KR101267208B1 - 기판 세정 장치, 기판 세정 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 기판 단부면에 부착된 부착물을 스폰지형 브러시에 의해 효과적으로 제거할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판 세정 장치(1)는 기판(W)을 회전 가능하게 유지하는 스핀척(3)과, 스핀척(3)에 유지되어 있는 기판(W)을 회전시키는 모터(4)와, 스핀척(3)에 유지되어 있는 기판(W)에 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구(10)와, 세정 기구를 구비하고 있다. 세정 기구는, 세정시에 기판(W)의 적어도 단부면에 접촉되며 스폰지형 수지로 이루어진 브러시(21)와, 브러시(21)를 압축하는 브러시 압축 기구(23a, 23b, 24)를 갖고 있다. 브러시(21)는 압축 기구(23a, 23b, 24)에 의해 압축된 상태가 되어 적어도 기판(W)의 단부면을 세정한다.

Description

기판 세정 장치, 기판 세정 방법 및 기억 매체{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS, SUBSTRATE CLEANING METHOD AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 적어도 기판의 단부면을 세정하는 기판 세정 장치, 기판 세정 방법 및 기억 매체에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스나 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼나 유리 기판에 부착된 미립자(particle)나 오염물질(contamination) 등을 제거하는 세정 처리가 행해진다. 이러한 세정 처리를 행하는 장치로서는, 기판을 스핀척에 유지하고, 기판을 회전시킨 상태에서 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 처리의 과정에서 기판 주연부에 잔존하고, 그대로 건조되어 부착물이 되는 것이나, 세정에 의해 제거된 물질이 기판의 주연부에 재부착하는 경우가 발생한다. 예전에는, 기판의 주연부가 제품으로서 사용되지 않았기 때문에, 이러한 기판 주연부의 부착물에 대하여 특별한 대책이 취해지지 않았지만, 디바이스 등의 미세화가 진행되어, 이러한 기판 주연부의 부착물이 기판 반송 기구의 기판 지지 아암 등에 부착함에 따른 악영향이 드러나게 되었다. 이러한 악영향을 방지하는 기술로서, 기판의 주연부에 스폰지형의 브러시를 접촉시켜 주연부의 부착물을 제거하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2).
그러나, 기판 주연부, 특히 기판 단부면에는 강고하게 부착되어 있는 부착물도 존재하여, 단순히 스폰지형 브러시를 접촉시킨 것만으로는 제거할 수 없는 경우가 생긴다.
[특허 문헌 1] 일본 실용 신안 공개 평성 제5-79939호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2007-165794호 공보
본 발명은, 적어도 기판 단부면에 부착된 부착물을 스폰지형 브러시에 의해 효과적으로 제거할 수 있는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공한다.
또한, 그러한 방법을 실시하기 위한 프로그램을 기억시킨 기억 매체를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 단부면과, 표면 주연부와, 이면 주연부를 갖는 기판을 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 적어도 단부면에 접촉되며 스폰지형 수지로 이루어진 브러시와, 브러시를 압축하는 브러시 압축 기구를 갖는 세정 기구를 구비하고, 상기 브러시는 브러시 압축 기구에 의해 압축되어 경화된 상태에서 기판의 적어도 단부면을 세정한다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시는, 원통형의 소직경부와 상기 소직경부에 연속하는 원통형의 대직경부를 가지며, 상기 소직경부의 둘레면에 의해 기판의 단부면을 세정하고, 상기 대직경부와 상기 소직경부의 접속면에 의해 기판의 이면 주연부 또는 표면 주연부를 세정한다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시는, 압축됨으로써 상기 대직경부와 상기 소 직경부의 접속면이 변형되고, 그 변형 부분에 의해 기판의 주연부를 국부적으로 세정한다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시는, 브러시 압축 기구에 의해 압축되었을 때에 기판의 단부면 및 표면 주연부 또는 이면 주연부에 대한 양호한 세정력이 얻어지도록 초기 형상이 결정된다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시의 초기 형상은, 상기 소직경부와 상기 대직경부 사이에 형성되어 기판이 삽입되는 노치를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시의 초기 형상은, 상기 소직경부와 상기 대직경부 사이에 곡선부를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시는 원통형을 이루고, 그 외주면으로 기판의 단부면을 세정한다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시는, 브러시 압축 기구에 의해 압축되었을 때에 기판의 적어도 단부면에 대한 양호한 세정력이 얻어지도록 초기 형상이 결정된다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시의 초기 형상은, 그 외주에 기판이 삽입되는 노치를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시 압축 기구는, 상기 브러시를 상하로 협지하는 한 쌍의 프레스 부재와, 상기 프레스 부재 중 적어도 한쪽을 이동시키는 액츄에이터를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 세정 기구는, 상기 브러시를 회전시키는 브러시 회전 기구와, 상기 브러시를 기판에 대하여 접촉 분리시키는 접촉 분리 기구를 가지며, 상기 브러시 회전 기구에 의해 회전된 상기 브러시를, 상기 기판 회전 기구에 의해 회전되고 있는 기판에, 상기 접촉 분리 기구에 의해 접촉시키고, 그 상태에서 기판의 적어도 단부면을 세정한다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시 압축 기구에 의한 상기 브러시의 압축력을 변화시켜 상기 브러시에 의한 세정을 제어하는 제어부를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시는, 원통형의 소직경부와 상기 소직경부와의 사이에 접속면을 형성하는 원통형의 대직경부를 가지며, 상기 브러시는, 압축됨으로써 상기 대직경부와 소직경부의 접속면이 변형되고, 그 변형 부분에 의해 기판의 표면 주연부 또는 이면 주연부를 국부적으로 세정하는 것이 가능하며, 상기 제어부는, 상기 브러시 압축 기구에 의한 압축력의 변화에 따라 상기 변형 부분의 위치를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 브러시 압축 기구에 의한 기판의 세정 중에 브러시의 압축력을 변화시켜 상기 브러시에 의한 세정을 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 세정 대상인 기판의 상태에 따라 브러시의 압축력을 변화시켜 상기 브러시에 의한 세정을 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시 압축 기구는, 상기 브러시에 접촉하여 상기 브러시의 형상을 소정의 형상으로 변화시키는 브러시 형상 변화 부재를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시는, 원통형의 소직경부와 상기 소직경부와의 사이에 접속면을 형성하는 원통형의 대직경부를 가지며, 상기 브러시 형상 변화 부재는 원하는 세정이 실현되도록 상기 접속면을 소정의 상태로 변화시킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시 형상 변화 부재의 상기 브러시에 접촉하는 접촉면이 유발(乳鉢) 형상을 이룬다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시 형상 변화 부재의 상기 브러시에 접촉하는 접촉면이 원추형을 이룬다.
