측벽(663)과 외측벽(664) 사이에는 측부공간(664)이 제공된다. 측부공간(664)은 돌출부 삽입부(667b)를 기준으로 하여 돌출부 삽입부(667b)의 상부에 형성된 상측 공간(664a)과 돌출부 삽입부(667b)의 하부에 형성된 하측 공간(664b)으로 구성된다.

회전부(650)는 제 1회전용 자석(652)과 제 2회전용 자석(654)을 가진다. 제 1회전용 자석(652)은 판형의 형상을 가지며, 로드부(642)의 상단부에 삽입된다. 제 2회전용 자석(654)은 제 1회전용 자석(652)과 대향되도록 하우징 내의 상부공간(662)에 설치된다. 제 1회전용 자석(652)으로는 영구자석이 사용되고 제 2회전용 자석(654)으로는 전자석이 사용되는 것이 바람직하다. 제 1회전용 자석으로는 브러시리스 모터용 영구자석이 사용될 수 있다. 비록 도면에는 도시되지 않았으나 브러시(610)의 높이를 측정하는 수직위치 측정부와 하우징의 삽입홈(667)으로 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 분사구가 제공될 수 있다. 하우징의 삽입홈 상부면(669)은 자석에 붙는 철판과 같은 금속으로 이루어진다. 이는 공정진행 전 또는 후에 구동축(640)이 하우징(660)에 결합되어 하우징(660)과 같이 이동되도록 한다.

수직이동부(630)는 제 1부상용 자석(632)과 제 2부상용 자석(634)을 가진다. 제 1부상용 자석(632)은 원형의 링 형상을 가지며 하우징 내의 상측공간(664a)에 설치되고, 제 2부상용 자석(634)은 원형의 링 형상을 가지며 하우징 내의 하측공간(664b)에 제 1부상용 자석(632)과 대향되도록 설치된다. 즉, 제 1부상용 자석(632)과 제 2부상용 자석(634)은 구동축의 돌출부(644)를 사이에 두고 각각 돌출부(644)의 상부와 하부에 배치되며, 구동축(640)은 규소강판을 재질로 하여 이루어진다. 제 1부상용 자석(632)과 제 2부상용 자석(634)으로는 모두 전자석이 사용된다. 선택적으로 제 1부상용 자석(632)과 제 2부상용 자석(634) 중 어느 하나는 영구자석이 사용될 수 있다. 제 1부상용 자석(632)과 제 2부상용 자석(634)에 공급되는 전류의 크기 및 방향에 따라 구동축(640)의 상하이동이 조절된다. 또한, 돌출부(644)의 상부와 하부에서 각각 돌출부(644)와 대향되도록 부상용 자석들(632, 634)이 배치되므로 구동축(640)이 한쪽으로 치우치지 않고 회전되고 하우징(660) 내에서 상하로 이동된다.

본 발명에 의하면, 브러시 구동부가 자력을 이용하여 브러시를 회전시키고 승하강 시키므로, 브러시 구동부 내에서 파티클 발생을 방지할 수 있으며, 웨이퍼가 파티클로 인해 오염되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명인 세정 장치는 일반적인 장치에 비해 그 구조가 매우 단순하며, 장기간 사용시에도 부품이 마모되지 않아 유지 및 보수가 편하다.

Claims (25)

1. 반도체 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,

   반도체 기판이 놓여지는 지지대와;

   상기 지지대에 놓여진 상기 반도체 기판을 세정하는 브러시와 상기 브러시를 구동시키는 브러시 구동부를 가지는 브러시 모듈을 구비하되;

   상기 브러시 구동부는 상기 브러시에 고정 결합되는 구동축, 상기 구동축을 감싸도록 배치되는 하우징, 상기 구동축을 승하강시키는 수직이동부, 그리고 상기 브러시를 회전시키는 회전부를 포함하고,

   상기 회전부는 상기 구동축에 설치되는 회전용 영구자석과 상기 회전용 영구자석과 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 회전용 전자석들을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
2. 삭제
3. 반도체 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,

   반도체 기판이 놓여지는 지지대와;

   상기 지지대에 놓여진 상기 반도체 기판을 세정하는 브러시와 상기 브러시를 구동시키는 브러시 구동부를 가지는 브러시 모듈을 구비하되;

   상기 브러시 구동부는 상기 브러시에 결합되는 구동축, 상기 구동축을 감싸도록 배치되는 하우징, 상기 구동축을 승하강시키는 수직이동부, 그리고 상기 브러시의 높이를 측정하는 수직위치 측정부를 포함하고,

   상기 수직 이동부는 상기 구동축에 결합된 제 1부상용 자석과 상기 제 1부상용 자석과 대향되도록 상기 하우징에 결합된 제 2부상용 자석을 구비하며,

   상기 제 1부상용 자석과 제 2부상용 자석 중 적어도 하나는 전자석이고, 상기 구동축은 상기 제 1부상용 자석과 상기 제 2부상용 자석 간 자력에 의해 승하강되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제 1부상용 자석은 영구자석이고, 상기 제 2부상용 자석은 전자석인 것을 특징으로 하는 세정 장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 수직위치 측정부는 홀센서, 근접센서, 또는 레이저 변위 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 세정 장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 브러시 구동부는 상기 브러시를 회전시키는 회전부를 더 포함하되,

