KR20090131642A - 기판 세정 장치 - Google Patents

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KR20090131642A
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brush
periphery
wafer
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KR1020090049906A
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Inventor
노부히코 모우리
사토루 다나카
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판의 단부면을 포함하는 주연부에 부착된 부착물을 브러시에 의해 효과적으로 제거할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
기판 세정 장치(1)는, 기판(W)을 회전 가능하게 유지하는 스핀 척(3)과, 스핀 척(3)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키는 모터(4)와, 스핀 척(3)에 유지되어 있는 기판(W)에 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구(10)와, 세정시에 기판(W)의 주연부에 접촉하는 주연부 세정부(21c)를 갖는 브러시(21)와, 브러시(21)를 회전시키는 회전 기구(33, 34) 및 브러시(21)를 웨이퍼(W)에 밀어붙이는 압박 기구(27)를 갖는 세정 기구(20)를 구비한다. 주연부 세정부(21c)는, 직경 방향으로 세정력 분포가 형성되도록 직경 방향을 따라서 상태가 변화되어 있는 상태 변화 부분(52)을 갖는다.

Description

기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은 기판의 주연부를 브러시 세정하는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스나 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼나 유리 기판에 부착된 파티클이나 오염물 등을 제거하는 세정 처리가 행해진다. 이러한 세정 처리를 하는 장치로서는, 기판을 스핀 척에 유지하고, 기판을 회전시킨 상태로 웨이퍼의 표면에 세정액을 공급하여 웨이퍼의 표면을 세정하는 매엽식(枚葉式) 세정 장치가 알려져 있다.
이러한 세정 장치의 세정 처리에 있어서는, 세정액으로서 이용된 산이나 알칼리의 약액이 세정 처리 과정에서 기판 주연부에 잔존하고, 그대로 건조되어 부착물이 되는 일이나, 세정에 의해서 제거된 물질이 기판의 주연부에 재부착되는 일이 일어난다. 이전에는, 기판의 주연부는 제품으로서 사용되지 않기 때문에, 이러한 기판 주연부의 부착물에 대하여 특별한 대책이 취해지고 있지 않았지만, 디바이스 등의 미세화가 진행되어, 이러한 기판 주연부의 부착물이 기판 반송 기구의 기판 지지 아암 등에 부착됨에 따른 악영향이 나타나게 되었다. 이러한 악영향을 방지하는 기술로서, 기판의 주연부에 스폰지형의 브러시를 접촉시켜 주연부의 부착물을 제거하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1, 2).
그러나, 기판 주연부에는 강고하게 부착되어 있는 부착물도 존재하고, 또한 반도체 웨이퍼에서 주연부에는 사면이 형성되어 있어, 주연부의 상태가 직경 방향으로 상이한 결과, 필요한 브러시의 세정력이 직경 방향으로 다르므로, 단순히 스폰지형 브러시를 접촉시킨 것만으로는 부착물을 효과적으로 제거하기가 곤란하다.
[특허문헌 1] 일본 실용신안 공개 평성 제5-79939호 공보
[특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2007-165794호 공보
본 발명은, 이러한 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 기판의 주연부에 부착된 부착물을 브러시에 의해 효과적으로 제거할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 기판의 주연부를 브러시 세정하는 기판 세정 장치로서, 기판을 회전 가능하게 유지하는 기판 유지 기구와, 상기 기판 유지 기구에 유지되어 있는 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와, 상기 기판 유지 기구에 유지되어 있는 기판에 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구와, 세정시에 기판의 주연부에 접촉하는 주연부 세정부를 갖는 브러시와, 상기 주연부 세정부를 기판의 주연부에 밀어붙이는 압박 기구를 갖는 세정 기구를 구비하고, 상기 주연부 세정부는, 직경 방향으로 세정력 분포가 형성되도록 직경 방향을 따라서 상태가 변화되어 있는 상태 변화 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치를 제공한다.