일 실시예에 따르면, 상기 브러시 형상 변화 부재의 상기 브러시에 접촉하는 접촉면이 상기 브러시의 회전축에 대하여 비대칭의 형상을 이룬다.
다른 실시예에 따르면, 단부면과, 표면 주연부와, 이면 주연부를 갖는 기판을 세정하는 기판 세정 방법으로서, 스폰지형 수지로 이루어진 브러시를 브러시 압축 기구에 의해 압축하여 경화된 상태로 만드는 단계와, 기판에 세정액을 공급하는 단계와, 상기 경화된 브러시를 회전되고 있는 기판의 적어도 단부면에 접촉시켜 세정하는 단계를 포함하고 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 브러시는 압축 가능하게 마련되고, 세정시에 상기 브러시의 압축력을 변화시켜 상기 브러시에 의한 세정을 제어하면서 세정한다.
다른 실시예에 따르면, 브러시 압축 기구는 브러시 형상 변화 부재를 가지며, 브러시 형상 변화 부재를 상기 브러시에 접촉시킴으로써, 상기 브러시의 형상을 소정의 형상으로 변화시키고, 형상이 변화된 상기 브러시를 기판의 단부면 및 표면 주연부 또는 이면 주연부에 접촉시킨다.
또 다른 실시예에 따르면, 컴퓨터에 기판 세정 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 기억시킨 기억 매체에 있어서, 기판 세정 방법은, 단부면과, 표면 주연부와, 이면 주연부를 갖는 기판을 브러시 세정하는 기판 세정 방법으로서, 스폰지형 수지로 이루어진 브러시를 브러시 압축 기구에 의해 압축하여 경화된 상태로 만드는 행정과, 기판에 세정액을 공급하는 행정과, 상기 경화된 브러시를 회전되고 있는 기판의 적어도 단부면에 접촉시켜 세정하는 행정을 포함한다.
실시예에 따르면, 적어도 기판의 단부면에 접촉시켜 브러시 세정을 행할 때에, 스폰지형 브러시를 압축한 상태로 만들기 때문에, 세정할 때의 브러시 경도를 상승시켜 세정력을 높일 수 있고, 기판의 단부면 등에 부착된 부착물을 효과적으로 세정할 수 있다. 또한, 기판 단부면과 기판 표면 또는 이면의 주연부를 동시에 세정하는 소직경부와 대직경부가 연속된 브러시를 이용하는 경우에는, 브러시를 압축함으로써, 주연부를 세정하는 대직경부의 소직경부 접속면에 경도가 높은 돌기부가 형성되고, 이에 따라 국부적으로 매우 세정력이 높은 세정을 행할 수 있다.
실시예에 따르면, 적어도 기판의 단부면에 접촉시켜 브러시 세정을 행할 때에, 스폰지형 수지로 이루어진 브러시를 이용하며, 이 브러시를 브러시 압축 기구에 의해 압축 가능하게 하고, 브러시의 압축력을 변화시켜 상기 브러시에 의한 세정을 제어하기 때문에, 브러시 세정의 최적화를 도모할 수 있고, 적어도 기판 단부면에 부착된 부착물의 제거를 효과적으로 행할 수 있다.
예컨대, 기판의 세정 중에 브러시의 압축력을 변화시켜 세정을 제어함으로써, 시간적인 세정력의 제어를 행할 수 있다. 구체적으로는, 먼저 브러시에 압축력을 부여하지 않고서, 제거하기 쉬운 부착물을 제거하고, 서서히 압축력을 높여 세정력을 높여 나감으로써, 보다 강고한 부착물을 제거한다고 하는 방법을 취할 수 있다. 또한, 세정 위치의 제어를 행할 수도 있다. 구체적으로는, 원통형의 소직경부와 상기 소직경부에 연속하는 원통형의 대직경부를 갖는 브러시를 이용하고, 브러시 압축 기구에 의해 상기 대직경부의 접속면을 변형시켜, 그 변형 부분에 의해 기판의 주연부를 국부적으로 세정하면, 브러시의 압축력을 변화시킴으로써, 세정 위치를 제어하여 기판의 주연부에 강고하게 부착되어 있는 부착물을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 기판의 상태에 따라 브러시의 압축력을 변화시켜 브러시에 의한 세정을 제어하도록 할 수도 있다. 구체적으로는, 기판의 종류나 부착물의 부착 방식 등의 기판의 상태에 따라 브러시의 압축력을 변화시켜, 세정을 제어한다. 이에 따라, 기판의 상태에 따라 적절하게 브러시 세정을 행할 수 있다.
실시예에 따르면, 기판의 단부면을 포함하는 주연부에 브러시를 접촉시켜 세정할 때에, 스폰지형 브러시를 이용하며, 브러시 유지 기구를 브러시에 접촉시켜 브러시의 형상을 소정의 형상으로 변화시키는 브러시 형상 변화 부재를 갖는 구성으로 하였기 때문에, 피세정 기판에 부착된 부착물의 부착 상태 등에 따라 브러시의 형상을 적절하게 변화시켜, 적절하고 효과적인 세정을 행할 수 있다.
제1 실시형태
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 웨이퍼 세정 장치를 도시한 개략적인 구성도이고, 도 2는 그 내부의 평면도이다.
이 웨이퍼 세정 장치(1)는 챔버(2)를 가지며, 이 챔버(2) 내에는, 피세정 기판인 반도체 웨이퍼(이하 간단히 웨이퍼라 기재함)(W)를 수평 상태로 진공 흡착에 의해 흡착 유지하기 위한 스핀척(3)이 마련되어 있다. 이 스핀척(3)은, 축(3a)을 통해 챔버(2)의 하측에 마련된 모터(4)에 의해 회전 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(2) 내에는, 스핀척(3)에 유지된 웨이퍼(W)를 덮도록 컵(5)이 마련되어 있다. 컵(5)의 바닥부에는, 배기 및 배액을 위한 배기·배액관(6)이 챔버(2)의 하측으로 연장되도록 마련되어 있다. 챔버(2)의 측벽에는, 웨이퍼(W)를 반입/반출하기 위한 반입/반출구(7)가 마련되어 있다. 또한, 축(3a)과 컵(5)의 바닥부 및 챔버(2)의 바닥부와의 사이에는 유체 시일(8)이 마련되어 있다.
또한, 이 웨이퍼 세정 장치(1)는, 세정액을 공급하는 세정액 공급 기구(10)와, 웨이퍼(W)의 단부면을 포함하는 주연부를 브러시 세정하는 세정 기구(20)를 더 갖고 있다.
