KR20200073146A - 기판 세정 장치 - Google Patents

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KR20200073146A
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Abstract

기판에 제공되는 액체의 양을 제어하기 쉽고, 또한 베어링부에 공급되는 액체에 의한 악영향이 기판에 나타나기 어려운 기판 세정 장치를 제공한다.
기판 세정 장치는, 기판(W)을 세정하기 위한 세정 부재(200)를 회전 가능하게 보유지지하는 베어링부(40)를 갖는 보유지지부(100)와, 적어도 일부가 상기 보유지지부의 내부에 마련되고, 상기 보유지지부의 내부를 통과하여 상기 세정 부재(200) 내에 제1 액체를 공급하는 제1 공급부(110)와, 상기 베어링부(40)에 제2 액체를 공급하는 제2 공급부(120)를 가진다.

Description

기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은, 세정 부재를 회전 가능하게 보유지지하는 베어링부를 갖는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
종래부터, 롤 등의 세정 부재를 베어링부에 의해 받고, 이 베어링부에 세정액을 공급하는 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에서는, 기판을 회전시키면서 보유지지하는 기판 보유지지부와, 기판의 피세정면을 스크럽 세정하는 세정구와, 세정구를 그 축선 둘레로 회전 가능하게 보유지지하는 세정구 보유지지부를 가지고 있는 기판 세정 장치가 개시되어 있다. 이 기판 세정 장치에서는, 세정구가, 축체와, 그 주위에 장착된 세정액 유통성을 갖는 세정 부재를 가지고 있다. 그리고, 축체에는, 축방향으로 연장되는 축공과, 축공으로부터 지름 방향으로 관통하는 세정액 분사구가 형성되고, 축체와 세정구 보유지지부 사이의 한쪽의 단부에, 세정액을 윤활 유체로 하는 유체 윤활 베어링이 구성된다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2000-301079호 공보
특허문헌 1에 개시된 태양과 같이 세정액의 일부를 베어링의 윤활에 이용하고 있는 경우에는, 기판에 제공되는 세정액의 양이 정량적이지 않고, 또한 베어링에 공급되는 세정액이 누출되는 것에 의한 문제도 있었다.
본 발명은, 기판에 제공되는 액체의 양을 제어하기 쉽고, 또한 베어링부에 공급되는 액체에 의한 악영향이 기판에 나타나기 어려운 기판 세정 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치는,
기판을 세정하기 위한 세정 부재를 회전 가능하게 보유지지하는 베어링부를 갖는 보유지지부와,
적어도 일부가 상기 보유지지부의 내부에 마련되고, 상기 보유지지부의 내부를 통과하여 상기 세정 부재 내에 제1 액체를 공급하는 제1 공급부와,
상기 베어링부에 제2 액체를 공급하는 제2 공급부를 구비해도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 베어링부는 축방향으로 마련된 2개 이상의 베어링 부재를 가지며,
상기 제2 공급부는 상기 베어링 부재의 축방향의 사이에 제2 액체를 공급해도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
보유지지부는 상기 제2 액체를 저류하기 위한 저류부를 가져도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 보유지지부에는 상기 제2 액체를 배출하기 위한 배출구를 갖는 배출부가 마련되며,
상기 배출구의 높이 위치가 상기 보유지지부의 내주 바닥면의 최하면보다 높게 되어 있고, 상기 내주 바닥면의 최하면과 상기 배출구의 높이 방향의 사이에서 상기 저류부가 형성되어도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 제2 공급부는 유량을 조정하기 위한 조정부를 가져도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하는 회전부와, 상기 베어링부에 대향하여 마련된 밀폐부를 가지며,
상기 베어링부의 외주는 상기 회전부에 접촉하고,
상기 베어링부는 베어링 볼을 가지며,
축방향을 법선으로 하는 면 내에서, 상기 밀폐부의 주연(周緣) 외방 단부는 상기 베어링 볼의 주연 외방 단부보다 주연 외방에 위치해도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하는 회전부와, 상기 베어링부에 대향하여 마련된 밀폐부를 가지며,
상기 밀폐부는, 제1 절제부가 마련된 제1 밀폐부와, 제2 절제부가 마련된 제2 밀폐부를 가지며,
상기 제1 절제부와 상기 제2 절제부는 축방향에서 보았을 때에 중복되지 않아도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하는 회전부를 가지며,
상기 제1 공급부는, 상기 제1 액체를 상기 세정 부재 내에 공급하는 제1 공급관을 가지며,
상기 제1 공급관은, 상기 베어링부와 상기 회전부 사이의 간극에서 절단되지 않고, 상기 회전부 내까지 연장되어도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 제1 공급부가 상기 제1 액체를 상기 세정 부재 내에 공급하지 않을 때에도, 상기 제2 공급부가 상기 제2 액체를 상기 베어링부에 공급해도 된다.
본 발명에 의한 기판 세정 장치에 있어서,
상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하고, 상기 제2 액체를 상기 베어링부에 공급하기 위한 하나 이상의 구멍부가 마련된 회전부를 가져도 된다.