상기 기판 세정 장치에 있어서, 상기 상태 변화 부분은, 직경 방향을 따라서, 높이, 형상, 경도 및 재질 중 적어도 하나가 변화되어 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 상태 변화 부분은 직경 방향을 따라서 복수의 부분으로 분할되어 있고, 인접하는 부분들 간에 높이, 형상, 경도 및 재질 중 적어도 하나가 다른 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 세정 기구는, 상기 브러시를 회전시키는 브러시 회전 기구를 더 갖고, 상기 브러시 회전 기구에 의해 상기 브러시를 회전시키면서 상기 압박 기구에 의해 상기 주연부 세정부를 기판의 주연부에 밀어붙여 기판의 주연부를 세정하도록 할 수 있다. 이 경우에, 상기 주연부 세정부는, 둘레 방향을 따라서 복수의 브러시부로 분할되어 있고, 인접하는 브러시부들 간에 상태가 다르며, 이들 복수의 브러시부 중 적어도 하나가 상기 상태 변화 부분인 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 주연부 세정부는 브러시 지지 부재에 지지된 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 브러시는 상기 주연부 세정부와 동축으로 그리고 일체적으로 설치되며, 기판의 단부면에 접촉하는 단부면 세정부를 갖는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 단부면 세정부는 스폰지형 수지로 이루어지는 것으로 할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 상기 압박 기구는 상기 단부면 세정부를 기판 단부면에 밀어붙이도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 기판의 주연부에 브러시를 접촉시켜 세정할 때에, 브러시의 주연부 세정부를, 직경 방향으로 세정력 분포가 형성되도록 직경 방향을 따라서 상태가 변화되게 했기 때문에, 반도체 웨이퍼의 사면과 같이 직경 방향으로 상태가 다른 경우라도, 부착물을 효과적으로 제거할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관해서 구체적으로 설명 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 세정 장치를 개략적으로 도시하는 구성도, 도 2는 그 내부의 평면도이다.
이 웨이퍼 세정 장치(1)는 챔버(2)를 갖고, 이 챔버(2) 속에는 피세정 기판인 반도체 웨이퍼(이하 간단히 웨이퍼라고 함)(W)를 수평 상태로 진공 흡착에 의해 흡착 유지하기 위한 스핀 척(3)이 마련되어 있다. 이 스핀 척(3)은, 축(3a)을 통해 챔버(2)의 아래쪽에 설치된 모터(4)에 의해 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(2) 내에는 스핀 척(3)에 유지된 웨이퍼(W)를 덮도록 컵(5)이 마련되어 있다. 컵(5)의 바닥부에는, 배기(排氣) 및 배액(排液)을 위한 배기·배액관(6)이 챔버(2)의 아래쪽으로 연장되도록 마련되어 있다. 챔버(2)의 측벽에는 웨이퍼(W)를 반입/반출하기 위한 반입출구(7)가 형성되어 있다. 또한, 축(3a)과 컵(5)의 바닥부 및 챔버(2)의 바닥부와의 사이에는 유체 시일(8)이 설치되어 있다.
또한, 이 웨이퍼 세정 장치(1)는, 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구(10)와, 웨이퍼(W)의 주연부를 브러시 세정하는 세정 기구(20)를 더 구비하고 있다.
세정액 공급 기구(10)는, 컵(5)의 위쪽에 마련된 표면측 세정액 노즐(11a)과 스핀 척(3)에 유지된 웨이퍼(W)의 이면측에 마련된 이면측 세정액 노즐(11b)을 구비하고, 이들 표면측 세정액 노즐(11a) 및 이면측 세정액 노즐(11b)에는 각각 표면측 세정액 공급 배관(13a) 및 이면측 세정액 공급 배관(13b)이 접속되어 있다. 이들 표면측 세정액 공급 배관(13a) 및 이면측 세정액 공급 배관(13b)의 타단은 공통의 세정액 공급원(12)에 접속되어 있다. 그리고, 세정액 공급원(12)으로부터 표면측 세정액 공급 배관(13a)을 통해 표면측 세정액 노즐(11a)에서 웨이퍼(W)의 표면 중심 부근에 세정액이 공급되고, 이면측 세정액 공급 배관(13b)을 통해 이면측 세정액 노즐(11b)에서 웨이퍼(W)의 이면에 세정액이 공급된다. 표면측 세정액 공급 배관(13a) 및 이면측 세정액 공급 배관(13b)에는 각각 밸브(14a, 14b)가 설치되어 있다. 세정액으로서는 순수나 약액 등을 이용할 수 있다.