세정액 공급 기구(10)는, 컵(5)의 상측에 마련된 표면측 세정액 노즐(11a)과 스핀척(3)에 유지된 웨이퍼(W)의 이면측에 마련된 이면측 세정액 노즐(11b)을 구비하며, 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)로부터 웨이퍼(W)의 표면 중심 부근에 세정액이 공급되며, 이면측 세정액 공급 배관(13b)을 통해 이면측 세정액 노즐(11b)로부터 웨이퍼(W)의 이면에 세정액이 공급된다. 표면측 세정액 공급 배관(13a) 및 이면측 세정액 공급 배관(13b)에는 각각 밸브(14a, 14b)가 개재되어 있다. 세정액으로서는 순수나 약액 등을 이용할 수 있다.
세정 기구(20)는, 웨이퍼(W)의 단부면을 포함하는 주연부를 세정하기 위한 스폰지형 수지로 이루어진 브러시(21)와, 브러시(21)를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지 부재(22)와, 브러시(21)를 상하 방향으로 누르는 한 쌍의 프레스 부재(23a, 23b)와, 프레스 부재(23a, 23b)를 통해 브러시(21)에 압축력을 부여하기 위한 실린더(24)와, 브러시(21)를 회동(回動)시키기 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 갖고 있다.
도 3은 세정 기구를 더욱 상세히 도시한 단면도이다. 회전 지지 부재(22)는 수직 방향으로 연장되는 원통형을 이루며, 그 내부에 실린더(24)의 피스톤(24a)이 수직 방향으로 관통하여 연장되어 있다. 이 피스톤(24a)에는 브러시(21)의 중앙에 수직 방향으로 연장되는 브러시 지지 부재(21a)가 접속되어 있고, 브러시 지지 부재(21a)의 하단은 하측의 프레스 부재(23b)의 중앙에 고정되어 있다. 또한, 상측의 프레스 부재(23a)는 회전 지지 부재(22)의 하단면에 고정되고, 브러시 지지 부재(21a)와 상측의 프레스 부재(23a) 사이는 프리로 되어 있다. 따라서, 실린더(24)의 피스톤(24a)을 후퇴시킴으로써, 하측의 프레스 부재(23b)가 브러시 지지 부재(21a)와 함께 상승하고, 상측의 프레스 부재(23a)와 하측의 프레스 부재(23b) 사이에 끼워져 있는 브러시(21)는 압축된다. 즉, 프레스 부재(23a, 23b)와 실린더(24)가 브러시 압축 기구로서 기능한다. 또한, 프레스 부재(23a, 23b) 양자 모두를 이동시켜 브러시(21)를 압축하여도 좋다. 또한, 실린더(24) 대신에 다른 액츄에이터를 이용하여도 좋다.
회동 아암(25)은 수평으로 연장되는 각통(角筒)형을 이루고, 그 선단 부분에 회전 지지 부재(22)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 즉, 회전 지지 부재(22)는, 회동 아암(25)에 부착된 한 쌍의 베어링(31a, 31b)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 회전 지지 부재(22)의 중앙부에는 풀리(32)가 외측에 끼워져 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 마련되어 있고, 브러시 회전용 모터(34)의 회전축(34a)에는 풀리(35)가 부착되어 있으며, 상기 벨트(33)는 풀리(35)에 감겨져 있다. 따라서, 브러시 회전용 모터(34)를 구동시킴으로써 벨트(33)를 통해 회전 지지 부재(22)가 회전되고, 이것에 따라 브러시(21)가 회전된다.
회동 아암(25)의 기단 부분에는, 수직으로 연장되는 회동 샤프트(38)가 회동 아암(25) 내의 상하에 마련된 한 쌍의 고정 부재(39)에 의해 고정되어 있다. 회동 샤프트(38)는 샤프트부(26)를 지나 회동·승강부(27)까지 연장되어 있다.
회동·승강부(27)는, 샤프트부(26)의 하측에 연속하는 하우징(41)과, 그 내부에 마련된 회동 기구(42) 및 승강 기구(45)를 갖고 있다. 회동 기구(42)는 회동용 모터(43)를 갖고 있고, 그 회전축이 회동 샤프트(38)의 하단에 접속되어 있으 며, 회동용 모터(43)를 회전 구동함으로써, 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, 하우징(41)의 바닥부로부터 수직 상향으로 연장되고, 지지 부재(46)가 나사 결합되는 볼나사(48)와, 하우징(41)의 바닥판에 고정되며, 볼나사(48)를 회전시키는 승강용 모터(49)와, 하우징(41) 내에 수직으로 마련되고, 지지 부재(46)를 안내하는 안내 부재(50)를 구비하고 있다. 즉, 승강 기구(45)는 볼나사 기구에 의해 회동 샤프트(38)를 승강시키고, 이것에 따라 회동 아암(25)을 승강시키도록 되어 있다.
도 4는 브러시(21)를 확대하여 도시한 단면도로서, (a)는 압축되어 있지 않은 상태, (b)는 압축된 상태를 나타낸다. 브러시(21)는, 원통형을 이루는 소직경부(21b)와, 소직경부(21b)의 하측에 연속하는 원통형을 이루는 대직경부(21c)를 갖고 있다. 그리고, 소직경부(21b)의 둘레면이 웨이퍼(W)의 단부면 세정부로서 기능하고, 대직경부(21c)의 상면, 즉 소직경부(21b)와의 접속면(21m)이 웨이퍼(W)의 이면 주연부 세정부로서 기능한다. 실제의 세정에 있어서는, (b)에 나타낸 바와 같이 브러시(21)를 프레스 부재(23a, 23b)에 의해 눌러 압축하여 경화시킨 상태에서 웨이퍼(W)를 세정한다. 브러시(21)는, 전술한 바와 같이 스폰지형의 수지로 이루어지며, 폴리비닐알코올(PVA)을 적합하게 이용할 수 있다. 브러시(21)에 적용 가능한 다른 수지로서는, 폴리에틸렌(PE)을 들 수 있다. 또한, 브러시 지지 부재(21a) 및 프레스 부재(23a, 23b)는 어느 정도의 강성이 필요하기 때문에, 금속이나 경질수지를 이용할 수 있다. 단, 금속은 웨이퍼(W)에 대한 오염물질이 될 우려 가 있기 때문에, 경질수지, 예컨대 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에틸렌테르프탈레이트(PET) 등이 바람직하다.
제어부(30)는, 도 5의 블록도에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(61)와, 사용자 인터페이스(62)와, 기억부(63)를 갖고 있다. 컨트롤러(61)는, 기판 세정 장치(1)의 각 구성부, 예컨대 모터(4), 실린더(24), 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 접속되고, 그 안에 웨이퍼 세정 장치(1)의 각 구성부의 제어 대상을 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 웨이퍼 세정 장치(1)에 소정의 처리를 행하게 하기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장되어 있다. 처리 레시피는 기억부(63) 안의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 하드디스크와 같은 고정적인 것이어도 좋고, CDROM, DVD, 플래시 메모리 등의 휴대성의 것이어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용회선을 통해 레시피를 적절하게 전송시키도록 하여도 좋다. 그리고, 컨트롤러(61)가, 필요에 따라, 사용자 인터페이스(62)로부터의 지시 등에 의해 임의의 처리 레시피를 기억부(63)로부터 호출하여 실행시킴으로써, 컨트롤러(61)의 제어 하에서 소정의 처리가 행해진다.
