KR20210144071A - 틸팅 가능한 롤 브러쉬를 갖는 기판 세정 장치 - Google Patents

틸팅 가능한 롤 브러쉬를 갖는 기판 세정 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시의 기판 세정 장치는 롤 브러쉬와 모터가 결합되는 틸팅 암; 상기 틸팅 암 상에 위치하는 서포트 암; 상기 서포트 암에 상기 틸팅 암을 결합하는 제1 스프링 및 제2 스프링; 상기 틸팅 암과 상기 서포트 암 사이에 설치되는 제1 에어 백 및 제2 에어 백; 및 상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백의 내부 압력 차이를 조절하여 상기 롤 브러쉬의 기울기를 조절하고, 상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하여 상기 롤 브러쉬를 상하로 이동시킬 수 있다.

Description

틸팅 가능한 롤 브러쉬를 갖는 기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS WITH TILTABLE ROLL BRUSH}
틸팅 가능한 롤 브러쉬를 갖는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
웨이퍼 상에 화학적 기계적 연마 공정(CMP 공정)을 수행하여 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성할 수 있다. CMP 공정을 수행한 후에, 웨이퍼 표면 상에 발생한 잔류물이나 유기 오염물과 같은 파티클들을 제거하기 위하여 세정 공정을 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 세정 공정은 기판이 상하로 배치된 롤 브러쉬들 사이에 삽입되어 기판 지지대에 안착된 후, 롤 브러쉬들이 상하로 이동하여 기판에 접촉한 상태로 회전 구동하면서 기판의 표면을 세정할 수 있다. 롤 브러쉬들이 회전 구동하는 동안 기판 지지대에 설치된 롤러에 의해 기판도 회전할 수 있다. 그런데, 롤 브러쉬는 일정한 외경을 갖기 때문에, 롤 브러쉬와 기판이 동시에 회전하면 기판의 에지 영역으로 갈수록 기판과 롤 브러쉬의 접촉 횟수가 감소하게 되며, 이는 기판의 에지 영역의 세정 효율이 중심부보다 떨어지는 문제점을 야기한다.
본 개시의 실시예들에 따른 과제는 기판의 에지 영역의 세정 효율을 높일 뿐만 아니라, 기판 전체 영역에 대한 세정 효율을 높일 수 있는 틸팅 가능한 롤 브러쉬를 갖는 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기판 세정 장치는 롤 브러쉬와 모터가 결합되는 틸팅 암; 상기 틸팅 암 상에 위치하는 서포트 암; 상기 서포트 암에 상기 틸팅 암을 결합하는 제1 스프링 및 제2 스프링; 상기 틸팅 암과 상기 서포트 암 사이에 설치되는 제1 에어 백 및 제2 에어 백; 및 상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백의 내부 압력 차이를 조절하여 상기 롤 브러쉬의 기울기를 조절하고, 상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하여 상기 롤 브러쉬를 상하로 이동시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의한 기판 세정 장치는 롤 브러쉬와 모터가 결합되는 틸팅 암, 상기 틸팅 암은 상기 모터가 고정되는 모터 결합부를 포함하고; 상기 틸팅 암 상에 위치하는 서포트 암; 상기 틸팅 암과 상기 서포트 암 사이에 설치되는 제1 에어 백 및 제2 에어 백; 상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 사이에 위치하며, 상기 서포트 암의 하면으로부터 돌출되는 상부 브라켓; 상기 틸팅 암의 상면으로부터 돌출되는 하부 브라켓; 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓에 삽입되는 피봇 축; 및 상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백의 내부 압력 차이를 조절하여 상기 롤 브러쉬의 기울기를 조절할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의한 기판 세정 장치는 모터; 상기 모터에 의해 회전 구동되는 롤 브러쉬; 상기 롤 브러쉬를 지지하는 브라켓과 상기 모터를 고정하는 모터 결합부를 포함하는 틸팅 암, 상기 모터의 구동 축은 상기 모터 결합부를 관통하여 상기 롤 브러쉬에 연결되며; 상기 틸팅 암 상에 위치하는 서포트 암; 상기 서포트 암에 상기 틸팅 암을 매다는 제1 에어 백 및 제2 에어 백; 상기 서포트 암이 고정되는 수직 샤프트; 상기 수직 샤프트에 결합되어 상기 틸팅 암과 상기 서포트 암을 상하로 이동시키는 업다운 구동부; 상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 각각에 연결되는 공압제어모듈; 및 상기 공압제어모듈을 제어하여 상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백의 내부 압력 차이를 조절하여 상기 틸팅 암의 기울기를 조절할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 에어 백의 공압을 조절함으로써 롤 브러쉬의 기울어지는 각도를 조절하여 롤 브러쉬와 기판의 에지 영역의 접촉 압력을 증가시킬 수 있고, 롤 브러쉬의 회전 강성을 조절할 수 있다. 이에 따라 기판의 에지 영역에 대한 세정 효율이 증가될 수 있다. 또한, 롤 브러쉬가 고정되는 틸팅 암에 모터가 결합되며, 틸팅 암, 롤 브러쉬, 및 모터가 일체로 기울어짐으로써, 틸팅으로 인한 별도의 편하중이 모터 구동축에 전달되지 않아 모터 수명을 연장할 수 있는 장점이 있다. 또한, 작업자가 직접 수동으로 설정하는 것이 아닌, 제어부를 통해 자동으로 롤 브러쉬의 기울기를 설정함으로써 기판에 대한 접촉 압력을 보다 정밀하게 제어할 수 있으며, 또한, 설비간의 제어 편차를 감소시켜 TTTM(Tool to tool matching)에 용이할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2은 본 개시의 일 실시예에 의한 기판 세정 장치의 사시도이다.