세정 부재 내에 제1 액체를 공급하는 제1 공급부와, 베어링부에 제2 액체를 공급하는 제2 공급부를 갖는 태양을 채용한 경우에는, 제1 액체를 일정한 양으로 공급하면서, 제2 액체에 의해 베어링부를 윤활시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 기판 세정 장치의 구성을 나타낸 개략 측방 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 보유지지부의 다른 예를 나타낸 측방 단면도로서, 제1 액체 및 제2 액체의 흐름을 나타낸 측방 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 보유지지부를 세정 부재와는 반대측의 경사 상방에서 본 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 보유지지부를 세정 부재측의 경사 상방에서 본 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 보유지지부의 측방 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 회전부의 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 케이싱의 사시도이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 제1 밀폐부를 세정 부재의 축방향을 따라 본 도면이고, 도 8의 (b)는 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 제2 밀폐부를 세정 부재의 축방향을 따라 본 도면이며, 도 8의 (c)는 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 제1 밀폐부 및 제2 밀폐부를 겹쳐맞춘 상태로 세정 부재의 축방향을 따라 본 도면이다.
도 9의 (a)는 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 베어링부를 세정 부재의 축방향을 따라 본 도면이고, 도 9의 (b)는 본 발명의 실시형태에서 이용될 수 있는 베어링부와, 제1 밀폐부 및 제2 밀폐부를 겹쳐맞춘 상태로 세정 부재의 축방향을 따라 본 도면이다.
도 10은, 본 발명의 실시형태에 의한 기판 처리 장치를 포함하는 처리 장치의 전체 구성을 나타내는 개략 평면도이다.
실시형태
《구성》
기판 세정 장치 등을 포함하는 기판 처리 장치의 실시형태에 대해 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 기판 처리 장치는, 대략 직사각형상의 하우징(310)과, 다수의 기판(W)을 스톡하는 기판 카세트가 놓이는 로드 포트(312)를 가지고 있다. 로드 포트(312)는, 하우징(310)에 인접하여 배치되어 있다. 로드 포트(312)에는, 오픈 카세트, SMIF(Standard Mechanical Interface) 포드, 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 탑재할 수 있다. SMIF 포드, FOUP는, 내부에 기판 카세트를 수납하고, 격벽으로 덮음으로써, 외부 공간과는 독립된 환경을 유지할 수 있는 밀폐 용기이다. 기판(W)으로서는, 예를 들어 반도체 웨이퍼 등을 들 수 있다.
하우징(310)의 내부에는, 복수(도 10에 도시된 태양에서는 4개)의 연마 유닛(314a~314d)과, 연마 후의 기판(W)을 세정하는 제1 세정 유닛(316) 및 제2 세정 유닛(318)과, 세정 후의 기판(W)을 건조시키는 건조 유닛(320)이 수용되어 있다. 연마 유닛(314a~314d)은, 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열되고, 세정 유닛(316, 318) 및 건조 유닛(320)도 기판 처리 장치의 길이 방향을 따라 배열되어 있다. 본 실시형태의 기판 처리 장치에 의하면, 직경 300mm 또는 450mm의 반도체 웨이퍼, 플랫 패널, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)나 CCD(Charge Coupled Device) 등의 이미지 센서, MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)에서의 자성막의 제조 공정에 있어서, 여러 가지 기판(W)을 연마 처리할 수 있다. 또, 다른 실시형태의 기판 처리 장치로서는, 하우징(310) 내에 기판(W)을 연마하는 연마 유닛을 마련하지 않고, 기판(W)의 세정 처리 및 건조 처리를 행하는 장치로 해도 된다.
로드 포트(312), 로드 포트(312) 측에 위치하는 연마 유닛(314a) 및 건조 유닛(320)으로 둘러싸인 영역에는, 제1 반송 로봇(322)이 배치되어 있다. 또한, 연마 유닛(314a~314d), 세정 유닛(316, 318) 및 건조 유닛(320)과 평행하게, 반송 유닛(324)이 배치되어 있다. 제1 반송 로봇(322)은, 연마 전의 기판(W)을 로드 포트(312)로부터 수취하여 반송 유닛(324)에 건네주거나, 건조 유닛(320)으로부터 취출된 건조 후의 기판(W)을 반송 유닛(324)으로부터 수취하거나 한다.
제1 세정 유닛(316)과 제2 세정 유닛(318)의 사이에, 이들 제1 세정 유닛(316)과 제2 세정 유닛(318)의 사이에서 기판(W)의 주고받음을 행하는 제2 반송 로봇(326)이 배치되고, 제2 세정 유닛(318)과 건조 유닛(320)의 사이에, 이들 제2 세정 유닛(318)과 건조 유닛(320)의 사이에서 기판(W)의 주고받음을 행하는 제3 반송 로봇(328)이 배치되어 있다. 또한, 하우징(310)의 내부에는, 기판 처리 장치의 각 기기의 움직임을 제어하는 제어부에 포함되는 전체 제어부(350)가 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 하우징(310)의 내부에 전체 제어부(350)가 배치되어 있는 태양을 이용하여 설명하지만, 이에 한정되지는 않고, 하우징(310)의 외부에 전체 제어부(350)가 배치되어도 되고, 전체 제어부(350)는 원격지에 마련되어도 된다.