다음에, 이러한 웨이퍼 세정 장치(1)에 의한 웨이퍼(W)의 세정 처리를 행하는 처리 동작에 대해서 설명한다.
우선, 챔버(2)에 웨이퍼(W)를 반입하고, 스핀척(3)에 웨이퍼(W)를 유지시킨다. 계속해서, 실린더(24)에 의해 프레스 부재(23b)를 상측으로 소정 거리 이동시켜, 프레스 부재(23a, 23b)에 의해 브러시(21)를 협지하고, 브러시(21)를 압축하며, 경화시킨다. 이 때, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 소직경부(21b) 및 대직경부(21c)가 함께 압축되어 경화되고, 이와 동시에 대직경부(21c)의 상면이 변형되어 돌기부(21d)가 형성된다.
이 상태에서, 모터(4)를 구동시켜 스핀척(3)과 함께 웨이퍼(W)를 소정의 회전수로 회전시키고, 표면측 세정액 노즐(11a) 및 이면측 세정액 노즐(11b)로부터 세정액을 공급하면서, 브러시 회전용 모터(34)에 의해 브러시 지지 부재(22)와 함께 브러시(21)를 회전시킨다. 그리고, 회동용 모터(43)에 의해 회동 아암(25)을 스핀척(3) 상의 웨이퍼(W)를 향해 회동시켜 브러시(21)의 소직경부(21b)의 외주를 웨이퍼(W)의 단부면에 압착(押着)시키고, 승강 기구(45)에 의해 회동 아암(25)의 높이를 조절하여 브러시(21)의 대직경부(21c)의 상면을 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 압착시키고, 브러시 세정을 시작한다.
또한, 이것에 한정되지 않고, 먼저 회동용 모터(43) 및 승강 기구(45)에 의해 브러시(21)의 위치를 조정한 후, 실린더(24)에 의해 프레스 부재(23b)를 상측으로 소정 거리 이동시켜, 프레스 부재(23a, 23b)에 의해 브러시(21)를 협지하고, 브러시(21)를 압축하며, 이 때에 브러시(21)를 웨이퍼(W)의 단부면 및 이면 주연부에 압착시키도록 하고 나서 세정을 시작하도록 하여도 좋다.
이 때, 스폰지형을 이루는 브러시(21)가 압축되어 경화되고 있기 때문에, 통 상의 상태보다도 세정력이 상승하고, 웨이퍼(W)의 단부면 및 이면 주연부에 강고하게 부착되어 있던 부착물도 제거할 수 있다. 또한, 그것에 부가하여, 대직경부(21c)의 상면이 변형되어 돌기부(21d)가 형성되고, 웨이퍼(W)의 이면 주연부를 국부적으로 좁은 면적의 돌기부(21d)에 의해 세정할 수 있어, 그 부분의 세정력을 현저히 상승시킬 수 있다. 즉, 통상은 브러시(21)가 면형으로 웨이퍼(W)에 접촉하지만, 이와 같이 돌기부(21d)가 형성됨으로써, 브러시(21)가 선형으로 접촉하게 되고, 접촉 부분의 브러시 압력이 매우 높아진다.
브러시(21)의 형상을, 압축되었을 때의 변형이 예측되는 형상으로 할 수도 있다. 즉, 압축되어 변형되었을 때에 양호한 세정력이 얻어지도록 브러시(21)의 초기 형상을 결정한다. 예컨대, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 소직경부(21b)와 대직경부(21c) 사이에 웨이퍼(W)가 삽입되는 노치(21e)를 형성해 두면, 압축했을 때에 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 세정 대상인 웨이퍼(W)의 단부면(W1) 및 이면 주연부(W2)를 감싸도록 변형시킬 수 있고, 세정 대상의 전체를 두루 세정할 수 있다. 또한, 브러시(21)를 눌러 찌부러뜨림으로써, 브러시(21)의 압력을 높여 전체적인 세정력을 높일 수 있다. 또한, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 소직경부(21b)와 대직경부(21c) 사이에 곡선부(21f)를 형성해 두는 것에 의해서도, 압축했을 때에 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 어느 정도 세정 대상인 웨이퍼(W)의 단부면 및 이면 주연부를 감싸도록 변형시킬 수 있고, 세정 대상의 거의 전체를 세정할 수 있다. 이 경우에도, 브러시(21)를 더 눌러 찌부러뜨림으로써, 브러시(21)의 압력을 높여 전체적인 세정력을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 상부를 소직경부로 하고, 하부를 대직경부로 한 브러시를 이용하여 웨이퍼의 단부면과 이면 주연부를 세정한 예를 나타내었지만, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상부를 대직경부(21b')로 하고, 하부를 소직경부(21c')로 한 브러시(21')를 이용하여, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 상하로 압축된 상태로 만듦으로써, 웨이퍼 단부면(W1)과 표면 주연부(W2)를 세정할 수도 있다. 그리고, 이 경우에도, 도 6, 도 7의 소직경부와 대직경부를 교체한 구성으로 함으로써, 도 6, 도 7과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 단부면만을 세정하는 전체 형상이 원통형인 브러시(21")를 이용할 수도 있다. 이 경우에, 브러시(21")는 압축되었을 때에 웨이퍼(W)의 적어도 단부면에 대한 양호한 세정력이 얻어지도록 초기 형상을 결정하여도 좋고, 예컨대 도 10에 도시된 바와 같이, 그 외주면에 웨이퍼(W) 삽입용 노치(21a")를 형성하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼의 단부면 및 이면 주연부를 세정하는 세정 기구만을 설명하였지만, 웨이퍼의 표면을 세정하는 적절한 세정 기구를 갖고 있어도 좋다. 또한, 상기 실시형태의 장치에 한정되지 않고, 웨이퍼의 표리면을 세정하는 세정 장치 또는 웨이퍼의 이면을 세정하는 장치에 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 브러시의 압축 방법에 대해서도 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 방법을 채용할 수 있다. 또한, 미리 브러시를 소정의 압축 상태로 해두고, 장치에 장착하도록 하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 적용한 경우에 대해서 나타내었지만, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 액정 표시 장치용 유리 기판으로 대표되는 플랫 패널 표시 장치용 기판 등, 다른 기판에도 적용 가능하다.