도 3는 도 2의 정면도이다.
도 4은 도 3에 도시된 상부 세정 유닛의 수직 단면도이다.
도 5는 도 3의 P1 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 일부 영역에 대한 단면 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 개시의 일 실시예들에 따른 브러쉬 틸팅 유닛의 틸팅 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 개략적인 사시도이다.
도 10는 도 9의 P2 영역을 확대 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10의 틸팅 암과 서포트 암을 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기판 세정 장치(10)는 기판(W)을 지지하는 복수의 지지 롤러(50)와 상하로 배치되는 한 쌍의 롤 브러쉬(111, 211)를 포함할 수 있다. 기판(W)이 기판 이송부에 의해 한 쌍의 롤 브러쉬(111, 211) 사이로 이송되어 복수의 지지 롤러(50) 상에 놓일 수 있다. 지지 롤러(50)에 의해 기판(W)이 지지되고, 지지 롤러(50)가 회전함으로써 기판(W)이 회전할 수 있다. 기판(W)이 회전하는 것과 동시에, 한 쌍의 롤 브러쉬(111, 211)는 각각 기판(W)의 상면과 하면에 접촉하면서 회전 구동할 수 있으며, 기판(W) 및/또는 롤 브러쉬(111, 211)에 세정액과 탈염수가 공급되면서 기판(W)이 세정될 수 있다.
도 2은 본 개시의 일 실시예에 의한 기판 세정 장치의 사시도이다. 도 3는 도 2의 정면도이다. 도 4은 도 3에 도시된 상부 세정 유닛의 수직 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 세정 장치(10a)는 상부 세정 유닛(100), 하부 세정 유닛(200) 및 연결 유닛(300)을 포함할 수 있다. 상부 세정 유닛(100)과 하부 세정 유닛(200)은 각각 연결 유닛(300)에 기계적으로 결합되어 서로 상하로 배치될 수 있다. 상부 세정 유닛(100)과 하부 세정 유닛(200)은 상부 세정 유닛(100)과 하부 세정 유닛(200) 사이로 삽입되는 기판의 표면을 세정할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상부 세정 유닛(100)은 브러쉬 틸팅 유닛(110), 에어 유닛(120), 및 상부 업다운 유닛(130)을 포함할 수 있다. 브러쉬 틸팅 유닛(110)은 에어 유닛(120) 아래에 위치하며, 에어 유닛(120)에 매달리도록 결합될 수 있다. 상부 업다운 유닛(130)은 브러쉬 틸팅 유닛(110)과 에어 유닛(120)의 일 측에 배치되며, 에어 유닛(120)이 상부 업다운 유닛(130)에 고정 결합될 수 있다. 이에, 브러쉬 틸팅 유닛(110)도 에어 유닛(120)을 매개로 상부 업다운 유닛(130)에 연결될 수 있다. 상부 업다운 유닛(130)은 에어 유닛(120)을 상하로 이동시킬 수 있으며, 에어 유닛(120)의 상하 이동 시에 브러쉬 틸팅 유닛(110)도 함께 상하로 이동할 수 있다. 브러쉬 틸팅 유닛(110)과 에어 유닛(120)과 상하 이동을 통해 브러쉬 틸팅 유닛(110)과 하부 세정 유닛(200)과의 거리가 조절될 수 있다.
브러쉬 틸팅 유닛(110)은 롤 브러쉬(111), 샤프트(112), 틸팅 암(116), 및 모터(117)를 포함할 수 있다. 브러쉬 틸팅 유닛(110)은 전단 체결부(113), 후단 체결부(114) 및 커플링부(115)를 더 포함할 수 있다.
롤 브러쉬(111)가 샤프트(112)를 감쌀 수 있다. 롤 브러쉬(111)의 표면에는 다수의 돌기가 규칙적인 배열로 형성될 수 있다. 롤 브러쉬(111)는 수분을 머금을 수 있는 다공성 형태의 스폰지나 수지 재질로 형성될 수 있다.
샤프트(112)는 롤 브러쉬(111)를 관통하며 틸팅 암(116)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 롤 브러쉬(111)는 전단 체결부(113)를 매개로 틸팅 암(116)에 결합될 수 있다. 전단 체결부(113)는 틸팅 암(116)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 샤프트(112)는 모터(117)의 구동 축과 연결될 수 있다. 예를 들어, 샤프트(112)는 후단 체결부(114)와 커플링부(115)를 매개로 모터(117)의 구동 축에 결합될 수 있다. 모터(117)의 구동 축이 회전함에 따라, 커플링부(115)와 후단 체결부(114)는 회전 동력을 샤프트(112)로 전달함으로써 샤프트(112)와 롤 브러쉬(111)를 회전시킬 수 있다. 롤 브러쉬(111)는 회전 구동하면서 기판의 표면과 접촉하여 기판 표면 상의 파티클을 기판의 표면으로부터 가압하면서 밀어 제거할 수 있다.
