KR100665845B1 - 스핀 스크러버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스핀 스크러버에 관한 것으로서, 즉 본 발명은 카세트 스테이지와 스크러빙 공정 유닛 및 인덱서 유닛으로 구비한 스핀 스크러버에 있어서, 상기 인덱서 유닛(30)의 리프트 어셈블리(32)에서 승강 플레이트(32a)에 각각 회전 가능하게 축고정되고, 상기 승강 플레이트(32a) 저부로 돌출되는 하단부간은 벨트(120)에 의해 연결되도록 한 복수의 기판 회전수단(100)과; 상기 기판 회전수단(100)들의 하단부를 연동시키도록 연결한 상기 벨트(120)에 구동축(210)이 연결되도록 하여 상기 벨트(120)를 구동시키도록 상기 승강 플레이트(32a)의 일측 저면에 고정 장착되는 벨트 구동수단(200)과; 상기 승강 플레이트(32a)와 연동하는 승강 지지대(32b)에 일단이 회전 가능하게 구비되면서 타단에는 상기 복수의 기판 회전수단(100)들 상부에 얹혀지게 되는 기판(W)의 에지부 일측에서 상기 기판(W)의 에지부 손상 정도를 검출하는 센서(311)가 장착되도록 한 감지부(310)를 구비하는 브로큰 감지수단(300)과; 상기 벨트 구동수단(200)의 구동 및 상기 브로큰 감지수단(300)에서 검출된 신호를 설정값과 비교하여 기판(W)의 불량 여부를 판정하고, 판정 신호를 메인 컨트롤러에 전달하는 제어수단(400)으로 이루어지는 구성이 특징이다.

스핀 스크러버, 인덱서 유닛, 리프트 어셈블리, 기판 에지

Description

스핀 스크러버{Spin scrubber apparatus}

도 1은 일반적인 스핀 스크러버의 설비를 도시한 평면 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 요부 구성을 도시한 평면도,

도 3은 본 발명의 인덱서 유닛에서의 인덱서 암과 리프트 어셈블리의 구조를 도시한 측면도,

도 4는 본 발명의 기판 회전수단을 도시한 요부 확대도,

도 5는 본 발명에 따른 작동 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 카세트 스테이지

20 : 스크러버 공정 유닛

30 : 인덱서 유닛

100 : 기판 회전수단

200 : 벨트 구동수단

300 : 브로큰 감지수단

400 : 제어수단

본 발명은 스핀 스크러버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크러빙 공정 유닛으로 공급되기 전에 기판의 에지 부위 브로큰을 사전에 검출하여 안정된 공정 수행과 제품 수율 및 생산성을 대폭적으로 향상시키게 되는 스핀 스크러버에 관한 것이다.

일반적으로 스핀 스크러버(spin scrubber)는 물리적인 방법으로 기판 위에 부착되어 있는 미립자 또는 불순물들을 제거하는 장치이다.

스핀 스크러버는 통상 내부가 빈 원통형의 바울(bowl) 내부에 스핀 척(spin chuck)이 구비되도록 하고, 스핀 척에 얹혀져서 진공압에 의해 척킹되는 기판을 그 상측에서 초순수를 분사함과 동시에 브러쉬를 이용하여 스크러빙을 하는 구성으로서 이루어진다.

이때 스핀 척은 기판보다는 작은 외경을 가지면서 회전과 소정의 높이로 승하강이 가능하게 구비되도록 하고 있다.

또한 이와 같은 스핀 스크러버에는 로봇 암에 의해 스핀 척으로 기판을 로딩 또는 언로딩시키도록 하고 있다.

즉 스핀 스크러버는 도 1에서와 같이 다수의 기판들이 적층되어 있는 카세트(11)가 안치되어 있는 카세트 스테이지(10)와, 복수의 스크러빙 유닛(21)을 구비하고, 이들 스크러빙 유닛(21)으로의 기판을 로딩 및 언로딩시키는 메인 이송 암(22) 을 구비한 스크러빙 공정 유닛(20)과, 이러한 카세트 스테이지(10)와 스크러빙 공정 유닛(20)의 사이에서 기판의 로딩 및 언로딩을 위한 대기 구간인 인덱서 유닛(30)으로 이루어지는 구성이다.

카세트 스테이지(10)는 전술한 바와 같이 다수의 기판들이 적재되어 있는 카세트(11)가 복수로 나란하게 안착되어 있도록 한 구성이며, 스크러빙 공정 유닛(20)은 기판을 안착시키는 스핀 척을 구비하면서 이 스핀 척의 상부에는 브러쉬와 함께 초순수를 분사하는 노즐이 구비되도록 하여 기판의 스크러빙을 수행하게 되는 구성이다.