제2 실시형태
다음에, 도 11 내지 도 13에 의해 본 발명의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 제2 실시형태에 있어서, 도 1 내지 도 10에 도시된 제1 실시형태와 동일한 부분은 동일 도면 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다.
본 실시형태에 있어서는, 도 5에 도시된 제어부(30)의 기능 중, 브러시(21)에 대한 압축력을 변화시켜 웨이퍼(W)의 세정을 제어하는 기능이 특히 중요하다. 즉, 기억부(63)에 기억되어 있는 처리 레시피에 기초하여, 컨트롤러(61)로부터 실린더(24)에 지령을 보내고, 프레스 부재(23a, 23b)에 의한 브러시(21)의 압축력을 변화시켜, 웨이퍼(W)의 세정을 제어한다. 구체적으로는, 세정 중에 실시간으로 브러시의 압축력을 변화시켜 웨이퍼(W)의 세정을 제어할 수도 있으며, 웨이퍼(W)의 상태에 관한 정보를 파악하고, 그 정보에 기초하여 그 상태에 따라 브러시(21)의 압축력을 원하는 값으로 만들어, 웨이퍼(W)의 세정을 제어하도록 할 수도 있다.
다음에, 이러한 웨이퍼 세정 장치(1)에 의한 웨이퍼(W)의 세정 방법에 대해서 설명한다.
우선, 제1 방법에 대해서 설명한다.
챔버(2)에 웨이퍼(W)를 반입하고, 스핀척(3)에 웨이퍼(W)를 유지시킨다. 이 때, 브러시(21)는 대기 위치에서 건조 방지를 위한 세정액이 공급된 상태로 대기하고 있다. 계속해서, 실린더(24)에 의해 프레스 부재(23a, 23b)를 통하여 브러시(21)를 압축한 상태를 처리 레시피에 기초한 소정의 초기 상태로 만든다.
이와 같이 브러시(21)를 초기 상태로 만든 후, 모터(4)를 구동시켜 스핀척(3)과 함께 웨이퍼(W)를 소정의 회전수로 회전시키고, 표면측 세정액 노즐(11a) 및 이면측 세정액 노즐(11b)로부터 세정액을 공급하면서, 브러시 회전용 모터(34)에 의해, 브러시 지지 부재(22)와 함께 브러시(21)를 회전시킨다. 그리고, 회동 아암(25)을 스핀척(3) 상의 웨이퍼(W)를 향해 회동시켜 브러시(21)의 소직경부(21b)의 외주를 웨이퍼(W)의 단부면에 압착시키고, 승강 기구(45)에 의해 회동 아암(25)의 높이를 조절하여 브러시(21)의 대직경부(21c)의 상면을 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 압착시키며, 브러시 세정을 시작한다.
이러한 세정 처리가 한창일 때에, 처리 레시피에 기초하여, 실린더(24)에 의한 브러시(21)의 압축력을 변화시킨다. 브러시(21)는, 세정액이 공급되어 팽윤된 상태에서 압축력이 부여되면, 압축력이 증가함에 따라 브러시(21)의 경도가 상승하고, 세정력이 높아진다. 반면, 브러시(21)의 경도가 높아지면 탄력이 저하되기 때문에, 브러시(21)가 웨이퍼(W)의 단부면 및 이면 주연부를 전체적으로 세정하는 효과는 저하되어 간다. 즉, 전체적으로 세정하는 효과는 브러시(21)에 압축력을 부여하지 않는 편이 높다. 이러한 특성에 기초하여, 예컨대 초기 상태에서는 브러시(21)에 압축력을 부여하지 않거나, 또는 압축력을 부여하지 않을 때와 동일한 정도의 세정 효과가 얻어지는 압축력을 부여하고, 브러시(21)가 세정액에 의해 팽윤 된 상태에서, 웨이퍼(W)의 단부면 및 이면 주연부를 전체적으로 세정하여 부착력이 약한 부착물을 제거하며, 이어서 연속적으로 또는 단계적으로 브러시(21)의 압축력을 상승시켜 브러시(21)의 경도를 증가시키고, 브러시(21)에 의한 세정력을 시간이 경과함에 따라 증가시키도록 제어한다. 이에 따라 부착력이 강한 부착물도 제거되어 나가, 웨이퍼(W)의 단부면 및 이면 주연부를 효과적으로 세정할 수 있다. 또한, 이와 같이 브러시(21)의 압축력을 상승시켜 세정을 행한 후, 압축력을 저하시켜, 압축력을 부여하지 않거나, 또는 압축력을 부여하지 않을 때와 동일한 정도의 세정 효과가 얻어지는 압축력을 부여한 상태로 만들어, 팽윤된 상태의 브러시(21)로 세정함으로써, 재부착 등에 의해 잔존하고 있는 부착물을 전체적으로 제거하면, 더욱 세정 효과가 상승한다.
또한, 브러시(21)를 압축하면 브러시(21)의 경도가 상승하고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 대직경부(21c)의 상면이 변형되어 돌기부(21d)가 형성된다. 돌기부(21d)는 좁은 면적으로 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 접촉하기 때문에, 국부적으로 세정력을 현저히 상승시킬 수 있다. 즉, 통상은 브러시(21)가 면형으로 웨이퍼(W)에 접촉하지만, 이와 같이 돌기부(21d)가 형성됨으로써, 브러시(21)가 선형으로 접촉하게 되어, 접촉 부분의 브러시 압력이 매우 높아진다. 이 경우에, 브러시(21)의 압축력을 변화시킴으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 돌기부(21d)가 닿는 웨이퍼(W)의 부위를 변화시킬 수 있다.
이하에서 보다 상세하게 설명한다. 도 11의 (a)는 비교적 작은 압축력을 부여한 상태로서, 브러시(21)가 그다지 찌부러져 있지 않고, 돌기부(21d)는 작으며 또한 웨이퍼(W)의 단부면에 가까운 위치에 형성되어 있다. 압축력을 증가시킴에 따라, 도 11의 (b), (c)에 도시된 바와 같이 브러시(21)의 찌부러짐 정도가 커지며, 그에 따라 돌기부(21d)가 커져 또한 웨이퍼(W)의 중심측으로 이동해 나간다. 이와 같이 하여 브러시(21)의 압축력을 증가시킴에 따라, 돌기부(21d)의 위치를 이동시킬 수 있다. 즉, 세정 처리 중에 브러시(21)의 압축력을 변화시킴으로써, 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 있어서의 돌기부(21d)에 의한 세정 부위를 제어할 수 있고, 이에 따라 효과적인 세정을 행할 수 있다.
이어서, 제2 방법에 대해서 설명한다.