틸팅 암(116)은 본체부(116a), 브라켓(116b) 및 모터 결합부(116c) 포함할 수 있다. 본체부(116a)는 롤 브러쉬(111) 상에서 롤 브러쉬(111)의 길이 방향으로 연장되며, 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 본체부(116a)는 에어 유닛(120)과 기계적으로 결합되어 에어 유닛(120)에 매달릴 수 있다. 브라켓(116b)은 본체부(116a)의 일 단에 연결되며 전단 체결부(113)를 매개로 샤프트(112)와 롤 브러쉬(111)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 모터 결합부(116c)는 본체부(116a)의 타 단으로부터 절곡되어 아래를 향하여 연장될 수 있다. 모터(117)가 모터 결합부(116c)의 외측에 결합되어 고정될 수 있다. 도 4를 참조하면, 모터(117)의 구동 축은 모터 결합부(116c)를 관통하여 커플링부(115)와 후단 체결부(114)를 매개로 샤프트(112)와 롤 브러쉬(111)에 연결될 수 있다.
다시, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 모터(117)는 모터 결합부(116c)에 의해서만 지지되며, 에어 유닛(120)이나 상부 업다운 유닛(130)과는 이격될 수 있다. 이에 모터(117)는 틸팅 암(116)의 틸팅 동작 시에 틸팅 암(116)과 함께 모터(117) 전체가 기울어질 수 있으며, 종래의 기판 세정 장치에서 틸팅 동작에 의해 모터(117)의 구동 축이 편하중을 받아 모터의 수명이 단축되었던 문제점이 개선될 수 있다.
에어 유닛(120)은 서포트 암(121), 스프링(122), 및 에어 백(123)을 포함할 수 있다. 에어 유닛(120)은 노즐(126)을 더 포함할 수 있다. 서포트 암(121)은 틸팅 암(116) 상에 위치할 수 있다. 서포트 암(121)은 상부 업다운 유닛(130)에 직접 고정되어 상부 업다운 유닛(130)에 의해 상하로 이동할 수 있다. 서포트 암(121)은 바디(121a)와 플레이트(121b)를 포함할 수 있다. 바디(121a)는 바(bar) 형상을 가지며, 플레이트(121b)는 평평한 패널일 수 있다. 플레이트(121b)의 일 면의 상부에 바디(121a)가 결합될 수 있다. 플레이트(121b)의 타 면의 하부에는 체결부가 형성되며, 체결부가 상부 수직 샤프트(131)에 고정됨으로써 서포트 암(121)이 상부 수직 샤프트(131)와 결합될 수 있다.
스프링(122)이 서포트 암(121)과 틸팅 암(116)의 본체부(116a) 사이에 설치되어 서포트 암(121)에 틸팅 암(116)을 탄성적으로 결합할 수 있다. 스프링(122)의 상단은 서포트 암(121)의 하면에 고정되고, 하단은 본체부(116a)의 상면에 고정되며, 스프링(122)의 탄성력에 의해 서포트 암(121)과 틸팅 암(116)의 거리가 소정의 간격으로 유지될 수 있다. 스프링(122)은 제1 스프링(122a)과 제2 스프링(122b)을 포함할 수 있으며, 제1 스프링(122a)과 제2 스프링(122b)은 수평으로 소정의 간격으로 이격되어 브러쉬 틸팅 유닛(110)을 평행하게 지지할 수 있다. 제1 스프링(122a)과 제2 스프링(122b)의 중간 지점은 브러쉬 틸팅 유닛(110)의 무게중심과 수직으로 중첩되는 지점일 수 있다.
에어 백(123)이 수직으로 서포트 암(121)과 틸팅 암(116)의 본체부(116a) 사이에 설치될 수 있으며, 수평으로 제1 스프링(122a)과 제2 스프링(122b) 사이에 위치할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 한 쌍의 에어 백(123) 사이에 제1 스프링(122a)과 제2 스프링(122b)이 위치할 수도 있다. 에어 백(123)의 상단은 서포트 암(121)의 하면에 고정되고, 하단은 본체부(116a)의 상면에 고정되며, 틸팅 암(116)이 스프링(122)과 에어 백(123)을 통해 서포트 암(121)에 안정적으로 매달릴 수 있다.
