KR20160143212A - 브러쉬 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브러쉬 세정 장치에 관한 것으로, 원형 디스크 형상의 기판이 자전하도록 상기 기판을 제1회전방향으로 회전시키는 2개 이상의 구동 지지체와; 원기둥 형태로 형성되어 상기 기판의 판면에 접촉한 상태로 제2회전방향으로 회전하면서 접촉 방식으로 상기 기판의 판면을 세정하는 세정 브러쉬와; 상기 기판의 가장자리에 접촉하면서 상기 기판의 회전에 의하여 회전 구동되되, 상기 세정 브러쉬가 상기 기판을 밀어내는 제1방향과 마주보는 제1영역에 배치되는 감지 지지체를; 포함하여 구성되어, 감지 지지체는 기판의 가장자리에 의해 밀리는 힘이 작용한 상태로 마찰 접촉하므로, 기판의 회전과 감지 지지체의 회전이 서로 헛돌지 않고 맞물린 상태로 회전하여 기판의 회전수를 보다 정확하게 측정할 수 있는 브러쉬 세정 장치를 제공한다.

Description

브러쉬 세정 장치 {BRUSH CLEANING APPARATUS}

본 발명은 브러쉬 세정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 원형 디스크 형상의 기판을 스핀 회전하면서 기판의 표면에 브러쉬를 회전시키면서 세정함에 있어서, 디스크의 스핀 회전수를 정확하게 측정할 수 있는 브러쉬 세정 장치에 관한 것이다.

디스플레이 장치에 사용되는 기판이나 반도체 소자의 제작에 사용되는 웨이퍼(이하, 이들을 '기판'이라고 통칭함)를 처리한 이후에, 처리 공정 중에 표면에 묻은 이물질을 제거하는 세정 공정이 이루어진다.

도1은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에 연마 공정에서 묻은 이물질을 제거하는 종래의 기판 세정 장치(1)를 도시한 것이다. 종래의 기판 세정 장치(1)는 기판 이송부에 의하여 기판(W)을 구동 지지체(10)의 접촉부(15)에 위치시킨 상태에서, 구동 지지체(10)의 접촉부(15)를 회전시키는 것에 의하여 구동 지지체(10)와의 마찰에 의하여 기판(W)을 자전(r1)시킨다.

이 때, 기판(W)은 3개의 구동 지지체(10)에 의하여 지지되면서 회전 구동되고, 동시에 1개의 감지 지지체(20)에 의해 지지된다. 감지 지지체(20)는 기판(W)에 접촉한 상태로 지지하지만, 기판(W)을 회전 구동시키는 것이 아니라 기판(W)의 회전에 따라 마찰에 의해 맞물려 회전하고, 감지 지지체(20)의 회전수를 감지하여, 이로부터 기판(W)의 회전수를 감지한다.

이와 동시에, 세정 브러쉬(30)는 구동부에 의하여 회전(30r)하면서 기판(W)의 판면과 접촉하여, 기판(W)의 표면에 묻어있는 이물질을 제거한다. 이 때, 세정 브러쉬(30)나 기판(W)에 세정액 성분을 함유한 약액(당업계에서 '케미칼'이라고 불리기도 함)을 도포하여, 기판(W)의 판면으로부터 이물질의 제거 효율을 높인다.

그러나, 종래의 브러쉬 세정 장치(1)는 구동 지지체(10) 및 감지 지지체(20)가 임의로 배치되어, 감지 지지체(20)와 기판(W)의 가장자리의 마찰이 충분히 확보되지 않아, 감지 지지체(20)와 기판(W)이 서로 맞물려 회전하지 못하게 되어, 감지 지지체(20)가 기판(W)의 회전수를 정확하게 감지하지 못하는 오류가 발생되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원형 디스크 형상의 기판을 자전시키면서 기판의 표면을 브러쉬로 접촉 세정하는 동안에, 기판의 회전수를 정확하게 측정할 수 있는 브러쉬 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 회전하는 브러쉬에 기판의 회전수를 정확히 감지하여 기판의 세정 종료 시점을 예정된 시점에 정확히 마칠 수 있으면서 세정 효율도 높이는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 원형 디스크 형상의 기판이 자전하도록 상기 기판을 제1회전방향으로 회전시키는 2개 이상의 구동 지지체와; 원기둥 형태로 형성되어 상기 기판의 판면에 접촉한 상태로 제2회전방향으로 회전하면서 접촉 방식으로 상기 기판의 판면을 세정하는 세정 브러쉬와; 상기 기판의 가장자리에 접촉하면서 상기 기판의 회전에 의하여 회전 구동되되, 상기 세정 브러쉬가 상기 기판을 밀어내는 제1방향과 마주보는 제1영역에 배치되는 감지 지지체를; 포함하여 구성되어, 상기 기판 지지체와 상기 기판의 마찰력을 확보하는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치를 제공한다.