그리고 인덱서 유닛(30)은 이러한 카세트 스테이지(10)와 스크러빙 공정 유닛(20)의 사이에서 기판을 로딩 및 언로딩시키기 위한 대기 구간으로서, 스크러빙 공정 유닛(20)에서 메인 이송 암(22)에 의해 각 공정 유닛(21)으로 기판을 공급할 때 후속으로 공급할 기판을 카세트(11)로부터 인출하여 잠시 대기시키도록 하는 구성이다.

한편 스핀 스크러버에서 스크러빙을 수행하는 중에 만일 기판의 에지 부위가 미세하게라도 손상된 상태로 로딩되면 스크러빙을 수행하면서 더 심한 손상을 유발시키게 되는 원인이 된다.

즉 스크러빙 공정 유닛(20)에서의 기판을 회전시키는 회전수는 통상 5000RPM 정도이고, 이러한 속도로 회전시키면서 브러쉬와의 마찰이 가중되므로 이미 기판이 에지부에 손상이 있는 상태로 스크러빙 공정 유닛(20)으로 로딩되어 오면 손상이 더욱 가중되면서 자칫 기판 에지부가 브로큰되는 문제가 유발되기도 한다.

특히 공정 수행 중에 기판이 브로큰되는 사고가 발생되면 그 기판은 완전 폐기해야 함은 물론 공정 전체가 약 2~4시간 동안 중단되면서 생산성을 대폭 저감시키게 되는 비경제적인 문제를 초래하게 된다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판을 카세트 스테이지와 스크러빙 공정 유닛의 사이에서 기판이 대기하는 시간동안 기판의 에지 부위 손상 정도를 검출하여 손상이 심한 상태의 기판은 스크러빙 공정 유닛으로 더 이상 진입되지 않도록 함으로써 안정된 공정 수행과 제품 수율 및 생산성이 향상되도록 하는 스핀 스크러버를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 카세트 스테이지와 스크러빙 공정 유닛의 사이에서 기판의 로딩/언로딩을 수행하면서 대기하도록 하는 인덱서 유닛을 구비한 스핀 스크러버에 있어서, 상기 인덱서 유닛의 리프트 어셈블리에서 승강 플레이트에 각각 회전 가능하게 축고정되고, 상기 승강 플레이트 저부로 돌출되는 하단부간은 벨트에 의해 연결되도록 한 복수의 기판 회전수단과; 상기 기판 회전수단들의 하단부를 연동시키도록 연결한 상기 벨트에 구동축이 연결되도록 하여 상기 벨트를 구동시키도록 상기 승강 플레이트의 일측 저면에 고정 장착되는 벨 트 구동수단과; 상기 승강 플레이트와 연동하는 승강 지지대에 일단이 회전 가능하게 구비되면서 타단에는 상기 복수의 기판 회전수단들 상부에 얹혀지게 되는 기판의 에지부 일측에서 상기 기판의 에지부 손상 정도를 검출하는 센서가 장착되도록 한 감지부를 구비하는 브로큰 감지수단과; 상기 모터의 구동 및 상기 브로큰 감지수단에서 검출된 신호를 설정값과 비교하여 기판의 불량 여부를 판정하고, 판정 신호를 메인 컨트롤러에 전달하는 제어수단으로 이루어지도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 카세트에 적층되어 있는 기판을 스크러빙 공정 유닛으로 로딩시키는 인덱서 유닛에서 기판의 에지부 손상을 검출할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 대한 설명에서 종전과 동일한 구성에는 동일 부호를 적용하기로 한다.

본 발명은 도 2에서와 같이 크게 기판 회전수단(100)과 벨트 구동수단(200)과 브로큰 감지수단(300)과 제어수단(400)으로 이루어지는 구성이다.

본 발명의 스핀 스크러버는 기도시한 바와 같이 카세트 스테이지(10)와 스크러빙 공정 유닛(20) 및 인덱서 유닛(30)으로 이루어지며, 이때 카세트 스테이지(10)에는 다수의 기판이 적재되는 카세트(11)가 복수로 구비되도록 하고, 스크러빙 공정 유닛(20)에는 다수의 스크러빙 유닛(21)과 이들 스크러빙 유닛(21)으로의 기판 로딩 및 언로딩을 시키는 메인 이송 암(22)이 구비되어 있다.