에어 백(123)은 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)을 포함할 수 있다. 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)은 수평으로 소정의 거리로 이격되며, 제1 에어 백(123a)은 제2 에어 백(123b)보다 상대적으로 롤 브러쉬(111)의 일 단에 멀게 위치할 수 있다. 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)의 중간 지점은 브러쉬 틸팅 유닛(110)의 무게중심과 수직으로 중첩되는 지점일 수 있다. 제1 스프링(122a), 제1 에어 백(123a), 제2 에어 백(123b) 및 제2 스프링(122b)은 틸팅 암(116) 상에서 롤 브러쉬(111)의 길이 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 스프링(122a)은 제1 에어 백(123a)과 가깝게 배치되고, 제2 스프링(122b)은 제2 에어 백(123b)과 가깝게 배치될 수 있다. 제1 스프링(122a)과 제1 에어 백(123a) 간의 거리는 제2 스프링(122b)과 제2 에어 백(123b) 간의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)은 서로 제1 스프링(122a)과 제1 에어 백(123a)간의 거리보다 멀게 위치할 수 있다. 스프링(122)이 에어 백(123)의 일 측에 가깝게 배치된 상태에서 틸팅 암(116)에 탄성력을 제공함으로써, 에어 백(123)의 팽창 및/또는 수축으로 인한 브러쉬 틸팅 유닛(110)의 상하 이동 및/또는 틸팅 동작이 정교하게 제어될 수 있다. 또한, 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)이 소정의 거리로 이격됨으로써 브러쉬 틸팅 유닛(110)을 안정적으로 지지할 수 있으며, 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)의 팽창 및/또는 수축에 의해 브러쉬 틸팅 유닛(110)의 기울기가 미세하게 조절될 수 있다.
노즐(126)이 서포트 암(121) 상에 설치될 수 있다. 노즐(126)은 기체 공급 라인을 통해 기체 탱크와 연결될 수 있으며, 기체 공급 라인에는 공압제어모듈(410)가 연결될 수 있다. 제어부(430)는 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b) 각각의 내부 압력을 조절할 수 있다. 제어부(430)는 공압제어모듈(410)와 연결되며, 공압제어모듈(410)를 제어하여 기체 탱크로부터 기체 공급 라인과 노즐(126)을 통해 에어 백(123)으로 공급되는 기체의 압력을 조절할 수 있다.
상부 업다운 유닛(130)은 상부 수직 샤프트(131), 상부 업다운 커플링부(132) 및 상부 업다운 구동부(133)를 포함할 수 있다. 상부 업다운 커플링부(132)와 상부 업다운 구동부(133)가 상부 수직 샤프트(131)에 기계적으로 결합될 수 있다. 상부 수직 샤프트(131)는 연결 유닛(300)의 상부에 결합되어 고정되며, 에어 유닛(120)과 브러쉬 틸팅 유닛(110)을 지지할 수 있다.
상부 업다운 구동부(133)에 의해 상부 수직 샤프트(131)에 기계적으로 결합된 회전체가 회전함으로써 상부 수직 샤프트(131)를 따라 상하로 이동할 수 있다. 회전체의 상하 이동에 따라 상부 수직 샤프트(131)에 결합된 에어 유닛(120)과 에어 유닛(120)에 매달린 브러쉬 틸팅 유닛(110)이 함께 상하로 이동할 수 있다.
하부 세정 유닛(200)은 브러쉬 유닛(210)과 하부 업다운 유닛(230)을 포함하며, 상부 세정 유닛(100)과 비교하여 에어 유닛(120)을 포함하지 않을 수 있다. 브러쉬 유닛(210)은 상부 세정 유닛(100)의 브러쉬 틸팅 유닛(110)과 동일 및/또는 유사한 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 브러쉬 유닛(210)은 롤 브러쉬(211), 홀더(216) 및 모터(217)를 포함할 수 있다. 홀더(216)가 롤 브러쉬(211) 아래에서 롤 브러쉬(211)를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 모터(217)가 홀더(216)의 외측에 고정되며, 모터(217)의 구동 축이 홀더(216)를 관통하여 롤 브러쉬(211)에 연결될 수 있다. 홀더(216)는 직접 하부 업다운 유닛(230)에 결합될 수 있으며, 하부 업다운 유닛(230)은 홀더(216)를 매개로 하여 롤 브러쉬(211)를 상하로 이동시킬 수 있다.
도 5는 도 3의 P1 영역을 확대 도시한 사시도이다. 도 6은 도 5의 일부 영역에 대한 단면 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 틸팅 암(116)은 본체부(116a)의 상면으로부터 돌출되는 하부 돌출부(116d)를 더 포함할 수 있다. 서포트 암(121)은 하면으로부터 돌출되는 상부 돌출부(121c)를 더 포함할 수 있다. 하부 돌출부(116d)는 제1 하부 돌출부(116d-1)와 제2 하부 돌출부(116d-2)를 포함하며, 상부 돌출부(121c)는 제1 상부 돌출부(121c-1)와 제2 상부 돌출부(121c-1)를 포함할 수 있다. 상부 돌출부(121c)와 하부 돌출부(116d)는 서로 수직으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 즉, 상부 돌출부(121c)와 하부 돌출부(116d)는 서로 수직으로 정렬될 수 있다. 하부 돌출부(116d)와 상부 돌출부(121c) 사이에 에어 백(123a, 123b)이 개재될 수 있다. 에어 백(123a, 123b)의 하단은 하부 돌출부(116d)의 상단에 고정되고, 에어 백(123a, 123b)의 상단은 상부 돌출부(121c)의 하단에 고정될 수 있다. 구체적으로, 제1 하부 돌출부(116d-1)와 제1 상부 돌출부(121c-1) 사이에 제1 에어 백(123a)이 개재되며, 제2 하부 돌출부(116d-2)와 제2 상부 돌출부(121c-2) 사이에 제2 에어 백(123b)이 개재될 수 있다.