세정 기구(20)는, 웨이퍼(W)의 주연부 및 단부면을 세정하기 위한 브러시(21)와, 브러시(21)를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지 부재(22)와, 브러시(21)를 회동시키기 위한 회동 아암(25)과, 회동 아암(25)의 회동축이 되는 회동 샤프트를 내장하는 샤프트부(26)와, 회동 샤프트를 회전시켜 회동 아암(25)을 회동시키는 회동 기구 및 회동 아암(25)을 승강시키는 승강 기구를 내장하는 회동·승강부(27)를 구비하고 있다. 브러시(21)는 그 아래쪽에서 브러시 지지 부재(23)에 의해 지지되어 있다.
도 3은 세정 기구를 보다 상세히 도시하는 단면도이다. 회전 지지 부재(22)는 수직 방향으로 연장되는 원통형으로 이루어지고, 그 하단부 중앙에 브러시 부착부(24)가 마련되어 있다. 이 브러시 부착부(24)에는 브러시(21)의 중앙에서 수직 방향으로 연장되는 브러시 지지축(21a)이 부착되어 있다. 브러시 지지축(21a)의 하단은 브러시 지지 부재(23)의 중앙에 고정되어 있다. 브러시 지지축(21a)은 브러시 부착부(24)에 대하여 착탈이 가능하게 되어 있다.
회동 아암(25)은 수평으로 연장되는 각이진 통형을 이루며, 그 선단 부분에 회전 지지 부재(22)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 즉, 회전 지지 부재(22)는 회동 아암(25)에 부착된 1쌍의 베어링(31a, 31b)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전 지지 부재(22)의 중앙부에는 풀리(32)가 바깥끼움되어 있고, 이 풀리(32)에 벨트(33)가 감겨져 있다. 이 벨트(33)는 회동 아암(25)의 내부 공간에서 수평하게 연장되어 있다. 또한, 회동 아암(25)의 내부에는, 그 바닥판에 고정되도록 브러시 회전용 모터(34)가 설치되어 있고, 브러시 회전용 모터(34)의 회전축(34a)에는 풀리(35)가 부착되어 있으며, 상기 벨트(33)는 풀리(35)에 감겨져 있다. 따라서, 모터(34)를 구동시킴으로써 회전 지지 부재(22)가 벨트(33)를 통해 회전되고, 이에 동반하여 브러시(21)가 회전된다.
회동 아암(25)의 기단 부분에는, 수직하게 연장되는 회동 샤프트(38)가 회동 아암(25) 내의 위아래에 설치된 1쌍의 고정 부재(39)에 의해 고정되어 있다. 회동 샤프트(38)는 샤프트부(26)를 통과하여 회동·승강부(27)까지 연장되어 있다.
회동·승강부(27)는, 샤프트부(26)의 아래쪽으로 연속해 있는 케이스(41)와, 그 내부에 마련된 회동 기구(42) 및 승강 기구(45)를 구비하고 있다. 회동 기구(42)는 회동용 모터(43)를 갖고 있으며, 그 회전축이 회동 샤프트(38)의 하단에 접속되어 있어, 회동용 모터(43)를 회전 구동하는 것에 의해, 회동 샤프트(38)에 고정된 회동 아암(25)이 회동하도록 되어 있다. 또한, 승강 기구(45)는, 회동 샤프트(38)를 베어링(47)을 통해 회전 가능하게 지지하는 지지 부재(46)와, 케이스(41)의 바닥판으로부터 수직 상향으로 연장되며 지지 부재(46)가 나사 결합하는 볼나사(48)와, 케이스(41)의 바닥판에 고정되고 볼나사(48)를 회전시키는 승강용 모터(49)와, 케이스(41) 내에 수직으로 설치되며 지지 부재(46)를 가이드하는 가이드 부재(50)를 구비하고 있다. 즉, 승강 기구(45)는 볼나사 기구에 의해서 회동 샤프트(38)를 승강시키고, 이에 동반하여 회동 아암(25)을 승강시키도록 되어 있다. 그리고, 회동 기구(42)에 의해 회동 아암(25)을 회동시키고, 승강 기구(45)에 의해 회동 아암(25)을 승강시킴으로써, 브러시(21)를 웨이퍼(W)의 주연부에 바람직한 압박력으로 밀어붙이도록 되어 있다. 즉, 회동 기구(42) 및 승강 기구(45)는 브러시(21)의 압박 기구로서 기능한다.