제1 세정 유닛(316)으로서, 세정액의 존재하에서, 기판(W)의 직경의 거의 전체길이에 걸쳐 직선형상으로 연장되는 롤 세정 부재를 접촉시키고, 기판(W)에 평행한 중심축 둘레로 자전시키면서 기판(W)의 표면을 스크럽 세정하는 롤 세정 장치가 사용되어도 된다. 예를 들어, 수평 또는 수직으로 기판(W)을 보유지지하여 이를 회전시키면서 롤 세정 부재를 기판(W)에 접촉시켜 세정 처리해도 된다. 또한, 제2 세정 유닛(318)으로서, 세정액의 존재하에서, 연직 방향으로 연장되는 원기둥형상의 펜슬 세정 부재의 접촉면을 접촉시키고, 펜슬 세정 부재를 자전시키면서 일방향을 향하여 이동시켜, 기판(W)의 표면을 스크럽 세정하는 펜슬 세정 장치가 사용되어도 된다. 또한, 건조 유닛(320)으로서, 수평으로 보유지지하면서 회전하는 기판(W)을 향하여, 이동하는 분사 노즐로부터 IPA 증기를 분출하여 기판(W)을 건조시키고, 또한, 기판(W)을 고속으로 회전시켜 원심력에 의해 기판(W)을 건조시키는 스핀 건조 유닛이 사용되어도 된다.
또, 제1 세정 유닛(316)으로서 롤 세정 장치가 아니라, 제2 세정 유닛(318)과 마찬가지의 펜슬 세정 장치를 사용하거나, 2유체 제트에 의해 기판(W)의 표면을 세정하는 2유체 제트 세정 장치를 사용해도 된다. 또한, 제2 세정 유닛(318)으로서 펜슬 세정 장치가 아니라, 제1 세정 유닛(316)과 마찬가지의 롤 세정 장치를 사용하거나, 2유체 제트에 의해 기판(W)의 표면을 세정하는 2유체 제트 세정 장치를 사용해도 된다.
본 실시형태의 세정액에는, 순수(純水; DIW) 등의 린스액과, 암모니아 과산화수소(SC1), 염산 과산화수소(SC2), 황산 과산화수소(SPM), 황산 가수, 불산 등의 약액이 포함되어 있다. 본 실시형태에서 특별히 언급이 없는 한, 세정액은, 린스액, 약액, 또는 린스액 및 약액 둘 다를 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 기판 처리 장치는, 기판(W)을 세정하기 위한 세정 부재(200)를 회전 가능하게 보유지지하는 베어링부(40)를 갖는 보유지지부(100)와, 세정 부재(200) 내에 제1 액체를 공급하는 제1 공급부(110)와, 베어링부(40)에 제2 액체를 공급하는 제2 공급부(120)를 가져도 된다. 제1 액체는 전형적으로는 이너 린스액으로서, 예를 들어 순수이다. 제2 액체는 전형적으로는 베어링의 윤활을 위해 이용되는 베어링 윤활 액체로서, 예를 들어 순수이다. 제1 액체와 제2 액체는 동일한 액체이어도 되고, 다른 액체이어도 된다. 또, 제1 액체로서는 약액을 이용할 수도 있고, 제2 액체로서도 약액을 이용할 수도 있다. 이하에서는, 세정 부재(200)로서, 롤 세정 부재를 이용하여 설명하지만, 이에 한정되지는 않고, 펜슬 세정 부재에 본 실시형태의 태양을 채용할 수도 있다.
롤 세정 부재로 이루어지는 세정 부재(200)의 일단부는 보유지지부(100)에 의해 종동적으로 보유지지되고, 타단부는 모터를 갖는 구동부(도시생략)에 의해 구동되어도 된다. 이 구동부의 모터를 냉각하기 위한 DIW 등으로 이루어지는 액체를 제2 액체로서 이용해도 된다. 이 경우에는 액체를 공급하는 기구를 별도로 마련할 필요가 없는 점에서 유익하다. 구동부는 기판(W)을 처리하는 공간과는 격리된 밀폐 공간 내에 마련되고, 오일 등도 공급되는 공간이 되어도 된다. 구동부측의 베어링부는 금속 등으로 구성되어도 된다.