또한 카세트 스테이지(10)와 스크러빙 공정 유닛(20)의 사이에는 인덱서 유 닛(30)이 구비되는 바 인덱서 유닛(30)에는 통상 도 3에서와 같이 카세트 스테이지(10)로부터 기판(W)을 로딩 또는 언로딩하는 인덱서 아암(31)과 함께 인덱서 아암(31)과 스크러빙 공정 유닛(20)의 메인 이송 암(22)에 의해 이송되어 진 기판(W)이 안치되어 잠시 대기하다 다시 메인 이송 암(22) 또는 인덱서 아암(31)에 의해 인출되도록 하는 리프트 어셈블리(32)가 구비되도록 한다.

이와 같은 구성은 종전과 대동소이한 바 본 발명은 상기한 구성에서 특히 리프트 어셈블리(12)의 구성을 개선하여 기판(W) 에지부의 손상 여부를 검출하는 구성이 부가되도록 하는 것이다.

이를 보다 구체적으로 설명하면 본 발명의 기판 회전수단(100)은 인덱서 유닛(30)의 리프트 어셈블리(32)에서 승강 플레이트(32a)에 각각 회전 가능하게 축고정되는 복수의 구성으로 구비되고, 각 승강 플레이트(32a)의 저부로 돌출되는 하단부간은 벨트(120)에 의해 연결되도록 한다.

이때 승강 플레이트(32a)에서 각 기판 회전수단(100)은 승강 플레이트(32a)와 도 4에서와 같이 베어링(110)에 의해 축지지되어 승강 플레이트(32a)에서 축회전이 가능하게 구비되도록 하고, 이 기판 회전수단(100)의 하단부는 외주면으로 벨트(120)에 의해 정확하게 회전하도록 벨트(120)의 접촉면과 맞물리는 기어가 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

또한 기판 회전수단(100)은 상단부가 기판(W)에 직접 접촉되는 구성이므로 기판(W)과의 접촉면은 최대한 기판 손상을 방지하는 구성으로 형성되도록 한다.

각 기판 회전수단(100)들을 연동이 가능하도록 하는 수단으로서 기판 회전수 단(100)의 하단부에 스프로켓을 각각 축결합하고, 이들 스프로켓간을 타이밍 체인으로 연결하는 구성으로도 실시가 가능하다.

벨트 구동수단(200)은 각 기판 회전수단(100)들이 동시에 회전할 수 있도록 회전력을 전달하는 벨트(120)를 구동시키기 위해 구비되는 구성이다.

벨트 구동수단(200)으로는 모터를 사용하는 것이 가장 바람직하며, 특히 일정한 각도를 회전하는 스텝 모터를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

이때의 벨트 구동수단(200)은 기판 회전수단(100)이 축지지되는 승강 플레이트(32a)에 동시에 견고하게 고정 장착되면서 각 기판 회전수단(100)들과 연결되는 벨트(120)의 일부가 구동축(210)에 걸려지면서 이 구동축(210)의 회전력에 의해 벨트(120)가 구동되도록 한다.

브로큰 감지수단(300)은 복수의 기판 회전수단(100) 상부에 얹혀져서 벨트 구동수단(200)의 구동에 의해 회전하게 될 때 기판(W)의 에지부측 손상 여부를 체크하도록 하는 구성이다.

즉 브로큰 감지수단(300)은 기판 회전수단(100)을 구비하는 승강 플레이트(32a)를 후방에서 지지하는 승강 지지대(32b)에 일단이 회전 가능하게 구비되면서 타단에는 복수의 기판 회전수단(100)들 상부에 얹혀지게 되는 기판(W)의 에지부 손상을 검출하도록 하는 감지부(310)가 구비되도록 하는 구성이다. 이때 감지부(310)에는 기판(W)의 에지부 손상 정도를 검출하는 센서(311)가 장착되도록 한다.

이러한 브로큰 감지수단(300)은 항상 기판 회전수단(100)에 얹혀지는 기판(W)으로부터 에지부의 손상 여부를 검출하게 되므로 이 기판 회전수단(100)을 지지 하는 승강 플레이트(32a)와 연동 가능하게 구비되도록 해야 하는데 이때 승강 플레이트(32a)는 기판(W)을 갖고 승강하는 인덱서 암(31)과 간섭을 받게 되므로 다른 구동 구조물과는 간섭을 받지 않으면서 승강 플레이트(32a)와 연동하는 승강 지지대(32b)에 축지지되도록 한다.