도 4는 브러시(21)를 확대하여 도시하는 단면도이다. 브러시(21)는, 원통형으로 이루어진 소직경의 단부면 세정부(21b)와, 단부면 세정부(21b)의 아래쪽에 일체적으로 마련된 원통형으로 이루어진 대직경의 주연부 세정부(21c)를 갖고 있다. 즉, 단부면 세정부(21b)의 둘레면이 웨이퍼(W)의 단부면에 접촉하여 웨이퍼(W)의 단부면이 세정되고, 주연부 세정부(21c)의 상면이 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 접촉하여 웨이퍼(W)의 이면 주연부가 세정된다.
주연부 세정부(21c)는 직경 방향으로 세정력 분포가 형성되도록 직경 방향을 따라서 상태가 변화되어 있는 상태 변화 부분을 갖는다. 도 4의 예에서는, 주연부 세정부(21c) 전체가 스폰지형 수지로 이루어지고, 직경 방향 내측으로 갈수록 높이가 높아지도록 구성된 상태 변화 부분(52)이며, 이에 의해 웨이퍼(W)의 단부면측으로 갈수록 세정력을 상승시킬 수 있다.
또한, 브러시(21)로서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 주연부 세정부(21c)가 직경 방향으로 높이는 동일하지만, 내측으로 갈수록 딱딱해지거나 혹은 재질이 변화되도록 상태 변화 부분(52)을 구성할 수도 있으며, 이에 의해 웨이퍼(W)의 단부면측으로 갈수록 세정력을 상승시킬 수 있다.
또한, 브러시(21)로서, 주연부 세정부(21c)가 직경 방향으로 형상이 다른, 예컨대 도 6에 도시하는 바와 같이, 내측으로 갈수록 표면의 돌기(53)의 수가 많아지도록 상태 변화 부분(52)을 형성하여도 좋으며, 이 경우에도 웨이퍼(W)의 단부면측으로 갈수록 세정력을 상승시킬 수 있다.
또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상태 변화 부분(52)은, 직경 방향을 따라서 복수의 브러시 영역[여기서는 3개의 브러시 영역(54a, 54b, 54c)]으로 분할되고, 예컨대 이들의 높이를 다르게 하더라도 좋다. 물론, 복수의 브러시 영역은 다른 상태, 예컨대 형상, 경도, 재질 등을 다르게 하더라도 좋다. 또한, 높이, 형상, 경도 및 재질 중 2개 이상을 다르게 하더라도 좋다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 상태 변화 부분(52)을 칫솔과 같이 털의 집합체(55)로 구성하고, 직경 방향을 따라서 털의 높이[도 8(a)]나, 털의 밀도[도 8(b)]를 다르게 하더라도 좋다. 또한, 직경 방향을 따라서 털의 굵기나 털의 재질을 다르게 하는 것도 가능하다.
또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 주연부 세정부(21c)를 둘레 방향을 따라서 복수의 브러시부(56)로 분할하고, 인접하는 브러시부들 간에 상태를 다르게 하여, 이들 복수의 브러시부(56) 중 적어도 하나를 상기 상태 변화 부분(52)으로서 기능하게 하는 것도 가능하다. 예컨대, 이 도면에 도시하는 바와 같이, 스폰지형 수지(57)로 이루어지는 브러시부(56)와 칫솔과 같은 털의 집합체(58)로 이루어지는 브러시부(56)를 교대로 배열하고, 예컨대 스폰지형 수지(57)로 이루어지는 브러시부(56)의 일부 또는 전부를 상태 변화 부분(52)으로서 기능하게 할 수 있다. 물 론, 털의 집합체(58)로 이루어지는 브러시부(56)의 일부 또는 전부를 상태 변화 부분(52)으로서 기능하게 하는 것도 가능하다.
또한, 도 10에 도시하는 바와 같이, 브러시부(56)를 전부 스폰지형 수지로 하고, 높이, 형상, 경도 및 재질 중 적어도 하나가 다른 제1 수지(57a)와 제2 수지(57b)를 교대로 배치하여, 예컨대 제1 수지(57a)를 배치한 브러시부(56)의 일부 또는 전부를 상태 변화 부분(52)으로서 기능하게 할 수 있다. 물론, 제2 수지(57b)를 배치한 브러시부(56)의 일부 또는 전부를 상태 변화 부분(52)로서 기능하게 하는 것도 가능하다.