이는, 세정 브러쉬의 회전에 의하여 기판을 제1방향으로 밀어내는 힘이 브러쉬 세정 공정 중에 지속적으로 작용하므로, 세정 브러쉬에 의하여 제1방향으로 밀린 기판의 이동 방향에 마주보는 제1영역에 감지 지지체가 배치됨에 따라, 기판의 가장자리와 감지 지지체와의 보다 높은 마찰 특성을 확보하기 위함이다.

이를 통해, 감지 지지체는 기판의 가장자리에 의해 밀리는 힘이 작용한 상태로 마찰 접촉하므로, 기판의 회전과 감지 지지체의 회전이 서로 헛돌지 않고 맞물린 상태로 회전하여 기판의 회전수를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

무엇보다도, 상기 감지 지지체는 상기 제1영역 중에 상기 기판의 회전에 따른 원주 방향 성분이 상기 제1방향과 반대 방향 성분을 갖는 제A영역에 배치되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 기판의 제2회전방향으로의 방향이 세정 브러쉬의 제1방향으로의 회전 방향과 반대가 되어, 기판과 세정 브러쉬 사이의 마찰력이 극대화되므로, 이에 의하여 세정 브러쉬에 의하여 제1방향으로 밀리는 힘이 극대화되면서, 기판 가장자리와 감지 지지체 사이의 마찰력을 극대화할 수 있다.

이와 같은 특성은 세정 브러쉬가 양단 지지된 상태로 회전 구동하는 경우에 비하여, 외팔보 형태로 지지되어 회전 구동되는 경우에 보다 극대화된다.

한편, 상기 세정 브러쉬는 상기 기판의 일측에 치우쳐 배치될 수도 있지만, 기판의 중심을 가로질러 배치되는 것이 보다 넓은 면적과 접촉한다는 점에서 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 세정 브러쉬의 회전에 의하여 기판을 제1방향으로 밀어내는 힘에 의해, 기판의 가장자리와 감지 지지체와의 보다 높은 마찰력으로 접촉함에 따라, 기판의 회전과 감지 지지체의 회전이 서로 헛돌지 않고 맞물린 상태로 회전하여 기판의 회전수를 보다 정확하게 측정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명은, 기판의 회전에 따른 각속도가 세정 브러쉬의 제1방향과 반대인 경우에 기판과 세정 브러쉬 사이의 마찰력이 극대화되고, 이에 따라 세정 브러쉬에 의하여 기판을 밀어내는 힘이 최대로 되므로, 상기 감지 지지체는 상기 제1영역 중에 상기 기판의 각속도 성분이 세정 브러쉬의 제1회전 방향과 반대인 제A영역에 배치되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 세정 브러쉬에 의하여 제1방향으로 밀리는 힘이 극대화되면서, 기판 가장자리와 감지 지지체 사이의 마찰력을 극대화하여, 별도의 설비를 부가하지 않고서도 기판과 감지 지지체가 서로 헛돌지 않고 정확하게 맞물려 회전할 수 있게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도1은 종래의 브러쉬 세정 장치의 구성을 도시한 평면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브러쉬 세정 장치의 구성을 도시한 사시도,
도3은 도2의 평면도,
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 브러쉬 세정 장치의 구성을 도시한 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 브러쉬 세정 장치(100)를 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 브러쉬 세정 장치(100)는 원형 디스크 형상의 기판(W)이 자전(r1)하도록 기판(W)을 회전 구동하는 구동 지지체(110)와, 기판(W)과 맞물려 회전 구동되면서 회전수가 카운트되는 감지 지지체(120)와, 기판(W)의 표면과 접촉한 상태로 회전하면서 기판(W)의 표면을 접촉 세정하는 세정 브러쉬(130)로 구성된다.