에어 유닛(120)은 에어 백(123)을 관통하는 하부 플레이트(124)와 에어 백(123) 내의 에어 영역(AR) 내에 위치하는 상부 플레이트(125)를 더 포함할 수 있다. 에어 백(123)의 내부에는 에어 백(123)의 팽창 및/또는 수축을 위해 공급되는 기체가 머무는 공간인 에어 영역(AR)이 형성되며, 에어 영역(AR) 아래에는 에어 백(123)을 수평으로 관통하는 수평 홀이 형성될 수 있다. 하부 플레이트(124)는 수평 홀에 삽입되어 에어 백(123)을 관통할 수 있다. 에어 백(123)을 관통한 하부 플레이트(124)의 일 단과 타 단은 에어 백(123)의 양 측으로부터 각각 돌출되며, 틸팅 암(116)의 하부 돌출부(116d)에 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 하부 플레이트(124)를 관통하는 나사가 하부 돌출부(116d)에 결합됨으로써 하부 플레이트(124)가 하부 돌출부(116d)에 고정될 수 있으며, 하부 플레이트(124)가 하부 돌출부(116d)에 고정됨으로써 에어 백(123)의 하부도 하부 돌출부(116d)에 고정될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상부 플레이트(125)는 에어 영역(AR) 내에 설치될 수 있다. 예를 들어, 상부 플레이트(125)는 서포트 암(121)에 결합되며, 나사를 통해 서포트 암(121)의 상부 돌출부(121c) 아래에 매달릴 수 있다. 상부 플레이트(125)와 상부 돌출부(121c) 사이에 에어 백(123)의 상부가 개재될 수 있다. 상부 플레이트(125)가 에어 백(123)의 상부를 지지하여 에어 백(123)의 상단을 상부 돌출부(121c)에 고정시킬 수 있다. 상부 플레이트(125)에는 홀(125h)이 형성되며, 기체가 홀(125h)을 통해 에어 백(123)의 에어 영역(AR)으로부터 출입할 수 있다.
서포트 암(121)은 바디(121a)와 상부 돌출부(121c)를 수직으로 관통하는 관통홀(121d)을 포함할 수 있다. 관통홀(121d)의 상부에는 노즐(126)이 설치되며, 관통홀(121d)의 하부는 에어 백(123)의 에어 영역(AR)과 연통될 수 있다. 이에, 기체 탱크로부터 공압제어모듈(410)를 통해 제공되는 기체가 노즐(126)과 관통홀(121d)을 통해 에어 백(123)의 에어 영역(AR)으로부터 출입할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 개시의 일 실시예들에 따른 브러쉬 틸팅 유닛의 틸팅 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 에어 백(123) 은 신축성 있는 소재를 포함하며, 내부 압력(즉, 도 6에 도시된 에어 영역(AR)의 내부 압력)에 따라 부피가 팽창 또는 수축할 수 있다. 예를 들어, 에어 백(123)은 실리콘이나 고무와 같은 소재로 이루어질 수 있다. 에어 백(123)은 상하 방향으로 팽창 또는 수축될 수 있다. 즉, 에어 백(123)이 팽창하는 경우 에어 백(123)의 수직 길이가 늘어날 수 있으며, 에어 백(123)이 수축하는 경우 에어 백(123)의 수직 길이가 줄어들 수 있다. 에어 백(123)은 좌우 방향으로도 팽창 또는 수축될 수 있다.
제어부(430)는 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)의 내부 압력 차이를 조절하여 롤 브러쉬(111)의 기울기를 조절할 수 있다. 제어부(430)는 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)의 내부 압력을 서로 다르게 하여 틸팅 암(116)을 기울 있으며, 틸팅 암(116)이 기울어짐에 따라 브러쉬 틸팅 유닛(110) 전체가 함께 기울어질 수 있다. 즉, 틸팅 암(116)에 고정된 롤 브러쉬(111)와 모터(117)가 틸팅 암(116)과 함께 기울어질 수 있다. 제어부(430)는 롤 브러쉬(111)의 기울기를 조절함으로써 기판(W)의 에지 영역에 가하는 접촉 압력을 변경할 수 있으며, 기판(W)에 대한 롤 브러쉬(111)의 회전 강성을 조절할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어부(430)는 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)에 연결된 공압제어모듈(410)를 제어하여 제1 에어 백(123a)의 내부 압력을 제2 에어 백(123b)의 내부 압력보다 크게 할 수 있다. 이에, 제1 에어 백(123a)은 부피가 제2 에어 백(123b)의 부피보다 커질 수 있으며, 롤 브러쉬(111)는 일 단이 타 단보다 높아지도록 기울어질 수 있다.