다만 센서(311)를 구비한 감지부(310)의 위치가 고정되어 있으면 인덱서 암(31) 또는 기판(W)과 같은 이동 구조물과의 간섭에 의해 충돌할 위험이 있으므로 승강 지지대(32b)에 일단이 축지지되면서 회전 가능하게 구비되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

한편 브로큰 감지수단(300)의 감지부(310)에 형성되는 센서(311)는 통상적인 발광 및 수광 센서를 사용하며, 이들 센서는 기판(W)을 기준으로 서로 대응되게 감지부(310)의 상부와 하부에 구비되는 구성으로 할 수도 있고, 상부 또는 하부에서 나란하게 구비되게 할 수도 있다.

제어수단(400)은 본 발명의 구동 구성인 벨트 구동수단(200)과 브로큰 감지수단(300)을 회전시키는 구동수단(미도시)의 구동을 제어하는 동시에 브로큰 감지수단(300)의 센서(311)를 통해 발광 및 수광되는 광량을 체크하여 발광량과 수광량의 편차가 기설정되어 있는 설정값과의 비교에 의해서 기판 불량을 판정하도록 하는 것이다.

이렇게 제어수단(400)에서 판정되는 신호는 설비 구동을 제어하는 메인 컨트롤러(미도시)에 전달되어 설비 가동 자체를 단속할 수도 있고, 작업자로 하여금 신속하게 인지할 수 있도록 경고할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선 스크러빙이 수행되지 않은 다수의 기판(W)을 적재한 카세트(11)가 카세트 스테이지(10)에 구비되어 있는 바 이를 인덱서 유닛(30)의 인덱서 암(31)이 이동하여 카세트(11)로부터 한 매의 기판(W)을 인출해 나온다.

기판(W)이 안치된 인덱서 암(31)은 도 3에서와 같이 인덱서 유닛(30)에서 하부에 위치한 리프트 어셈블리(32)에 가까이 하강하게 되고, 인덱서 암(31)이 리프트 어셈블리(32)의 기판 회전수단(100) 상부에서 일단 하강이 중지되면 리프트 어셈블리(32)가 소정의 높이를 상승하면서 기판 회전수단(100)에 기판(W)이 얹혀지도록 한다.

즉 리프트 어셈블리(32)의 상승작용 시 인덱서 암(31)에 얹혀져 있던 기판(W)이 기판 회전수단(100)들 상단부에 얹혀지게 되면서 인덱서 암(31)으로부터 소정의 높이로 이격되는 상태가 된다.

이때 리프트 어셈블리(32)를 후방에서 지지하는 승강 지지대(32b)에 일단이 회전 가능하게 축고정시킨 브로큰 감지수단(300)을 회전시켜 브로큰 감지수단(300)의 감지부(310)가 기판의 일측 에지부를 감싸거나 그 에지부의 상부 또는 하부에 위치되도록 한다.

이와 같은 상태에서 벨트 구동수단(20)을 구동시키면서 브로큰 감지수단(300)의 감지부(310)에 구비한 센서(311)를 통해 빛의 발광량과 수광량을 감지하게 되면 승강 지지대(32b)에서 기판(W)이 회전하면서 기판(W)의 에지부측 손상 정도를 체크하게 된다.

기판(W)을 360° 회전시키게 되면 기판(W)에서의 에지부를 모두 체크하게 되므로 이때의 발광량과 수광량의 차를 제어수단(400)에서 체크하여 기설정된 설정값과를 비교하여 최종 기판(W)의 불량 여부를 판정한다.

이때 기판(W)의 손상 정도가 심해 불량으로 판정되면 이 신호를 설비의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러에 보내 메인 컨트롤러에서 설비의 구동 즉 스핀 스크러버의 구동 특히 인덱서 유닛(30)의 구동을 잠시 중단되도록 한다.

따라서 불량난 기판(W)을 제거한 뒤 다시 재가동되도록 한다.

한편 제어수단(400)에서 센서(311)를 통해 감지되는 신호의 평가 결과 정상이라고 판정되면 다시 브로큰 감지수단(300)의 감지부(310)를 회전시켜 원위치되도록 하고, 다시 리프트 어셈블리(32)를 하강시켜 기판(W)이 재차 인덱서 암(31)에 안치되도록 한다.

인덱서 암(31)에 기판(W)이 안치되면 종전과 마찬가지로 인덱서 암(31)의 인출단부(31a)가 미세한 길이로 인출되었다가 원위치되면서 기판(W)을 인덱서 암(31)에 정확하게 센터링시키게 된다.

즉 기판 회전수단(100)에 의해서 기판(W)을 회전 시 위치가 바뀔 수가 있고, 이 센터링 작용은 종전에도 인덱서 암(31)에 기판(W)을 안치시켰을 때 스크러빙 공정 유닛(20)으로의 정확한 이송을 위해 수행되도록 한 것이다.