브러시(21)는 브러시 지지 부재(23)에 접착제로 접착시킬 수 있으며, 도 7∼10에 도시하는 예와 같이, 브러시(21)의 주연부 세정부(21c)가 복수의 부분으로 분할되어 있는 경우에는, 이들 분할된 것을 브러시 지지 부재(23)에 접착제로 직접 접착하도록 할 수 있다. 브러시(21)의 브러시 지지 부재(23)에 대한 부착 방법은, 접착 외에, 용착, 용접, 압입 등의 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.
한편, 브러시(21)의 단부면 세정부(21b)는 스폰지형 수지로 구성된다.
브러시(21)의 단부면 세정부(21b) 및 주연부 세정부(21c)에 사용되는 스폰지형의 수지로서는, 바람직하게는 폴리비닐알코올(PVA)을 이용할 수 있다. 브러시(21)에 적용할 수 있는 다른 수지로서는, 폴리에틸렌(PE)을 들 수 있다. 또한, 주연부 세정부(21c)에 이용한 칫솔형의 털의 집합체를 구성하는 수지로서는, 바람직하게는 폴리프로필렌(PP)을 이용할 수 있다. 브러시 지지 부재(23)도 수지로 구성하는 것이 바람직하며, 브러시(21)의 변형을 막는 역할을 담당하게 한다는 관점 에서 경질 수지, 예컨대 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC) 등이 바람직하다.
제어부(30)는, 도 11의 블럭도에 도시하는 바와 같이, 컨트롤러(61)와 사용자 인터페이스(62)와 기억부(63)를 구비하고 있다. 컨트롤러(61)는, 웨이퍼 세정 장치(1)의 각 구성부, 예컨대 모터(4), 브러시 회전용 모터(34), 회동용 모터(43), 승강용 모터(49) 등을 제어한다. 또한, 사용자 인터페이스(62)는 컨트롤러(61)에 접속되며, 작업자가 웨이퍼 세정 장치(1)를 관리하기 위해서 커맨드 등의 입력 조작을 행하는 키보드나, 웨이퍼 세정 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어진다. 또한, 기억부(63)도 컨트롤러(61)에 접속되며, 그 속에 웨이퍼 세정 장치(1)의 각 구성부의 제어 대상을 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 웨이퍼 세정 장치(1)에 소정의 처리를 하게 하기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장되어 있다. 처리 레시피는 기억부(63) 속의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 하드디스크와 같은 고정적인 것이어도 좋고, CDROM, DVD, 플래시 메모리 등의 휴대형의 것이어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용회선을 통해 레시피를 적절하게 전송시키도록 하더라도 좋다. 그리고, 컨트롤러(61)는, 필요에 따라서, 사용자 인터페이스(62)로부터의 지시 등에 의해 임의의 처리 레시피를 기억부(63)로부터 불러내어 실행시킴으로써, 컨트롤러(61)의 제어 하에서, 소정의 처리가 행해진다.
이어서, 이러한 웨이퍼 세정 장치(1)에 의해 웨이퍼(W)의 세정 처리를 행하는 처리 동작에 관해서 설명한다.
우선, 소정의 브러시(21)를 회전 지지 부재(22)에 부착한다. 그리고, 브러시(21)를 웨이퍼(W)의 외측으로 후퇴시킨 상태에서 챔버(2)에 웨이퍼(W)를 반입하고, 스핀 척(3)에 웨이퍼(W)를 유지시킨다. 브러시(21)가 후퇴 위치에 있을 때에는, 브러시(21)의 건조 방지를 위해, 브러시(21)에 대하여 세정액이 공급된다. 이 상태에서, 모터(4)를 구동시켜 스핀 척(3)과 함께 웨이퍼(W)를 소정의 회전수로 회전시키고, 세정액 노즐(11)로부터 세정액을 공급하면서, 브러시 회전용 모터(34)에 의해 브러시 지지 부재(22)와 함께 브러시(21)를 회전시킨다.
이어서, 회동 기구(42)에 의해 회동 아암(25)을 스핀 척(3) 상의 웨이퍼(W)를 향해 회동시켜 브러시(21)의 소직경부(21b)의 외주를 웨이퍼(W)의 단부면에 소정의 압박력으로 밀어붙이고, 승강 기구(45)에 의해 회동 아암(25)의 높이를 조절하여 브러시(21)의 대직경부(21c)의 상면을 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 소정의 압박력으로 밀어붙여, 브러시 세정을 시작한다.