도 1에 도시된 종동측의 베어링부(40)는 축방향으로 마련된 2개 이상의 베어링 부재(41)(도 9 참조)를 가져도 된다. 제2 공급부(120)는 베어링 부재(41)의 축방향의 사이에 제2 액체를 공급해도 된다. 제2 공급부(120)는 제2 액체가 흐르는 제2 공급관(121)을 가져도 된다. 또, 특별히 언급하지 않는 한, 본원에서의 「축방향」은 세정 부재(200)의 축방향을 의미하고, 도 2 및 도 5의 좌우방향을 의미한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 액체를 회전부(30)의 상방에서 일시적으로 보류하는 일시 보류부(11)가 마련되어도 된다. 이 일시 보류부(11)는 후술하는 외측 부재(10)(의 내부)에 마련되어도 된다. 외측 부재(10)에 형성된 연통 공간인 일시 보류부(11)를 통해 제2 공급관(121)의 출구와 공급 구멍(11a)이 이어져 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 보유지지부(100)는, 세정 부재(200)와 함께 회전하는 회전부(30)(도 6 참조)와, 회전부(30)의 외주에 마련된 외측 부재(10)를 가져도 된다. 베어링부(40)의 외주면은 회전부(30)의 내주면에 접촉해도 된다. 회전부(30)의 단부는 세정 부재(200)에 삽입되어 고정되어도 된다. 베어링부(40)의 내주면은 내측 부재(20)에 접촉되어 있고, 베어링부(40)는 회전부(30)를 내측 부재(20)에 대해 회전 가능하게 피봇지지해도 된다. 내측 부재(20)와 회전부(30) 사이의 간극을 0.25mm 정도로 하여, 매우 좁게 해도 된다. 이와 같이 내측 부재(20)와 회전부(30) 사이의 간극을 작게 함으로써, 베어링부(40)로부터 제2 액체가 누출되어, 기판(W)에 접촉할 위험을 저감할 수 있는 점에서 유익하다. 단, 이에 한정되지는 않고, 내측 부재(20)와 회전부(30) 사이의 간극을 1.00mm 정도로 해도 된다.
제1 공급부(110)는 제1 액체를 세정 부재(200) 내에 공급하는 제1 공급관(111)을 가져도 된다. 이 제1 공급관(111)은, 외측 부재(10) 및 내측 부재(20)를 통과하도록 하여 마련되며, 베어링부(40)와 회전부(30)의 사이에서 끊김부 등이 마련되지 않고, 회전부(30) 내까지 연장되어, 세정 부재(200)의 단부까지 도달해도 된다. 또, 도 1에서는 「고정 개소」를 해칭하여 나타내고, 「회전 개소」를 해칭 없이 나타내며, 양자를 구분하여 나타내고 있다. 단, 도 1에서 제1 공급부(110), 제2 공급부(120), 제1 공급관(111), 제2 공급관(121) 및 후술하는 조정부(125)는 「해칭 없이」 나타나 있지만, 이들은 고정되어 있고 회전은 하지 않는다.
제1 공급부(110)가 제1 액체를 세정 부재(200) 내에 공급하지 않을 때에도, 제2 공급부(120)가 제2 액체를 베어링부(40)에 공급하는 태양이 되어도 된다. 이러한 제어는 전체 제어부(350) 등의 제어부에서 행해져도 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회전부(30)에는, 세정 부재(200)와 함께 회전하고, 제2 액체를 베어링부(40)에 공급하기 위한 하나 이상의 구멍부(31)가 마련되어도 된다. 구멍부(31)는 하나만 마련되어도 되고, 복수 마련되어도 된다. 구멍부(31)의 전부는 축방향에서 베어링 부재(41)의 사이에 위치해도 된다(도 5 참조). 구멍부(31)의 크기는 베어링 부재(41) 사이의 간극에 대응하여 마련되어도 된다. 여기서 구멍부(31)의 크기가 베어링 부재(41) 사이의 간극에 대응한다는 것은, 구멍부(31)의 직경(R)이 베어링 부재(41) 사이의 간극(D)의 90% 이상 100% 이하인 것을 의미하고, D×0.9≤R≤D인 것을 의미한다. 구멍부(31)가 축방향에서 베어링 부재(41)의 사이에 마련됨으로써, 구멍부(31)로부터 떨어지는 제2 액체가 회전하는 베어링 부재(41)에 의해 튀어 기판(W) 측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 구멍부(31)가 축방향에서 베어링 부재(41)와 중복되는 위치에 마련되면, 베어링 부재(41)에 떨어진 제2 액체가 회전하는 베어링 부재(41)에서 튀어 기판(W) 측으로 누출될 가능성이 있는데, 본 태양에 의하면, 이러한 가능성을 저감할 수 있다.
외측 부재(10)의 외방에는 케이싱(80)이 마련되어도 된다. 이 케이싱(80)과 외측 부재(10)의 사이에는 공간이 마련되고, 케이싱(80)과 외측 부재(10) 사이의 상방측(도 5의 상방측)의 간극에 비해 하방측(도 5의 하방측)의 간극이 크게 되어 있어도 된다. 케이싱(80)에는 외측 부재(10)를 고정하기 위한 고정 로드와 같은 고정부(95)가 마련되어도 된다. 케이싱(80)과 외측 부재(10)의 사이에는 스프링과 같은 탄성 부재(96)가 마련되고, 세정 부재(200)를 보유지지부(100)에 장착할 때에, 보유지지부(100)가 축방향으로 이동 가능해져도 된다.