상기 구동 지지체(110)는 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 2개 이상(도면에는 3개로 예시됨)으로 배치되어 기판(W)의 가장자리와 접촉부(115)에서 접촉한 상태로 구동 모터에 의해 회전 구동(10d)되어, 원형 기판(W)을 회전(r1)시킨다. 도면에 도시된 기판 지지체(110)는 기판의 저면이 개방되어 브러쉬 세정이 가능한 상태로 기판(W)을 회전 구동하지만, 본 발명에 따른 기판 지지체는 도면에 도시된 형태에 국한되지 않으며 기판(W)의 저면이나 측면을 고정시킨 상태에서 회전시키는 형태를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 기판 지지체는 기판의 저면이 개방되지 않은 형태도 포함한다.

구동 지지체(110)는 시계 방향과 반시계 방향 중 어느 방향으로 회전할 수 있지만, 다수의 구동 지지체(110)는 모두 동일한 방향으로 회전(110r)한다. 구동 지지체(110)의 회전 방향에 따라, 구동 지지체(110)의 접촉부(115)와 맞닿는 원형 기판(W)도 함께 회전(r1)한다.

도3에 예시된 구성에서는, 평면도를 기준으로 구동 지지체(110)가 반시계 방향으로 회전(110r)함에 따라, 구동 지지체(110)의 접촉부(115)와 접촉하고 있는 원형 기판(W)은 시계 방향으로 회전(r1)하고, 이에 의해 원형 기판(W)의 가장자리에서의 각속도는 WF1, WF2, WF3, WF4, WF5, WF6, WF7, WF8의 순서로 지속적으로 방향이 변동하게 된다. 즉, 원형 기판(W)의 회전에 따라 원형 기판(W)의 가장자리에서의 각속도 벡터(vector)는 지속적으로 변동하게 된다.

상기 세정 브러쉬(130)는 원기둥 형태로 형성되고 외주면에 다수의 돌기가 형성되며, 구동 모터(M)로부터 회전축을 통해 연결되어 구동 모터(M)에 의해 회전 구동된다. 도면에 도시되지 않았지만, 세정 브러쉬(110)는 기판(W)이 기판 지지체(10)로 공급될 때에는 상하 방향으로 이동하여 기판(W)의 이동 경로를 터주고, 기판(W)이 기판 지지체(10)에 안착되어 회전 구동할 수 있는 상태가 되면 상하 반대 방향으로 이동하여 기판(W)의 상,하측 판면에 접촉한 상태가 된다. 그리고, 구동 모터(M)에 의해 회전 구동됨으로써, 기판(W)의 판면을 접촉 세정한다.

세정 브러쉬(130)는 기판(W)의 중심을 지나는 형태로 배열되어, 기판(W)과의 접촉 면적이 커짐으로써, 기판(W)이 자전하면서 기판(W)의 전체 표면이 세정 브러쉬(130)에 의해 접촉 세정된다. 세정 브러쉬(110)는 정방향 및 역방향 중 어느 방향으로 회전할 수 있게 설치된다.

도면에 생략되어 있지만, 세정 브러쉬(130)나 기판(W)의 표면 중 어느 하나 이상에서는 세정액이나 헹굼액이 공급되므로, 물을 머금는 재질(예를 들어, 스펀지)로 형성된 세정 브러쉬(130)는 물을 머금은 상태로 기판(W)의 표면을 회전 방향(130r)으로 밀어내는 힘이 크게 작용한다.

예를 들어, 도3에 예시된 바와 같이, 세정 브러쉬(130)가 기판(W)에 접촉한 상태로 반시계 방향으로 회전(130r)하면, 세정 브러쉬(130)에 의하여 기판(W)은 130F로 표시된 방향(도3을 기준으로 상측 방향)으로 밀어내는 힘이 작용하게 된다.