이 경우에, 웨이퍼(W)의 형상 및 부착물의 부착 상태 등을 고려하여 브러시(21)로서 적절한 것을 이용한다. 즉, 웨이퍼(W)의 주연부에 있어서는, 웨이퍼(W)의 형상이나 부착 상황이 직경 방향으로 달라서, 웨이퍼(W)의 주연부의 직경 방향을 따라서 세정력을 조정할 필요가 있다. 이 때문에, 주연부 세정부(21c)는 직경 방향으로 세정력 분포가 형성되도록 직경 방향을 따라서 상태가 변화되어 있는 상태 변화 부분을 두어, 웨이퍼(W) 주연부에 있어서 그 직경 방향의 세정력을 조정한다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 주연부에는 도 12에 도시하는 바와 같이 사면(B)이 형성되어 있고, 이 부분의 이면측에서는 단부면측으로 갈수록 상승하도록 경사 지고 있으므로, 웨이퍼(W)의 이면 주연부의 세정에 있어서 그 단부면 근방에서는 브러시(21)의 압력이 가해지기 어렵다. 이 때문에, 주연부 세정부(21c)의 직경 방향 내측, 즉 웨이퍼(W)의 단부면측으로 갈수록 세정력이 높아지도록 주연부 세정부(21c)의 상태를 변화시키는 것이 유효하다.
도 4에 도시하는 예에서는, 주연부 세정부(21c)의 전체를 스폰지형 수지로 구성하고, 직경 방향 내측으로 갈수록 높이가 높아지도록 하여, 전체를 상태 변화 부분(52)으로 했기 때문에, 브러시(21)의 압력이 가해지기 어려워 세정하기 어려운 상황에 있는 사면 부분의 세정력을 상승시켜 웨이퍼(W) 이면 주연부를 효과적으로 세정할 수 있다. 또한, 주연부 세정부(21c)의 일부가 상태 변화 부분(52)이어도 좋다.
도 5에 도시하는 예에서는, 주연부 세정부(21c)가 직경 방향으로 높이는 동일하지만, 내측으로 갈수록 딱딱해지거나 혹은 재질이 변화되도록 하여, 전체를 상태 변화 부분(52)으로 했기 때문에, 마찬가지로, 세정하기 어려운 상황에 있는 사면 부분의 세정력을 상승시켜 효과적으로 세정을 행할 수 있다. 또한, 이 경우에도, 주연부 세정부(21c)의 일부가 상태 변화 부분(52)이어도 좋다.
도 6에 도시하는 예에서는, 주연부 세정부(21c)를 직경 방향으로 형상이 다른, 구체적으로는 내측으로 갈수록 표면의 돌기(53)의 수가 많아지도록 하여, 전체를 상태 변화 부분(52)으로 했기 때문에, 이 경우에도, 세정하기 어려운 상황에 있는 사면 부분의 세정력을 상승시켜 효과적으로 세정을 행할 수 있다. 이 경우에도, 주연부 세정부(21c)의 일부가 상태 변화 부분(52)이어도 좋다.
도 7의 예에서는, 주연부 세정부(21c)의 직경 방향을 따라서 복수(도면에서는 3개)의 브러시 영역(54a, 54b, 54c)으로 분할하고, 예컨대 이들의 높이를 다르게 하여 상태 변화 부분(52)을 형성했기 때문에, 세정하기 어려운 상황에 있 사면 부분의 세정력을 상승시켜 효과적으로 세정을 행할 수 있다. 복수의 브러시 영역의 높이를 바꾸는 것 외에, 다른 상태, 예컨대 형상, 경도, 재질 등을 다르게 하더라도, 또한 높이, 형상, 경도 및 재질 중 2개 이상을 다르게 하더라도, 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 분할함으로써, 이들 분할 부분을 브러시 지지 부재(23)에 접착하면 되므로, 세밀한 가공이 곤란한 스폰지형 수지를 세밀하게 가공하지 않고도 원하는 형상을 얻을 수 있다. 이 경우에는, 상태 변화 부분(52)은 주연부 세정부(21c)의 일부이어도 좋고, 주연부 세정부(21c)의 전부이어도 좋다.