케이싱(80)의 기판(W) 측에는 둑(81)이 마련되고, 이 둑(81)이 외측 부재(10)의 세정 부재(200) 측의 면(도 5의 우측의 면)과 대향하도록 하여 마련되어도 된다. 이 경우에는, 둑(81)에 의해 제2 액체가 기판(W) 측으로 잘못 누출되는 것을 방지할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 보유지지부(100)는 제2 액체를 저류하기 위한 저류부(83)를 가져도 된다. 저류부(83)는 케이싱(80)의 바닥면에 마련되어도 된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 보유지지부(100)의 케이싱(80)에는 상자부(85)가 마련되고, 상자부(85)에 제2 액체를 배출하기 위한 배출구(91)(도 1 참조)를 갖는 배출관 등으로 이루어지는 배출부(90)가 마련되어도 된다. 이 경우에는, 케이싱(80)의 바닥면의 높이 위치와 상자부(85)의 높이 위치가 높이 방향에서 어긋남으로써 케이싱(80)의 바닥면에 저류부(83)가 형성되게 된다(도 5 참조). 또, 이러한 태양에 한정되지는 않고, 케이싱(80)의 바닥면에 배출관 등으로 이루어지는 배출부(90)가 마련되어도 된다.
케이싱(80)의 하부에, 둑(81)과는 별도로 2중의 둑을 마련하거나, 케이싱(80)의 하부에 경사부를 더 마련하거나 하여, 세정 부재 측(도 5의 우측)으로 제2 액체가 흐르는 것을 더 방지해도 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제2 공급부(120)는 유량을 조정하기 위한 오리피스 등의 조정부(125)를 가져도 된다. 조정부(125)에 의한 조정은, 세정 부재(200)의 회전 속도에 따라 변경되어도 된다. 세정 부재(200)의 회전 속도가 빨라지면 제2 액체의 공급량이 많아지고, 제1 회전 속도인 경우의 제2 액체의 공급량은 제2 회전 속도(제1 회전 속도>제2 회전 속도)인 경우의 제2 액체의 공급량보다 많아져도 된다. 또한, 제2 액체의 공급량(Q)=A×세정 부재(200)의 회전 속도(R)+B(「A」 및 「B」는 소정의 상수임)가 되고, 제2 액체의 공급량(Q)과 세정 부재(200)의 회전 속도(R)가 1차 함수적인 관계가 되어도 된다. 제2 액체의 공급량은 예를 들어 10~50mm/분이 되어도 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 액체를 공급하는 제1 공급관(111)을 둘러싸는 내측 부재(20)의 외주의 일부 또는 전부를 둘러싸도록 하여 밀폐부(50)가 마련되어도 된다. 이 밀폐부(50)는 베어링부(40)에 대향하여 배치되어도 된다. 밀폐부(50)와 베어링부(40)의 사이에는 부재가 마련되지 않아도 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 밀폐부(50)는, 제1 절제부(52)가 마련된 제1 밀폐부(51)와, 제2 절제부(57)가 마련된 제2 밀폐부(56)를 가져도 된다. 제2 밀폐부(56)는 제1 밀폐부(51)에 대해 인접하여 마련되고, 이들은 면으로 접촉해도 된다. 도 5에 도시된 태양에서는, 제2 밀폐부(56)가 제1 밀폐부(51)에 대해 세정 부재(200) 측(도 5의 우측)에서 인접하여 마련되어 있다. 제1 절제부(52)와 제2 절제부(57)는 세정 부재(200)의 축방향(도 5의 좌우방향)을 따라 보았을 때에 중복되지 않는 태양이 되어도 되고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 절제부(52)와 제2 절제부(57)는 세정 부재(200)의 축에 대해 점대칭이 되어도 된다.
도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 베어링부(40)는, 베어링 고정부(46)와, 베어링 고정부(46)의 주연 외방에 마련된 베어링 회전부(47)와, 베어링 고정부(46)와 베어링 회전부(47)의 사이에 마련된 베어링 볼(48)을 가져도 된다. 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 축방향을 법선으로 하는 면 내에서(도 9의 (b)의 지면(紙面) 내에서), 밀폐부(50)의 주연 외방 단부는, 베어링 볼(48)의 주연 외방 단부보다 주연 외방에 위치해도 된다. 단, 이러한 태양에 한정되지는 않고, 밀폐부(50)의 주연 외방 단부는 베어링 볼(48)의 주연 외방 단부와 동일한 위치 또는 베어링 볼(48)의 주연 외방 단부보다 주연 내방에 위치해도 된다. 베어링 부재(41) 및 베어링 볼(48)의 재료는 예를 들어 SiC이어도 된다. 이와 같이 베어링부(40)가 SiC로 이루어지는 경우에는, 제2 액체와 같은 액체로 표면이 젖음으로써 막이 형성되고, 윤활제로서의 기능을 발휘하여, 저마찰 기능을 발휘할 수 있다.
세정 부재(200)는 수평 방향으로 연장되어 마련되어도 되지만, 이에 한정되지는 않고, 세정 부재(200)는 연직 방향으로 연장되어 마련되어도 되고, 수평 방향과 연직 방향 사이의 경사 방향으로 연장되어 마련되어도 된다.
《효과》
다음에, 상술한 구성으로 이루어지는 본 실시형태에 의한 효과로서, 아직 설명하지 않은 것을 중심으로 설명한다. 「구성」에서 기재되지 않은 경우이어도, 「효과」에서 설명하는 모든 구성을 본건 발명에서 채용할 수 있다.