다만 메인 이송 암(22)에 의해 이송되기 전에 센터링을 수행해야 하므로 기판(W)의 에지부 손상 여부를 검출한 직후 수행되도록 하는 것이다.

인덱서 암(31)에서 인출단부(31a)의 인출입 작용에 의해 기판(W)의 센터링이 이루어지게 되면 다시 리프트 어셈블리(32)가 상승하면서 인덱서 암(31)과는 소정의 높이로 이격되도록 하여 기판 회전수단(100)의 상부에 기판(W)이 얹혀지도록 한다.

이렇게 기판 회전수단(100)에 얹혀진 기판(W)은 스크러빙 공정 유닛(20)의 메인 이송 암(22)에 옮겨져 각 스크러빙 유닛(21)에 선별적으로 공급된다.

이와 같이 본 발명은 스크러빙 공정 수행을 위해 스크러빙 공정 유닛(20)으로 공급되기 전에 기판(W)의 에지부 손상 상태를 정확히 체크하여 손상 정도가 심한 경우에는 사전에 기판(W) 공급이 중단되도록 하면서 불량 기판(W)을 제거한 뒤에 공정이 재가동되도록 하는 것이다.

따라서 스크러빙 공정 유닛(20)에서는 항상 안정된 공정 수행을 유지할 수가 있게 되는 동시에 이왕 기판(W)이 대기하는 위치에서 기판(W)의 에지부 손상 여부를 체크토록 함으로써 공정 추가에 따른 공정 지연 등을 방지할 수가 있다.

즉 공정을 수행하는데 기존의 공정 타임과 동일한 타임을 유지하면서 더욱 안정된 공정 수행을 제공할 수가 있다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 기판(W)을 스크러빙 공정 유닛(20)으로 공급하기 전에 대기 구간인 인덱서 유닛(30)에서 기판 회전수단(100)과 벨트 구동수단(200) 및 브로큰 감지수단(300)을 이용하여 기판(W)의 에지부 손상 정도를 체크하면서 손상 정도가 심한 기판(W)은 스크러빙 공정 유닛(20)으로 공급되지 않게 함으로써 공정 수행 중 기판(W)의 브로큰에 의한 공정 중단을 방지하게 됨은 물론 공정 타임의 손실 없이 더욱 제품 생산성 및 신뢰성이 향상되도록 하는 매우 유용한 효과를 제공하게 된다.

Claims (5)

1. 카세트 스테이지와 스크러빙 공정 유닛의 사이에서 기판의 로딩/언로딩을 수행하면서 대기하도록 하는 인덱서 유닛을 구비한 스핀 스크러버에 있어서,

   상기 인덱서 유닛의 리프트 어셈블리에서 승강 플레이트에 각각 회전 가능하게 축고정되고, 상기 승강 플레이트 저부로 돌출되는 하단부간은 벨트에 의해 연결되도록 한 복수의 기판 회전수단과;

   상기 기판 회전수단들의 하단부를 연동시키도록 연결한 상기 벨트에 구동축이 연결되도록 하여 상기 벨트를 구동시키도록 상기 승강 플레이트의 일측 저면에 고정 장착되는 벨트 구동수단과;

   상기 승강 플레이트와 연동하는 승강 지지대에 일단이 회전 가능하게 구비되면서 타단에는 상기 복수의 기판 회전수단들 상부에 얹혀지게 되는 기판의 에지부 일측에서 상기 기판의 에지부 손상 정도를 검출하는 센서가 장착되도록 한 감지부를 구비하는 브로큰 감지수단과;

   상기 모터의 구동 및 상기 브로큰 감지수단에서 검출된 신호를 설정값과 비교하여 기판의 불량 여부를 판정하고, 판정 신호를 메인 컨트롤러에 전달하는 제어수단;

   을 포함하는 스핀 스크러버.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 회전수단은 상기 승강 플레이트에 베어링 결합에 의해 축고정되는 스핀 스크러버.
3. 제 1 항에 있어서, 브로큰 감지수단의 감지부는 상기 기판의 에지부 일부를 외측으로부터 상부와 하부가 일부 감싸는 형상으로 구비되는 스핀 스크러버.
4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지부에 형성되는 센서는 발광 센서와 수광 센서로 이루어지는 스핀 스크러버.
5. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감지부에 형성되는 센서는 상기 기판 회전수단에 얹혀진 기판을 기준으로 상기 기판의 에지부에서 서로 대응되는 상부와 하부에 각각 발광 센서와 수광 센서가 각각 구비되도록 하는 스핀 스크러버.

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