세정 브러쉬(130)은 양단 지지된 상태로 회전 구동될 수도 있지만, 다른 구성 요소와의 간섭으로부터 자유롭기 위하여 외팔보 형태로 지지된 상태로 회전 구동된다. 세정 브러쉬(130)가 외팔보 형태로 지지되어 회전 구동되면, 세정 브러쉬(130)에 의하여 기판(W)을 밀어내는 힘의 편차가 커지는 단점이 생긴다.

상기 감지 지지체(120)는 구동 지지체(120)와 유사한 구조로 형성된다. 다만, 감지 지지체(120)는 구동 모터에 의해 회전 구동되지 않고, 접촉부(125)가 기판(W)의 가장자리에 맞물린 접촉한 상태를 유지하여, 세정 공정 중에 기판(W)의 자전에 따라 함께 회전한다.

여기서, 감지 지지체(120)는 세정 브러쉬(130)에 의하여 기판(W)을 밀어내는 제1방향(130F가 향하는 방향)과 마주보는 제1영역(I)에 배치된다. 이에 의하여, 기판(W)의 세정을 위하여 세정 브러쉬(130)가 밀어내는 힘(130F)에 의해 기판(W)이 130F로 표시된 방향으로 밀려 이동하는 힘에 의하여, 감지 지지체(120)는 기판(W)의 가장자리와 보다 밀착한 상태를 유지하게 된다.

즉, 제1영역(I)에 배치되는 감지 지지체(120)는 세정 브러쉬(130)의 회전에 의하여 기판(W)이 제1방향으로 밀어내는 힘(130F)이 브러쉬 세정 공정 중에 지속적으로 작용하므로, 세정 브러쉬(130)에 의하여 기판(W)이 제1방향으로 밀려 이동하는 힘에 의해, 기판(w)의 가장자리와 감지 지지체(120)의 접촉부(125)가 보다 높은 마찰력이 작용하는 상태로 유지된다. 이를 통해, 감지 지지체(120)는 기판(W)의 가장자리에 의해 밀리는 힘(130F)이 작용한 상태로 마찰 접촉하므로, 기판(W)의 회전과 감지 지지체의 회전이 서로 헛돌지 않고 맞물린 상태로 회전하여 기판(W)의 회전수를 보다 정확하게 측정할 수 있다.

또한, 기판(W)의 가장자리와 접촉하는 감지 지지체(120)의 접촉부(125)는 우레탄, 고무 등을 포함하여 이루어진 탄성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 감지 지지체(120)의 접촉부(125)는 세정 브러쉬(130)에 의하여 밀려 이동하는 기판(W)의 가장자리를 탄성 변형에 의해 수용하면서, 기판(W)의 가장자리에 맞물려 상호간에 미끄럼없이 회전하는 작용을 신뢰성있게 구현할 수 있다.

한편, 감지 지지체(120)는 세정 브러쉬(130)에 의하여 밀리는 제1영역(I) 중에 기판(W)의 회전에 따른 각속도 성분(WF1-WF8)이 세정 브러쉬(130)에 의해 밀리는 제1방향과 반대 방향 성분을 갖는 제A영역(A, 기판의 1사분면으로 빗금친 영역)에 배치되는 것이 보다 바람직하다. 즉, 제A영역(A)에 배치된 감지 지지체(120)에 작용하는 힘은 주로 세정 브러쉬(130)에 의하여 밀리는 힘에 의해 좌우되는데, 기판(W)의 각속도 성분이 세정 브러쉬(130)에 의해 밀리는 제1방향과 반대 방향인 경우에 세정 브러쉬(130)와 기판(W) 사이의 마찰이 최대(FA로 표시된 영역)가 된다.

이에 따라, FA로 표시된 영역에서 세정 브러쉬(130)가 기판(W)을 가장 큰 힘(FF)으로 제1방향으로 밀어내므로, 제A영역(A)에 배치된 감지 지지체(120)는 기판 가장자리와 마찰 접촉력을 극대화할 수 있다.