여기서는, 세정하고자 하는 웨이퍼(W)의 상태에 따라 브러시(21)의 압축력을 변화시켜 세정을 행한다. 세정 전의 웨이퍼(W)의 처리나 웨이퍼(W)의 종류 등에 따라 세정 대상인 웨이퍼(W)의 상태(제거해야 할 부착물의 부착 상태 등)가 다르다.
그 때문에, 제2 방법에서는, 우선 세정 대상인 웨이퍼(W)의 상태를 미리 제어부(30)의 컨트롤러(61)에 설정하거나, 또는 적절한 방법으로 그 상태를 파악하여 컨트롤러(61)에 그 정보를 보낸다. 이어서, 그 웨이퍼(W)의 상태에 알맞은 세정 상태가 얻어지도록 실린더(24)에 지령을 부여하여 브러시(21)를 소정의 압축력으로 압축한다. 브러시(21)를 압축할 필요가 없을 때에는, 압축하지 않고서 세정에 이용한다.
이와 같이 하여 브러시(21)를 소정의 상태로 만든 후, 모터(4)를 구동시켜 스핀척(3)과 함께 웨이퍼(W)를 소정의 회전수로 회전시키고, 세정액 노즐(11)로부 터 세정액을 공급하면서, 브러시 회전용 모터(34)에 의해 브러시 지지 부재(22)와 함께 브러시(21)를 회전시킨다. 그리고, 회동 아암(25)을 스핀척(3) 상의 웨이퍼(W)를 향해 회동시켜 브러시(21)의 소직경부(21b)의 외주를 웨이퍼(W)의 단부면에 압착시키고, 승강 기구(45)에 의해 회동 아암(25)의 높이를 조절하여 브러시(21)의 대직경부(21c)의 상면을 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 압착시키며, 브러시 세정을 시작한다.
이와 같이 하여, 웨이퍼(W)의 상태에 따라 브러시(21)의 압축력을 변화시켜, 세정력을 제어하기 때문에, 웨이퍼(W)를 적절하게 세정할 수 있고, 효과적인 세정 처리를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 상부를 소직경부로 하고, 하부를 대직경부로 한 브러시를 이용하여 웨이퍼의 단부면과 이면 주연부를 세정한 예를 나타내었지만, 도 12에 도시된 바와 같이, 상부를 대직경부(21b')로 하고, 하부를 소직경부(21c')로 한 브러시(21')를 이용하여, 웨이퍼 단부면과 표면 주연부를 세정할 수도 있다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 단부면만을 세정하는 전체 형상이 원통형인 브러시(21")를 이용할 수도 있다.
제3 실시형태
다음에 도 14 내지 도 20에 의해 본 발명의 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 제3 실시형태에 있어서, 도 1 내지 도 10에 도시된 제1 실시형태와 동일한 부분은 동일 도면 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 세정 기구(20)는, 웨이퍼(W)의 단부면을 포함하는 주연부를 세정하기 위한 스폰지형 수지로 이루어진 브러시(21)와, 브러시(21)를 회전 가능하게 지지하는 회전 지지 부재(22)와, 브러시(21)를 유지하는 브러시 유지 기구(브러시 압축 기구)(23)와, 브러시(21)를 유지하는 유지력 또는 브러시(21)를 압축하는 압축력을 부여하기 위한 실린더(24)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 유지 기구(브러시 압축 기구)(23)는, 브러시(21)를 상측으로부터 누르는 누름 부재(프레스 부재)(23a)와, 브러시(21)의 하면에 접촉하여 브러시(21)의 형상을 소정의 형상으로 변화시키는 브러시 형상 변화 부재(프레스 부재)(23b)를 구비하고 있다.
도 15는 세정 기구를 더욱 상세히 도시한 단면도이다. 회전 지지 부재(22)는, 수직 방향으로 연장되는 원통형을 이루고, 그 내부에 실린더(24)의 피스톤(24a)이 수직 방향으로 관통하여 연장되어 있다. 이 피스톤(24a)에는 브러시(21)의 중앙에 수직 방향으로 연장되는 브러시 지지축(브러시 지지 부재)(21a)이 접속되어 있고, 브러시 지지축(21a)의 하단은 브러시 형상 변화 부재(23b)의 중앙에 고정되어 있다. 또한, 누름 부재(23a)는 회전 지지 부재(22)의 하단면에 고정되고, 브러시 지지축(21a)과 누름 부재(23a) 사이는 프리로 되어 있다. 따라서, 실린더(24)의 피스톤(24a)을 후퇴시킴으로써, 브러시 형상 변화 부재(23b)가 브러 시 지지축(21a)과 함께 상승하고, 브러시(21)는 누름 부재(23a)와 브러시 형상 변화 부재(23b) 사이에 끼워진 상태로 유지된다. 또한, 이 상태로부터 실린더(24)의 피스톤(24a)을 더 후퇴시키는 것에 의해, 브러시(21)가 압축된다. 즉, 실린더(24)가 브러시 압축 기구로서 기능한다. 또한, 누름 부재(23a) 및 브러시 형상 변화 부재(23b) 양자 모두를 이동시켜 브러시(21)를 유지 또는 압축하여도 좋다. 또한, 실린더(24) 대신에 다른 액츄에이터를 이용하여도 좋다.
도 16은 브러시(21)를 확대하여 도시한 단면도이다. 브러시(21)는, 원통형을 이루는 소직경부(21b)와, 소직경부(21b)의 하측에 연속하는 원통형을 이루는 대직경부(21c)를 갖고 있다. 그리고, 소직경부(21b)의 둘레면이 웨이퍼(W)의 단부면 세정부로서 기능하고, 대직경부(21c)의 상면, 즉 소직경부(21b)와의 접속면(21m)이 웨이퍼(W)의 이면 주연부 세정부로서 기능한다.
전술한 바와 같이, 브러시(21)는, 그 하면이 브러시 형상 변화 부재(23b)에 접촉하고 있고, 브러시 형상 변화 부재(23b)에 의해, 브러시(21)가 원하는 세정을 행하도록 그 형상이 변화된다. 즉, 브러시 형상 변화 부재(23b)는 예컨대 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 유발 형상을 갖고 있고, 이러한 형상의 브러시 형상 변화 부재(23b)에 의해 브러시(21)를 지지한 상태에서, 누름 부재(23a)로 눌러 브러시(21)를 유지한 상태로 만들면, 브러시(21)의 형상이 변화되고, 스폰지형 브러시(21)의 외주부가 내주부에 비하여 보다 압축되게 되어, 외주부가 내주부보다도 단단해지기 때문에, 도면 중 A로 나타낸 부분의 세정력이 높아진다. 따라서, 부분 A의 세정력을 높이고 싶은 경우에는, 이러한 유발 형상의 브러시 형상 변화 부 재(23b)를 이용함으로써 효과적인 세정을 행할 수 있다. 또한, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 실린더(24)에 의해 피스톤(24a)을 이동시켜 브러시(21)에 유지력 이상의 압축력을 가해 나가면, 브러시(21)가 전체적으로 경화되어, 보다 세정력이 상승한다.