제1 에어 백(123a)의 부피가 제2 에어 백(123b)의 부피보다 커지는 경우는, 제1 에어 백(123a)만 팽창하는 경우, 제2 에어 백(123b)만 수축하는 경우, 및 제1 에어 백(123a)이 팽창하고 제2 에어 백(123b)이 수축하는 경우를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(430)의 제어 신호에 따라 제1 에어 백(123a) 내의 기체 양이 증가하여 내부 압력이 증가하고, 이에 제1 에어 백(123a)이 팽창할 수 있다. 이 때, 제1 에어 백(123a)에 인접하게 위치하는 제1 스프링(122a)은 연장될 수 있다. 다른 예를 들면, 제어부(430)의 제어 신호에 따라 제2 에어 백(123b) 내의 기체 양이 감소하여 내부 압력이 감소하고, 이에 제2 에어 백(123b)이 수축할 수 있다. 이 때, 제2 에어 백(123b)에 인접하게 위치하는 제2 스프링(122b)도 제2 에어 백(123b)과 함께 수축할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 제어부(430)의 제어 신호에 따라 제1 에어 백(123a) 내의 기체 양이 증가하여 내부 압력이 증가하고, 제2 에어 백(124b) 내의 기체 양이 감소하여 내부 압력이 감소함으로써, 제1 에어 백(123a)은 팽창하고 제2 에어 백(123b)은 수축할 수 있다. 이 때, 제1 에어 백(123a)에 인접하게 위치하는 제1 스프링(122a)은 연장되고, 제2 에어 백(123b)에 인접하게 위치하는 제2 스프링(122b)은 수축할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 제1 에어 백(123a)의 부피가 제2 에어 백(123b)의 부피보다 커지면, 제1 에어 백(123a)의 수직 길이가 제2 에어 백(123b)보다 길어지고, 제1 상부 돌출부(121c-1)와 제1 하부 돌출부(116d-1) 사이의 수직 거리가 제2 상부 돌출부(121c-2)와 제2 하부 돌출부(116d-2) 사이의 수직 거리보다 다소 멀어질 수 있다. 이에 따라, 틸팅 암(116)의 본체부(116a)의 모터 결합부(116c)가 연장되는 일 단이 본체부(116a)의 브라켓(116b)이 연결되는 타 단보다 높아지도록 기울어질 수 있다. 틸팅 암(116)의 기울어짐에 따라 브러쉬 틸팅 유닛(110) 전체가 기울어지므로, 롤 브러쉬(111)도 일 단이 타 단보다 높게 기울어질 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이 틸팅 암(116)이 평행한 상태에서 제1 에어 백(123a)의 부피가 제2 에어 백(123b)의 부피보다 커짐으로써, 도 7과 같이 틸팅 암(116)(즉, 브러쉬 틸팅 유닛(110))은 반시계 방향으로 기울어질 수 있다. 틸팅 암(116)의 기울어짐과 함께 틸팅 암(116)에 고정된 롤 브러쉬(111)와 모터(117)도 함께 기울어질 수 있다. 롤 브러쉬(111)가 기울어지면서 롤 브러쉬(111)의 표면과 기판(W)의 상면의 에지 영역의 접촉 압력이 증가될 수 있다. 이에, 롤 브러쉬(111)의 에지 영역에 대한 세정 효율이 개선될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어부(430)는 제1 에어 백(123a) 내의 내부 압력을 제2 에어 백(123b)의 내부 압력보다 크게 하되, 제1 에어 백(123a) 및 제2 에어 백(123b) 내에 모두 내부 압력을 증가시켜 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b) 모두 팽창하게 할 수 있다. 이에 따르면, 제1 에어 백(123a)의 부피가 더 크기 때문에 틸팅 암(116)은 반시계 방향으로 기울어지며, 동시에 제1 에어 백(123a) 제2 에어 백(123b)의 부피가 모두 팽창하였기 때문에 틸팅 암(116)이 수직 하방으로 이동할 수 있다. 제1 스프링(122a)과 제2 스프링(122b)은 각각 연장될 수 있다. 이 경우, 롤 브러쉬(111)가 기울어지면서 롤 브러쉬(111)의 표면과 기판(W)의 상면의 에지 영역의 접촉 압력이 증가될 뿐만 아니라, 롤 브러쉬(111)가 에지 영역에 가하는 하강 압력도 증가되어, 롤 브러쉬(111)의 회전 강성이 증가될 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 제1 에어 백(123a) 내의 내부 압력을 제2 에어 백(123b)의 내부 압력보다 크게 하면서, 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b) 내의 내부 압력을 각각 감소시키면, 틸팅 암(116)은 반시계 방향으로 기울어지면서 동시에 수직 상방으로 이동할 수 있다.