도 1 등에서 도시된 바와 같이, 세정 부재(200) 내에 제1 액체를 공급하는 제1 공급부(110)와, 베어링부(40)에 제2 액체를 공급하는 제2 공급부(120)를 갖는 태양을 채용한 경우에는, 제1 액체를 일정한 양으로 공급하면서, 제2 액체에 의해 베어링부(40)를 윤활시킬 수 있다. 즉, 제1 액체와 제2 액체를 나누지 않고 기판(W)에 공급되는 액체를 이용하여 베어링부(40)를 윤활시키는 경우에는, 베어링부(40)를 윤활시키기 위해 이용되는 액체의 양의 영향을 받아, 기판(W)에 공급되는 액체의 양이 변동되어 버릴 가능성이 있는데, 본 실시형태에 의하면, 이러한 가능성을 최대한 저감할 수 있다. 특히 전체 제어부(350)와 같은 제어부가 제1 액체의 공급량을 제어하는 태양을 채용하는 경우에는, 기판(W)에 공급되는 제1 액체의 양을 정확한 값으로 제어할 수 있고, 나아가서는 웨이퍼 등으로 이루어지는 기판(W)에 악영향이 나타나는 것을 방지할 수 있다.
특허문헌 1에 개시된 태양과 같이 세정액의 일부를 베어링부의 윤활에 이용하고 있는 경우에는, 간극으로부터 유출되는 세정액의 양이 기판에 공급되는 세정액의 양의 2배에 가까워지는 경우도 있고, 기판에 공급되는 세정액의 양을 제어할 수 없는 문제가 있다. 일례로서, 450mm/분으로 세정액이 공급되는 경우에는, 150mm/분만이 기판의 세정에 이용되고, 300mm/분이 베어링부의 윤활에 이용되는 경우가 있으며, 기판에 공급되는 세정액의 양을 제어할 수 없다. 또, 제1 액체의 공급량으로서는 450mm/분이라고 하는 것은 일례이며, 예를 들어 600mm/분이나 800mm/분이라는 보다 많은 양이어도 되고, 반대로 450mm/분보다 적은 양이어도 된다.
또한, 보유지지부를 구성하는 각 부재의 개체차가 있기 때문에, 특허문헌 1에 개시된 태양과 같이 세정액의 일부를 베어링부의 윤활에 이용하고 있는 경우에는, 그 의미에서도 기판에 공급되는 세정액의 양을 제어할 수 없는 문제가 있다. 이에 대해, 세정 부재(200) 내에 제1 액체를 공급하는 제1 공급부(110)와, 베어링부(40)에 제2 액체를 공급하는 제2 공급부(120)를 갖는 태양을 채용한 경우에는, 이러한 문제를 해결할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 베어링부(40)가 축방향으로 마련된 2개 이상의 베어링 부재(41)를 가지며, 제2 공급부(120)가 베어링 부재(41)의 축방향의 사이에 제2 액체를 공급하는 태양을 채용한 경우에는, 베어링 부재(41)의 사이에 제2 액체를 공급하고, 축방향의 양방향에 위치하는 베어링 부재(41) 각각에 제2 액체를 공급할 수 있다.
보유지지부(100)가 제2 액체를 저류하기 위한 저류부(83)를 갖는 태양을 채용한 경우에는(도 5 참조), 저류된 제2 액체에 의해 SiC 등으로 이루어지는 베어링부(40)에 습기를 공급할 수 있다. 즉, 보유지지부(100)가 제2 액체를 저류함으로써, 상방으로부터 공급되는 제2 액체에 더하여, 저류된 제2 액체가 휘발되는 것에 의한 습기를 베어링부(40)에 공급할 수 있어, 효과적으로 베어링부(40)를 윤활시킬 수 있다. 또한, 이러한 저류부(83)가 마련됨으로써, 제2 액체가 저류부(83) 측으로 흐르기 쉬워지고, 제2 액체가 보유지지부(100)로부터 기판(W) 측으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
보유지지부(100)의 케이싱(80)에 제2 액체를 배출하기 위한 배출구(91)를 갖는 배출부(90)가 마련되며, 배출구(91)의 높이 위치가 케이싱(80)의 내주 바닥면의 최하면보다 높게 되어 있고, 이 내주 바닥면의 최하면과 배출구(91)의 높이 방향의 사이에서 저류부(83)가 형성되는 태양을 채용한 경우에는, 배출구(91)로부터 배출되는 높이까지 제2 액체를 보유지지부(100)의 내주 바닥면에서 저류할 수 있다.