또한, 도 17에 도시된 바와 같이, 브러시 형상 변화 부재(23b)를 원추형으로 하면, 이 형상의 브러시 형상 변화 부재(23b)를 브러시(21)의 하면에 접촉시킨 상태에서, 누름 부재(23a)로 눌러 브러시(21)를 유지한 상태로 만듦으로써, 브러시(21)의 형상이 변화되고, 스폰지형 브러시(21)의 내주부가 외주부에 비하여 보다 압축되게 되어, 내주부가 외주부보다도 단단해지기 때문에, 도면 중 B로 나타내는 부분의 세정력이 높아진다. 따라서, 부분 B의 세정력을 높이고 싶은 경우에는, 이러한 원추형의 브러시 형상 변화 부재(23b)를 이용함으로써 웨이퍼(W)에 대하여 효과적인 세정을 행할 수 있게 된다.
또한, 도 18, 도 19에 도시된 바와 같이, 회전축에 대하여 비대칭 형상의 브러시 형상 변화 부재(23h)를 이용하면, 브러시(21)를 회전시킴으로써 세정성이 다른 브러시 부위가 웨이퍼(W)에 연속적으로 접촉하게 되어, 웨이퍼(W)에 대하여 효율적인 세정을 행할 수 있게 된다. 구체적으로는, 도 18에서는 한쪽이 평탄하고, 다른쪽이 외측을 향해 낮아지는 형상을 갖고 있어, 부분 C의 압축 정도가 낮아지고, 그 부분이 교대로 웨이퍼(W)에 접촉하게 된다. 도 19에서는 비스듬하게 절단한 형상을 갖고 있어, 부분 D에서 부분 E를 향해 압축 정도가 직선적으로 변화되기 때문에 웨이퍼(W)의 세정 정도가 선형으로 변화된다.
또한, 도 16 내지 도 19에 있어서, 실제로는, 브러시(21)의 형상을 변화시킬 때에 브러시 형상 변화 부재(23b)와 브러시 지지축(21a)이 간섭하지 않도록, 이들의 배치가 설정된다.
브러시(21)는, 전술한 바와 같이 스폰지형 수지로 이루어지며, 폴리비닐알코올(PVA)을 적합하게 이용할 수 있다. 브러시(21)에 적용 가능한 다른 수지로서는 폴리에틸렌(PE)을 들 수 있다. 또한, 브러시 지지축(21a), 누름 부재(23a) 및 브러시 형상 변화 부재(23b)는 어느 정도의 강성이 필요하기 때문에, 금속이나 경질수지를 이용할 수 있다. 단, 금속은 웨이퍼(W)에 대한 오염물질이 될 우려가 있기 때문에, 경질수지, 예컨대 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등이 바람직하다.
다음에, 이러한 웨이퍼 세정 장치(1)에 의한 웨이퍼(W)의 세정 처리를 행하는 처리 동작에 대해서 설명한다.
우선, 피세정 기판의 부착물의 부착 상태 등에 따라 브러시(21)가 원하는 세정을 행할 수 있도록, 브러시 형상 변화 부재(23b)의 형상을 선택하여, 브러시 형상 변화 부재(23b)와 누름 부재(23a) 사이에 브러시(21)를 협지한 상태로 브러시(21)를 유지한다. 예컨대, 전술한 도 16 내지 도 19 중 어느 하나의 형상의 브러시 형상 변화 부재(23b)를 이용한다.
이 상태에서, 모터(4)를 구동시켜 스핀척(3)과 함께 웨이퍼(W)를 소정의 회전수로 회전시키고, 세정액 노즐(11)로부터 세정액을 공급하면서, 브러시 회전용 모터(34)에 의해 회전 지지 부재(22)와 함께 브러시(21)를 회전시킨다. 그리고, 회동 아암(25)을 스핀척(3) 상의 웨이퍼(W)를 향해 회동시켜 브러시(21)의 소직경부(21b)의 외주를 웨이퍼(W)의 단부면에 압착시키고, 승강 기구(45)에 의해 회동 아암(25)의 높이를 조절하여 브러시(21)의 대직경부(21c)의 상면을 웨이퍼(W)의 이면 주연부에 압착시키고, 브러시 세정을 시작한다.
예컨대, 웨이퍼(W)의 이면 주연부의 중심측에 속하는 부분에 부착물이 더 부착되어 있는 경우에는, 도 16에 도시된 바와 같은 브러시 형상 변화 부재(23b)에 의해, 브러시(21)의 외주부를 압축하여 브러시(21)의 형상을 변화시키고, 브러시(21)의 부분 A를 경화시켜 그 부분의 세정력을 강화시킴으로써, 효과적인 세정을 행할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 단부면 근방에 부착물이 더 부착되어 있는 경우에는, 도 17에 도시된 바와 같은 브러시 형상 변화 부재(23b)에 의해, 브러시(21)의 중앙부를 압축하여 브러시(21)의 형상을 변화시키고, 브러시(21)의 부분 B를 경화시켜 그 부분의 세정력을 강화시킴으로써, 효과적인 세정을 행할 수 있다.
또한, 도 18, 도 19에 도시된 바와 같은 회전축에 대하여 비대칭 형상의 브러시 형상 변화 부재(23b)를 이용하면, 브러시(21)가 비대칭으로 압축된 상태에서 그 형상이 변화되고, 브러시(21)를 회전시킴으로써 세정성이 다른 브러시 부위가 웨이퍼(W)에 연속적으로 접촉하여, 웨이퍼(W)가 효율적으로 세정된다.
상기 어느 경우에도, 실린더(24)에 의해 브러시 형상 변화 부재(23b)를 더욱 상측으로 이동시켜, 브러시(21)에 압축력을 부여하면, 브러시(21) 전체의 경도가 상승하여, 통상의 상태보다도 세정력이 상승하고, 웨이퍼(W)의 단부면 및 이면 주 연부에 강고하게 부착되어 있던 부착물도 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 상부를 소직경부로 하고, 하부를 대직경부로 한 브러시를 이용하여 웨이퍼의 단부면과 이면 주연부를 세정한 예를 나타내었지만, 도 20에 도시된 바와 같이, 상부를 대직경부(21b')로 하고, 하부를 소직경부(21c')로 한 브러시(21')를 이용하며, 브러시(21')의 상면을 브러시 형상 변화 부재(23b')에 접촉시키고, 하면을 누름 부재(23a')로 누름으로써, 웨이퍼 단부면과 표면 주연부를 세정하도록 할 수도 있다.