이와 같이, 틸팅 암(116)은 틸팅 동작뿐만 아니라 상하로 수직 이동이 가능하며, 틸팅 동작과 상하 수직 이동은 동시에 제어될 수 있다. 에어 백(123)의 압력 변화에 따른 틸팅 암(116)의 틸팅 동작 및/또는 수직 이동에 의해 롤 브러쉬(111)의 기판(W)의 에지 영역에 대한 접촉 압력이 변화될 수 있으며, 롤 브러쉬(111)의 기판(W)에 대한 회전 강성이 변화될 수 있다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 제어부(430)는 공압제어모듈(410)를 제어하여 제1 에어 백(123a)의 내부 압력을 제2 에어 백(123b)의 내부 압력보다 작게 할 수 있다. 이에 제1 에어 백(123a)의 부피가 제2 에어 백(123b)의 부피보다 작아질 수 있으며, 틸팅 암(116)과 함께 롤 브러쉬(111)의 일 단이 타 단보다 낮게 기울어질 수 있다. 즉, 도 7과는 반대로, 제2 에어 백(123b)의 수직 길이가 제1 에어 백(123a)의 수직 길이보다 길어져 틸팅 암(116)과 롤 브러쉬(111)가 시계 방향으로 기울어질 수 있다.
제1 에어 백(123a)의 부피가 제2 에어 백(123b)의 부피보다 작아지는 경우는, 제1 에어 백(123a)만 수축하는 경우, 제2 에어 백(123b)만 팽창하는 경우, 및 제1 에어 백(123a)이 수축하고 제2 에어 백(123b)이 팽창하는 경우를 포함할 수 있다. 각각의 경우에, 제1 스프링(122a)은 수축하고 및/또는 제2 스프링(122b)은 연장될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어부(430)는 제1 에어 백(123a) 내의 내부 압력을 제2 에어 백(123b)의 내부 압력보다 작게 하되, 제1 에어 백(123a) 및 제2 에어 백(123b) 내에 모두 내부 압력을 증가시켜 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b) 모두 팽창하게 할 수 있다. 이에 따르면, 제1 에어 백(123a)의 부피가 더 작기 때문에 틸팅 암(116)과 롤 브러쉬(111)는 시계 방향으로 기울어지며, 동시에 제1 에어 백(123a) 제2 에어 백(123b)의 부피가 모두 팽창하였기 때문에 틸팅 암(116)과 롤 브러쉬(111)가 수직 하방으로 이동할 수 있다. 제1 스프링(122a)과 제2 스프링(122b)은 각각 연장될 수 있다.
제어부(430)는 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)의 각각의 내부 압력을 조절하여 틸팅 암(116)과 롤 브러쉬(111)를 상하로 이동시킬 수 있다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 있어서, 제어부(430)는 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b) 각각의 내부 압력을 증가시키되, 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)의 내부 압력을 동일하게 할 수 있다. 이에 따라, 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)은 동일한 부피로 팽창되며, 수직 길이가 서로 동일하게 늘어날 수 있다. 이에 따라, 틸팅 암(116)과 롤 브러쉬(111)는 기울어짐 없이 수직 하방으로 이동할 수 있다. 이러한 수직 이동은 상부 업다운 유닛(130)에 의해 상하로 이동하는 것보다 이동량이 미세하여 롤 브러쉬(111)가 기판(W)에 가하는 하강 압력의 크기와 기판(W)에 대한 롤 브러쉬(111)의 회전 강성을 정교하게 조절하는데 활용될 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 개략적인 사시도이다. 도 10는 도 9의 P2 영역을 확대 도시한 사시도이다. 도 11은 도 10의 틸팅 암과 서포트 암을 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 에어 유닛(520)은 서포트 암(521)의 바디(521a)의 하면으로부터 돌출되는 상부 브라켓(522), 상부 브라켓(522)에 고정되는 베어링(523), 및 베어링(523)을 관통하는 피봇 축(524)을 포함할 수 있다. 에어 유닛(520)은 도 2 내지 도 8에서 설명한 에어 유닛(520)과 비교하여, 스프링을 포함하지 않을 수 있다. 상부 브라켓(522)은 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b) 사이에 위치할 수 있다. 상부 브라켓(522)은 서로 마주하는 제1 상부 브라켓(522a)과 제2 상부 브라켓(522b)을 포함할 수 있으며, 제1 상부 브라켓(522a)과 제2 상부 브라켓(522b)은 서로 이격될 수 있다.