도 8의 예에서는, 칫솔과 같은 털의 집합체(55)로 상태 변화 부분(52)을 구성하고, 직경 방향을 따라서 털의 높이[도 8(a)]나 털의 밀도[도 8(b)]를 다르게 했기 때문에, 구체적으로는 (a)의 경우에는 내측으로 갈수록 털의 높이가 높아지도록 하고, (b)의 경우에는 내측으로 갈수록 털의 밀도가 높아지도록 했기 때문에, 역시 세정하기 어려운 상황에 있는 사면 부분의 세정력을 상승시켜 효과적으로 세정을 행할 수 있다. 이 경우에도, 상태 변화 부분(52)은 주연부 세정부(21c)의 일부이어도 좋고, 주연부 세정부(21c)의 전부이어도 좋다. 또한, 직경 방향을 따라서 털의 굵기나 털의 재질을 다르게 하여도 직경 방향으로 세정력을 다르게 할 수 있어, 효과적인 세정을 실현할 수 있다.
도 9의 예에서는, 주연부 세정부(21c)를 둘레 방향을 따라서 복수의 브러시부(56)로 분할하고, 인접하는 브러시부들 간에 상태를 다르게 하여, 이들 복수의 브러시부(56) 중 적어도 하나를 상기 상태 변화 부분(52)로서 기능시키도록 하고 있으므로, 구체적으로는 스폰지형 수지(57)로 이루어지는 브러시부(56)와 칫솔과 같은 털의 집합체(58)로 이루어지는 브러시부(56)를 교대로 배열하고, 예컨대 스폰지형 수지(57)로 이루어지는 브러시부(56)를 상태 변화 부분(52)로서 기능시키도록 했기 때문에, 상태 변화 부분(52)의 기능에 의해, 예컨대 세정하기 어려운 상황에 있는 사면 부분의 세정력을 상승시켜 효과적으로 세정을 행할 수 있다. 또한, 이와 같이 형태 및 재질이 서로 다른 브러시부(56)를 둘레 방향으로 교대로 배치했기 때문에, 웨이퍼(W)의 피세정 부분에 이들이 교대로 닿아, 주연부 전체의 세정력을 상승시킬 수 있다.
도 10의 예에서는, 마찬가지로 주연부 세정부(21c)를 둘레 방향을 따라서 복수의 브러시부(56)로 분할하고, 브러시부(56)를 전부 스폰지형 수지로 하여, 높이, 형상, 경도 및 재질 중 적어도 하나가 다른 제1 수지(57a)와 제2 수지(57b)를 교대로 배치하며, 어느 한 쪽, 예컨대 제1 수지(57a)를 배치한 브러시부(56)를 상태 변화 부분(52)로서 기능하게 했기 때문에, 이 부분에 의해, 예컨대 세정하기 어려운 상황에 있는 사면 부분의 세정력을 상승시켜 효과적으로 세정을 행할 수 있다. 또한, 이와 같이 높이, 형상, 경도 및 재질 중 적어도 하나가 다른 제1 수지(57a)와 제2 수지(57b)를 둘레 방향으로 교대로 배치했기 때문에, 웨이퍼(W)의 피세정 부분에 이들이 교대로 닿아, 주연부 전체의 세정력을 상승시킬 수 있다.
상기 도 9, 도 10의 예와 같이 복수의 브러시부(56)로 분할하는 경우에는, 여러 가지 재질 및 형상의 작은 파트를 복수 만들어, 이것을 브러시 지지 부재(23)에 접착하면 되기 때문에 제작이 용이하다.
한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지로 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 상부를 단부면 세정부로 하고, 하부를 주연부 세정부로 한 브러시를 이용하여 웨이퍼의 단부면과 이면 주연부를 세정하는 예를 나타냈지만, 도 13에 도시하는 바와 같이, 상부를 주연부 세정부(21c')로 하고, 하부를 단부면 세정부(21b')로 한 브러시(21')를 이용하여, 웨이퍼 단부면과 표면 주연부를 세정하도록 하는 것도 가능하다.
또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 원판형의 브러시(21")를 이용하여, (a)에 도시하는 바와 같이 그 상면으로 웨이퍼(W)의 이면 주연부를 세정하도록 하여도 좋고, (b)에 도시하는 바와 같이 그 하면으로 웨이퍼(W)의 이면 세정부를 세정하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼의 사면을 효과적으로 세정할 수 있도록 세정력 분포를 형성하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 주연부의 직경 방향에 있어서 요구되는 세정력 분포에 따라서 여러 가지의 상태 분포를 취할 수 있다.