   상기 회전부는,

   상기 구동축에 고정 결합된 제 1회전용 자석과;

   상기 제 1회전용 자석과 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 제 2회전용 자석들을 포함하며,

   상기 제 1회전용 자석과 상기 제 2회전용 자석들 중 적어도 하나는 전자석인 것을 특징으로 하는 세정 장치.
7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,

   상기 회전부는 상기 구동축이 상기 하우징 내에서 원활하게 회전되도록 상기 구동축의 측부와 대향되도록 배치되는 베어링용 전자석을 더 포함하고,

   상기 구동축에서 상기 베어링용 전자석과 대향되는 부분은 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 세정 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 브러시 구동부는 상기 구동축의 수평위치를 측정하는 수평위치 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
9. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 세정 장치는 상기 지지대에 놓여진 상기 반도체 기판 상에 세정액을 분사하는 세정액 공급노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 구동축의 외측면은 테프론으로 몰딩된 것을 특징으로 하는 세정 장치.
11. 반도체 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,

    반도체 기판이 놓여지는 지지대와;

    상기 지지대에 놓여진 상기 반도체 기판을 세정하는 브러시와 상기 브러시를 구동시키는 브러시 구동부를 가지는 브러시 모듈을 구비하되;

    상기 브러시 구동부는 상기 브러시에 고정 결합되는 구동축, 상기 구동축을 감싸도록 배치되는 하우징, 상기 구동축을 승하강시키는 수직이동부, 그리고 상기 브러시를 회전시키는 회전부를 포함하고,

    상기 수직이동부는 상기 구동축의 제 1로드부에 설치되는 부상용 영구자석과 상기 부상용 영구자석과 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 부상용 전자석을 포함하며,

    상기 회전부는 상기 구동축의 제 2로드부에 설치되는 회전용 영구자석과 상기 회전용 영구자석과 대향되도록 설치되는 회전용 전자석들을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 구동축의 제 1로드부는 상기 제 2로드부보다 아래에서 상기 제 2로드부보다 측방향으로 더 돌출되도록 형성되고, 상기 부상용 영구자석은 상기 제 1로드부의 가장자리에 설치되며,

    상기 하우징의 내측벽은 상기 제 2로드부로부터 일정거리 이격되고, 상기 하우징의 하부면은 상기 제 1로드부의 가장자리 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
13. 제 11항에 있어서,

    상기 하우징의 하부면은 자석에 붙는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 세정 장치.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 브러시 구동부는 상기 하우징의 상부면 상에 설치되며, 상기 브러시의 높이를 측정하는 수직위치 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
15. 제 11항에 있어서,

    상기 구동축은 금속 재질로 이루어지는 제 3로드부를 더 포함하고,

    상기 회전부는 상기 제 3로드부와 대향되도록 상기 하우징에 설치되는 베어링용 전자석들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
16. 제 15항에 있어서,

    상기 제 3로드부는 상기 제 1로드부와 상기 제 2로드부 사이, 그리고 상기 제 2로드부의 상부에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 브러시 구동부는 상기 구동축의 측벽과 대향되는 위치에서 상기 하우징에 설치되는 수평위치 측정부를 더 포함하되,

    상기 수평위치 측정부는,

    상기 구동축의 X축 위치를 측정하는 제 1센서와;

    상기 구동축의 Y축 위치를 측정하는 제 2센서를 포함하는 것을 특징으로 하 는 세정 장치.
18. 제 17항에 있어서,

    상기 수평위치 측정부는 상기 회전부의 상부와 하부에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
19. 제 11항에 있어서,

    상기 회전용 전자석들은 상기 구동축의 축을 기준으로 균등한 간격을 이루면서 4개가 설치되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
20. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,

    상기 브러시 구동부는 외부로부터 상기 하우징과 상기 구동축 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징과 상기 구동축 사이로 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
21. 삭제
22. 반도체 기판을 세정하는 세정 장치에 있어서,

    반도체 기판이 놓여지는 지지대와;

    상기 지지대에 놓여진 상기 반도체 기판을 세정하는 브러시와 상기 브러시를 구동시키는 브러시 구동부를 가지는 브러시 모듈을 구비하되;

    상기 브러시 구동부는 상기 브러시에 고정 결합되는 구동축, 상기 구동축을 삽입하는 삽입부를 가지는 하우징, 상기 구동축을 승하강시키는 수직이동부, 그리고 상기 구동축를 회전시키는 회전부를 포함하고,

    상기 수직이동부는 상기 하우징 내의 상기 삽입부 상부에 설치되는 제 1부상용 자석과 상기 제 1부상용 자석과 마주보도록 상기 구동축의 내부에 설치되는 제 2부상용 자석을 구비하며, 상기 제 1부상용 자석과 상기 제 2부상용 자석 중 적어도 하나는 전자석이고, 상기 구동축은 상기 제 1부상용 자석과 상기 제 2부상용 자석 간 자력에 의해 승하강 되고,

    상기 회전부는 상기 하우징 내의 상기 삽입부 측부에 설치되는 회전용 전자석과 상기 회전용 전자석과 마주보도록 상기 구동축의 내부에 설치되는 회전용 영구자석을 구비하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제

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