외측 부재(10)의 외방의 케이싱(80)과 외측 부재(10) 사이의 공간에 관해, 케이싱(80)과 외측 부재(10) 사이의 상방측의 간극에 비해 하방측의 간극이 크게 되어 있는 태양을 채용한 경우에는, 제2 액체에 가해지는 압력의 관계로부터 제2 액체를 하방측으로 유도하기 쉬워지고, 제2 액체가 예상치 못한 개소를 흐르는 것을 방지할 수 있으며, 나아가서는 제2 액체가 보유지지부(100)로부터 누출되어, 기판(W)에 걸려 버리는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 제2 공급부(120)가 유량을 조정하기 위한 조정부(125)를 갖는 태양을 채용한 경우에는, 베어링부(40)에 공급되는 제2 액체의 양을 전체 제어부(350)와 같은 제어부에 의해 제어할 수 있다. 또, 제1 액체와 제2 액체는 동일한 타이밍에 공급되어도 되지만, 이들은 다른 타이밍에 공급되어도 된다. 예를 들어, 제1 공급부(110)가 제1 액체를 세정 부재(200) 내에 공급하지 않을 때에도, 제2 공급부(120)가 제2 액체를 베어링부(40)에 공급하도록 해도 된다. 이 경우에는, 제2 액체가 연속적으로 공급되어 베어링부(40)를 항상 젖어 있게 하는 것에 대해, 예를 들어, 기판 세정시 등의 기판(W)에 대한 처리를 행할 때에만, 및/또는 세정 부재(200)를 세정할 때에만 제1 액체를 공급할 수도 있어, 기판(W) 및/또는 세정 부재(200)의 세정과 베어링부(40)의 윤활을 각각 효율적으로 행할 수 있다.
도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 밀폐부(50)의 주연 외방 단부가 베어링 볼(48)의 주연 외방 단부보다 주연 외방에 위치하는 태양을 채용한 경우에는, 베어링부(40)에 공급된 제2 액체가 베어링 볼(48)을 개재하여 기판(W) 측으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 베어링 부재(41)의 사이에 제2 액체를 공급하는 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 세정 부재(200) 측의 베어링 부재(41)와 세정 부재(200)의 사이에 밀폐부(50)가 마련되고, 세정 부재(200)와 반대측의 베어링 부재(41)에 대한 밀폐부(50)는 마련되지 않아도 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 밀폐부(50)가, 제1 절제부(52)가 마련된 제1 밀폐부(51)와, 제2 절제부(57)가 마련된 제2 밀폐부(56)를 갖는 태양을 채용한 경우에는, 이들의 장착을 용이하게 행할 수 있다. 제1 밀폐부(51)에 관해서는 제1 절제부(52)의 간극을 넓힘으로써, 내측 부재(20)의 주연 외방에 제1 밀폐부(51)를 용이하게 장착할 수 있다. 또한, 제2 밀폐부(56)에 관해서는 제2 절제부(57)의 간극을 넓힘으로써, 내측 부재(20)의 주연 외방에 제2 밀폐부(56)를 용이하게 장착할 수 있다.
도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 절제부(52)와 제2 절제부(57)를 축방향에서 보았을 때에 중복되지 않도록 위치부여함으로써, 제1 절제부(52) 및 제2 절제부(57)를 통과하여 제2 액체가 기판(W) 측으로 유출되는 것을 방지할 수 있다. 전형적으로는, 제1 절제부(52)와 제2 절제부(57)의 위치가 축방향을 따라 보았을 때에 180도 다르도록 해도 된다. 이 경우에는, 제1 절제부(52) 및 제2 절제부(57)를 통해 제2 액체가 보유지지부(100)의 외부로 유출되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다. 또, 밀폐부(50)는 약액에 견디기 위해 탄성 부재(96)가 아니라 수지 부재로 구성되어도 된다. 이러한 수지 부재로 구성하는 경우에는, 밀폐부(50)를 장착하는 것이 매우 곤란해지기 때문에, 본 태양과 같이 절제부를 갖는 밀폐부(50)를 채용하는 것은 유익하다.
도 2에 도시된 바와 같이 제1 공급관(111)이 베어링부(40)와 회전부(30)의 사이에서 끊김부 등이 마련되지 않고 회전부(30) 내까지 연장되는 태양을 채용한 경우에는, 제1 액체의 공급량이 도중에 줄어들지 않고, 세정 부재(200)에 대해 제1 액체를 공급할 수 있다. 이 결과, 기판(W)에 대해 소정량의 제1 액체를 공급할 수 있어, 기판(W)의 세정 등의 기판 처리를 정밀도 높게 행할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이 외측 부재(10)의 하부가 회전부(30)의 구멍부(31)를 덮지 않고 개방되어 있는 태양을 채용한 경우에는, 제2 액체에 압력이 가해지는 것을 방지하고, 이 제2 액체를 원활하게 배출구(91)로 유도할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 회전부(30)가 제2 액체를 베어링부(40)에 공급하기 위한 하나 이상의 구멍부(31)를 갖는 경우에는, 회전부(30)가 회전함으로써 구멍부(31)를 통해 제2 액체를 베어링부(40)에 공급할 수 있다. 구멍부(31)는 복수 마련되어도 되고, 균등한 간격으로 마련되어도 된다. 이러한 태양에 의하면, 베어링부(40)에 대해 구석구석까지 제2 액체를 공급할 수 있고, 베어링부(40)의 윤활을 효율적으로 행할 수 있다. 구멍부(31)의 수는 예를 들어 8~16개이며, 전형적으로는 12개이다. 구멍부(31)의 직경은 3mm 정도이다. 구멍부(31)의 수가 많아지면 제2 액체를 짧은 간격으로 베어링부(40)에 제공할 수 있지만, 구멍부(31)의 수가 너무 많으면 회전부(30)의 강도가 약해진다. 이들 관점에서 보면, 구멍부(31)의 수는 8~16개인 것이 유익하다.