또한, 브러시의 형태는 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 필요에 따라서 다른 여러 가지 형태를 취할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼의 단부면 및 이면 주연부를 세정하는 세 정 기구만을 설명했지만, 웨이퍼의 표면을 세정하는 적절한 세정 기구를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 상기 실시형태의 장치에 한정되지 않고, 웨이퍼의 표면/이면을 세정하는 세정 장치 또는 웨이퍼의 이면을 세정하는 장치에 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 적용한 경우에 관해서 나타냈지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 액정 표시 장치용 유리 기판으로 대표되는 플랫 패널 표시 장치용 기판 등, 다른 기판에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치의 내부를 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구를 보다 상세히 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구의 브러시 및 브러시 지지 부재의 일례를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구의 브러시 및 브러시 지지 부재의 다른 예를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구의 브러시 및 브러시 지지 부재의 다른 예를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구의 브러시 및 브러시 지지 부재의 다른 예를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구의 브러시 및 브러시 지지 부재의 다른 예를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구의 브러시 및 브러시 지지 부재의 다른 예를 확대하여 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 세정 기구 의 브러시 및 브러시 지지 부재의 또 다른 예를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 설치된 제어부의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 12는 기판으로서 이용하는 웨이퍼의 사면을 확대하여 도시하는 모식도이다.
도 13은 브러시의 다른 구성예를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 14는 브러시의 다른 구성예를 확대하여 도시하는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 웨이퍼 세정 장치(기판 세정 장치)
2 : 챔버
3 : 스핀 척
4 : 모터
5 : 컵
6 : 배기·배액관
7 : 반입출구
10 : 세정액 공급 기구
11 : 세정액 노즐
12 : 세정액 공급원
20 : 세정 기구
21, 21', 21" : 브러시
21a : 브러시 지지축
21b, 21b' : 단부면 세정부
21c, 21c' : 주연부 세정부
22 : 회전 지지 부재
23 : 브러시 지지 부재
25 : 회동 아암
26 : 샤프트부
27 : 회동·승강부
30 : 제어부
61 : 컨트롤러
W : 반도체 웨이퍼(기판)

Claims (9)

  1. 기판의 주연부를 브러시 세정하는 기판 세정 장치로서,
    기판을 회전 가능하게 유지하는 기판 유지 기구와,
    상기 기판 유지 기구에 유지되어 있는 기판을 회전시키는 기판 회전 기구와,
    상기 기판 유지 기구에 유지되어 있는 기판에 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구와,
    세정시에 기판의 주연부에 접촉하는 주연부 세정부를 갖는 브러시와, 상기 주연부 세정부를 기판의 주연부에 밀어붙이는 압박 기구를 갖는 세정 기구
    를 포함하고,
    상기 주연부 세정부는, 직경 방향으로 세정력 분포가 형성되도록 직경 방향을 따라서 상태가 변화되어 있는 상태 변화 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상태 변화 부분은, 직경 방향을 따라서 높이, 형상, 경도 및 재질 중 하나 이상이 변화되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상태 변화 부분은, 직경 방향을 따라서 복수의 부분으로 분할되어 있고, 인접하는 부분들 간에 높이, 형상, 경도 및 재질 중 하나 이상이 다른 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정 기구는, 상기 브러시를 회전시키는 브러시 회전 기구를 더 구비하고, 이 브러시 회전 기구에 의해 상기 브러시를 회전시키면서 상기 압박 기구에 의해 상기 주연부 세정부를 기판의 주연부에 밀어붙여 기판의 주연부를 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주연부 세정부는, 둘레 방향을 따라서 복수의 브러시부로 분할되어 있고, 인접하는 브러시부들 간에 상태가 다르며, 이들 복수의 브러시부 중 하나 이상이 상기 상태 변화 부분인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주연부 세정부는, 브러시 지지 부재에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 브러시는, 상기 주연부 세정부와 동축으로 그리고 일체적으로 마련되며 기판의 단부면에 접촉하는 단부면 세정부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단부면 세정부는, 스폰지형 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 압박 기구는, 상기 단부면 세정부를 기판 단부면에 밀어붙이는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
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