브러쉬 틸팅 유닛(510)은 틸팅 암(516)의 본체부(116a)의 상면으로부터 돌출되는 하부 브라켓(517)을 포함할 수 있다. 하부 브라켓(517)은 틸팅 암(516)의 제1 하부 돌출부(116d-1)와 제2 하부 돌출부(116d-2) 사이에 배치될 수 있다. 하부 브라켓(517)은 제1 상부 브라켓(522a)과 제2 상부 브라켓(522b) 사이로 삽입되며, 피봇 축(524)이 제1 상부 브라켓(522a), 하부 브라켓(517), 및 제2 상부 브라켓(522b)에 삽입되어 상부 브라켓(522)과 하부 브라켓(516b)을 서로 회전 가능하게 결합할 수 있다. 이에 따라, 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b) 내의 내부 압력 차이가 생기는 경우, 피봇 축(524)을 중심으로 틸팅 암(516)과 롤 브러쉬(111)가 기울어질 수 있다. 도 9에 도시된 기판 세정 장치(20)는 피봇 축(524)을 중심으로 틸팅되는 것 외에는, 도 7 및 도 8에서 설명한 틸팅 동작과 유사하게 동작할 수 있다. 즉, 틸팅 암(516), 롤 브러쉬(111) 및 모터(117)는 제1 에어 백(123a)과 제2 에어 백(123b)의 팽창 및/또는 수축에 따라 피봇 축(524)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 기울어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하부 돌출부(116d)의 상면에는 에어 백(123)의 하부가 삽입되는 홈(525)이 형성될 수 있다. 상부 돌출부(121c)의 하면에도 에어 백(123)의 상부가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
10 기판 세정 장치 100 상부 세정 유닛
110 브러쉬 틸팅 유닛 111 롤 브러쉬
112 샤프트 113 전단 체결부
114 후단 체결부 115 커플링부
116 틸팅 암 116a 본체부
116b 브라켓 116c 모터 결합부
116d 하부 돌출부 117 모터
120 에어 유닛 121 서포트 암
121a 바디 121b 플레이트
121c 상부 돌출부 121d 관통홀
122 스프링 122a 제1 스프링
122b 제2 스프링 123 에어 백
123a 제1 에어 백 123b 제2 에어 백
124 하부 플레이트 125 상부 플레이트
126 노즐 130 상부 업다운 유닛
131 상부 수직 샤프트 132 상부 업다운 커플링부
133 상부 업다운 구동부 200 하부 세정 유닛
210 브러쉬 유닛 211 롤 브러쉬
216 홀더 217 모터
230 하부 업다운 유닛 300 연결 유닛
20 기판 세정 장치 520 에어 유닛
521 서브 틸팅 암 522 상부 브래킷
522a 제1 상부 브래킷 522b 제2 상부 브래킷
523 베어링 524 피봇 축
516 틸팅 암 517 하부 브래킷
525 홈 410 공압제어모듈
430 제어부

Claims (10)

  1. 롤 브러쉬와 모터가 결합되는 틸팅 암;
    상기 틸팅 암 상에 위치하는 서포트 암;
    상기 서포트 암에 상기 틸팅 암을 결합하는 제1 스프링 및 제2 스프링;
    상기 틸팅 암과 상기 서포트 암 사이에 설치되는 제1 에어 백 및 제2 에어 백; 및
    상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백의 내부 압력 차이를 조절하여 상기 롤 브러쉬의 기울기를 조절하고,
    상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하여 상기 롤 브러쉬를 상하로 이동시키는 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 틸팅 암은,
    상기 모터가 고정되는 모터 결합부를 포함하며,
    상기 모터의 구동 축은 상기 모터 결합부를 관통하여 상기 롤 브러쉬에 연결되는, 기판 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에어 백은,
    상기 제2 에어 백보다 상대적으로 상기 롤 브러쉬의 일 단에 멀게 위치하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 에어 백을 상기 제2 에어 백보다 내부 압력을 크게 하여, 상기 롤 브러쉬의 일 단을 타 단보다 높게 기울이는, 기판 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에어 백은,
    상기 제2 에어 백보다 상대적으로 상기 롤 브러쉬의 일 단에 멀게 위치하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 에어 백을 상기 제2 에어 백보다 내부 압력을 작게 하여, 상기 롤 브러쉬의 일 단을 타 단보다 낮게 기울이는, 기판 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백의 내부 압력을 각각 증가 또는 감소시켜 상기 롤 브러쉬를 상하로 이동시키는, 기판 세정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는,
    상기 제1 에어 백을 수평으로 관통하며, 상기 틸팅 암에 고정되는 하부 플레이트를 더 포함하는, 기판 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 세정 장치는,
    상기 제1 에어 백 내에서 상기 서포트 암에 결합되는 상부 플레이트를 더 포함하며,
    상기 상부 플레이트는 기체가 통과하는 홀을 포함하는, 기판 세정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 틸팅 암은,
    상면으로부터 돌출되는 제1 하부 돌출부 및 제2 하부 돌출부를 더 포함하고
    상기 서포트 암은,
    하면으로부터 돌출되는 제1 상부 돌출부 및 제2 상부 돌출부를 더 포함하는, 기판 세정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 에어 백은 상기 제1 하부 돌출부와 상기 제1 상부 돌출부 사이에 배치되고,
    상기 제2 에어 백은 상기 제2 하부 돌출부와 상기 제2 상부 돌출부 사이에 배치되는, 기판 세정 장치.
  10. 롤 브러쉬와 모터가 결합되는 틸팅 암, 상기 틸팅 암은 상기 모터가 고정되는 모터 결합부를 포함하고;
    상기 틸팅 암 상에 위치하는 서포트 암;
    상기 틸팅 암과 상기 서포트 암 사이에 설치되는 제1 에어 백 및 제2 에어 백;
    상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 사이에 위치하며, 상기 서포트 암의 하면으로부터 돌출되는 상부 브라켓;
    상기 틸팅 암의 상면으로부터 돌출되는 하부 브라켓;
    상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓에 삽입되는 피봇 축; 및
    상기 제1 에어 백 및 상기 제2 에어 백 각각의 내부 압력을 조절하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 제1 에어 백과 상기 제2 에어 백의 내부 압력 차이를 조절하여 상기 롤 브러쉬의 기울기를 조절하는, 기판 세정 장치.
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