대체로, 감지 지지체(120)는 상기 기판의 회전 중심으로부터 세정 브러쉬(130)의 축선 방향으로부터 제1영역(I)을 향하여 30도 내지 60도(Ac)만큼 이격된 위치에서 감지 지지체(120)의 접촉부(125)와 접촉(Pc)하도록 배치될 수 있다. 이 경우에, 기판(W)의 회전(r1)에 따른 각속도 성분(WF1-WF8)과 세정 브러쉬(130)에 의하여 밀리는 힘(130F)의 크기가 동일한 경우에는, 감지 지지체(130)는 45도만큼 이격 배치되는 것이 가장 이상적이다. 그러나, 대체로 세정 브러쉬(130)에 의하여 밀리는 힘이 기판(W)의 회전에 의한 힘에 비하여 1.5배 내지 3배정도 더 크므로, 감지 지지체(130)는 45도 내지 60도만큼 이격 배치되는 것이 효과적이다.

한편, 도3에 도시된 본 발명의 일 실시예의 구성에서 세정 브러쉬(130)의 회전 방향이 반시계 방향(130r)에서 시계 방향(130r')으로 변동되면, 도4에 도시된 바와 같다.

즉, 세정 브러쉬(130)의 회전 방향이 시계 방향(130r')으로 변동됨에 따라, 세정 브러쉬(130)의 위치를 기준으로 도4의 하측이 세정 브러쉬(130)에 의하여 밀려 이동하는 힘이 작용하는 제1영역(I)이 된다. 그리고, 기판(W)이 시계 방향으로 회전함에 따라, 기판(W)의 각속도 성분(WF1-WF8)에 의하여 세정 브러쉬(130)의 기판(W)에 대한 마찰력이 극대화되는 제A영역(A, 빗금친 영역)은 기판(W)의 3사분면이 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 브러쉬 세정 장치(100)는, 세정 브러쉬(130)에 의하여 기판(W)을 밀어내는 힘(130F, 130F')과 기판(W)의 회전에 따른 각속도(WF1-WF8) 성분에 의해 기판(W)과 세정 브러쉬(130)의 마찰력이 최대가 되는 영역에 감지 지지체(120)를 배치함으로써, 기판(W)의 가장자리와 감지 지지체(120)가 보다 높은 마찰력으로 접촉하여 서로 헛돌지 않고 맞물린 상태로 회전하여, 별도의 설비를 부가하지 않고서도, 그리고 외팔보 형태의 세정 브러쉬(130)에 의하여 기판(W)의 세정 공정이 이루어지더라도, 기판(W)의 회전수를 정확하게 측정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100: 브러쉬 세정 장치 110: 구동 지지체
120: 감지 지지체 125: 접촉부
130: 세정 브러쉬 W: 원형 기판
130F, 130F': 세정 브러쉬에 의해 밀리는 힘
WF1-WF8: 기판 회전에 따른 각속도 성분

Claims (8)

1. 원형 디스크 형상의 기판이 자전하도록 상기 기판을 회전시키는 2개 이상의 구동 지지체와;
   원기둥 형태로 형성되어 상기 기판의 판면에 접촉한 상태로 회전하면서 접촉 방식으로 상기 기판의 판면을 세정하는 세정 브러쉬와;
   상기 기판의 가장자리에 접촉하면서 상기 기판의 회전에 의하여 회전 구동되되, 상기 세정 브러쉬가 상기 기판을 밀어내는 제1방향과 마주보는 제1영역에 배치되는 감지 지지체를;
   포함하여 구성되어, 상기 기판 지지체와 상기 기판의 마찰력을 확보하는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 감지 지지체는 상기 제1영역 중에 상기 기판의 회전에 따른 원주 방향 성분이 상기 제1방향과 반대 방향 성분을 갖는 제A영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 세정 브러쉬는 상기 기판의 중심을 가로질러 배치되는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 기판의 가장자리에 접촉하는 상기 감지 지지체의 접촉부는 탄성을 갖는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 감지 지지체의 접촉부는 우레탄, 고무 중 어느 하나 이상의 재질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 세정 브러쉬는 물을 머금는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   
7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감지 지지체는 상기 기판의 회전 중심으로부터 상기 세정 브러쉬의 축선 방향으로부터 상기 제1영역을 향하여 45도 내지 60도 만큼 이격된 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   
8. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 세정 브러쉬는 외팔보 형태로 지지되어 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
   

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