도 2 등에 도시된 바와 같이 케이싱(80)에 외측 부재(10)를 고정하기 위한 고정 막대와 같은 고정부(95)가 마련되어 있는 경우에는, 회전부(30)의 회전에 의해 외측 부재(10)가 진동하고, 그 결과로서 제1 공급관(111)이 마모되는 것을 방지할 수 있다.
세정 부재(200)는 복수 마련되고, 각 세정 부재(200)에 보유지지부(100)가 마련되어도 된다. 예를 들어, 기판(W)의 상측과 하측 둘 다(기판(W)의 표면과 이면 둘 다)에 세정 부재(200)가 마련되고, 각 세정 부재(200)에 대해 보유지지부(100)가 마련되는 태양이 되어도 된다.
상술한 실시형태의 기재 및 도면의 개시는, 청구범위에 기재된 발명을 설명하기 위한 일례에 불과하며, 상술한 실시형태의 기재 또는 도면의 개시에 의해 청구범위에 기재된 발명이 한정되지는 않다. 또한, 출원 당초의 청구항의 기재는 어디까지나 일례이며, 명세서, 도면 등의 기재에 기초하여, 청구항의 기재를 적절히 변경할 수도 있다.
10…외측 부재, 11…일시 보류부, 30…회전부, 31…구멍부, 40…베어링부, 41…베어링 부재, 48…베어링 볼, 50…밀폐부, 83…저류부, 90…배출부, 91…배출구, 51…제1 밀폐부, 52…제1 절제부, 56…제2 밀폐부, 57…제2 절제부, 100…보유지지부, 110…제1 공급부, 111…제1 공급관, 120…제2 공급부, 125…조정부, 200…세정 부재, W…기판

Claims (10)

  1. 기판을 세정하기 위한 세정 부재를 회전 가능하게 보유지지하는 베어링부를 갖는 보유지지부와,
    적어도 일부가 상기 보유지지부의 내부에 마련되고, 상기 보유지지부의 내부를 통과하여 상기 세정 부재 내에 제1 액체를 공급하는 제1 공급부와,
    상기 베어링부에 제2 액체를 공급하는 제2 공급부를 구비하는 기판 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베어링부는 축방향으로 마련된 2개 이상의 베어링 부재를 가지며,
    상기 제2 공급부는 상기 베어링 부재의 축방향의 사이에 제2 액체를 공급하는, 기판 세정 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    보유지지부는 상기 제2 액체를 저류하기 위한 저류부를 갖는, 기판 세정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보유지지부에는 상기 제2 액체를 배출하기 위한 배출구를 갖는 배출부가 마련되며,
    상기 배출구의 높이 위치가 상기 보유지지부의 내주 바닥면의 최하면보다 높게 되어 있고, 상기 내주 바닥면의 최하면과 상기 배출구의 높이 방향의 사이에서 상기 저류부가 형성되는, 기판 세정 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 공급부는 유량을 조정하기 위한 조정부를 갖는, 기판 세정 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하는 회전부와, 상기 베어링부에 대향하여 마련된 밀폐부를 가지며,
    상기 베어링부의 외주는 상기 회전부에 접촉하고,
    상기 베어링부는 베어링 볼을 가지며,
    축방향을 법선으로 하는 면 내에서, 상기 밀폐부의 주연(周緣) 외방 단부는 상기 베어링 볼의 주연 외방 단부보다 주연 외방에 위치하는, 기판 세정 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하는 회전부와, 상기 베어링부에 대향하여 마련된 밀폐부를 가지며,
    상기 밀폐부는, 제1 절제부가 마련된 제1 밀폐부와, 제2 절제부가 마련된 제2 밀폐부를 가지며,
    상기 제1 절제부와 상기 제2 절제부는 축방향에서 보았을 때에 중복되지 않는, 기판 세정 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하는 회전부를 가지며,
    상기 제1 공급부는, 상기 제1 액체를 상기 세정 부재 내에 공급하는 제1 공급관을 가지며,
    상기 제1 공급관은, 상기 베어링부와 상기 회전부 사이의 간극에서 절단되지 않고, 상기 회전부 내까지 연장되는, 기판 세정 장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 공급부가 상기 제1 액체를 상기 세정 부재 내에 공급하지 않을 때에도, 상기 제2 공급부가 상기 제2 액체를 상기 베어링부에 공급하는, 기판 세정 장치.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 보유지지부는, 상기 세정 부재와 함께 회전하고, 상기 제2 액체를 상기 베어링부에 공급하기 위한 하나 이상의 구멍부가 마련된 회전부를 갖는, 기판 세정 장치.
KR1020190164639A 2018-12-13 2019-12-11 기판 세정 장치 KR102547411B1 (ko)

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