또한, 브러시 형상 변화 부재로서는, 상기 실시형태에 나타낸 형상에 한정되지 않고, 원하는 세정이 얻어지도록 보다 다양한 형상을 취할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼의 단부면 및 이면 주연부를 세정하는 세정 기구만을 설명하였지만, 웨이퍼의 표면을 세정하는 적절한 세정 기구를 갖고 있어도 좋다. 또한, 상기 실시형태의 장치에 한정되지 않고, 웨이퍼의 표리면을 세정하는 세정 장치 또는 웨이퍼의 이면을 세정하는 장치에 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 브러시의 유지 기구에 대해서도 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 예컨대 미리 브러시 형상 변화 부재와 누름 부재로 협지된 상태의 브러시를 준비해 두고, 그것을 장치에 장착하도록 하여도 좋다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 세정 장치를 도시한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 세정 장치의 내부를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구를 더욱 상세하게 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구의 브러시의 압축되어 있지 않은 상태 및 압축된 상태를 확대하여 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 제어부의 구성을 도시한 블록도.
도 6은 도 4의 브러시의 변형예에 있어서의 압축되어 있지 않은 상태 및 압축된 상태를 확대하여 도시한 단면도.
도 7은 도 4의 브러시의 다른 변형예에 있어서의 압축되어 있지 않은 상태 및 압축된 상태를 확대하여 도시한 단면도.
도 8은 브러시의 다른 구성예에 있어서의 압축되어 있지 않은 상태 및 압축된 상태를 확대하여 도시한 단면도.
도 9는 브러시의 또 다른 구성예를 확대하여 도시한 단면도.
도 10은 도 9의 브러시의 변형예를 확대하여 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구 의 브러시에 대한 압축력을 변화시켰을 때의 변형의 상태를 도시한 모식도.
도 12는 브러시의 다른 구성예를 확대하여 도시한 단면도.
도 13은 브러시의 또 다른 구성예를 확대하여 도시한 단면도.
도 14는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 세정 장치를 도시한 개략적인 구성도.
도 15는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구를 더욱 상세하게 도시한 단면도.
도 16은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구의 브러시 및 브러시 형상 변화 부재의 제3 예를 확대하여 도시한 단면도 및 브러시를 압축한 상태를 도시한 단면도.
도 17은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구의 브러시 및 브러시 형상 변화 부재의 다른 예를 확대하여 도시한 단면도.
도 18은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구의 브러시 및 브러시 형상 변화 부재의 또 다른 예를 확대하여 도시한 단면도.
도 19는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 기판 세정 장치에 마련된 세정 기구의 브러시 및 브러시 형상 변화 부재의 다른 예를 확대하여 도시한 단면도.
도 20은 브러시의 다른 구성예를 확대하여 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
3 : 스핀척
10 : 세정액 공급 기구
11a : 표면측 세정액 노즐
11b : 이면측 세정액 노즐
20 : 세정 기구
21, 21', 21" : 브러시
21d : 돌기부
22 : 회전 지지 부재(브러시 지지 부재)
23a : 프레스 부재(누름 부재)
23b : 프레스 부재(브러시 형상 변화 부재)
24 : 실린더
25 : 회동 아암
27 : 회동ㆍ승강부
30 : 제어부
34 : 브러시 회전용 모터
43 : 회동용 모터
45 : 승강 기구
49 : 승강용 모터
61 : 컨트롤러

Claims (24)

  1. 기판의 적어도 단부면을 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 적어도 단부면에 접촉되며 스폰지형 수지로 이루어진 브러시와 이 브러시를 압축하는 브러시 압축 기구를 갖는 세정 기구
    를 구비하고,
    상기 브러시는 원통형의 소직경부와 상기 소직경부에 연속하는 원통형의 대직경부를 가지며, 상기 브러시 압축 기구에 의해 상기 연속하는 원통형의 상하 방향으로 압축되어 경화된 상태에서 상기 소직경부의 둘레면에 의해 기판의 단부면을 세정하고, 상기 대직경부와 상기 소직경부의 접속면에 의해 기판의 이면 주연부 또는 표면 주연부를 세정하며, 상기 브러시에는, 압축된 경우에, 기판의 단부면 및 기판의 이면 주연부 또는 기판의 표면 주연부에 대한 양호한 세정력이 얻어지도록, 상기 소직경부와 상기 대직경부 사이에 형성되어 웨이퍼가 삽입되는 노치를 갖는 초기 형상이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 기판의 적어도 단부면을 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 적어도 단부면에 접촉되며 스폰지형 수지로 이루어진 브러시와 이 브러시를 압축하는 브러시 압축 기구를 갖는 세정 기구
    를 구비하고,
    상기 브러시는 원통형의 소직경부와 상기 소직경부에 연속하는 원통형의 대직경부를 가지며, 상기 브러시 압축 기구에 의해 상기 연속하는 원통형의 상하 방향으로 압축되어 경화된 상태에서 상기 소직경부의 둘레면에 의해 기판의 단부면을 세정하고, 상기 대직경부와 상기 소직경부의 접속면에 의해 기판의 이면 주연부 또는 표면 주연부를 세정하며, 상기 브러시에는, 압축된 경우에, 기판의 단부면 및 기판의 이면 주연부 또는 기판의 표면 주연부에 대한 양호한 세정력이 얻어지도록, 상기 소직경부와 상기 대직경부 사이에 곡선부를 갖는 초기 형상이 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 브러시는, 압축됨으로써 상기 대직경부와 상기 소직경부의 접속면이 변형되고, 그 변형 부분에 의해 기판의 주연부를 국부적으로 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 브러시 압축 기구는, 상기 브러시를 상하로 협지(挾持)하는 한 쌍의 프레스 부재와, 상기 프레스 부재 중 적어도 한쪽을 이동시키는 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세정 기구는, 상기 브러시를 회전시키는 브러시 회전 기구와, 상기 브러시를 기판에 대하여 접촉 분리시키는 접촉 분리 기구를 구비하며, 상기 브러시 회전 기구에 의해 회전된 상기 브러시를, 상기 기판 회전 기구에 의해 회전되고 있는 기판에, 상기 접촉 분리 기구에 의해 접촉시키고, 그 상태에서 기판의 단부면 및 이면 주연부 또는 표면 주연부를 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  7. 기판의 적어도 단부면을 브러시 세정하는 기판 세정 방법으로서,
    원통형의 소직경부와 상기 소직경부에 연속하는 원통형의 대직경부를 가지며, 브러시 압축 기구에 의해 상기 연속하는 원통형의 상하 방향으로 압축된 경우에, 기판의 단부면 및 기판의 이면 주연부 또는 기판의 표면 주연부에 대한 양호한 세정력이 얻어지도록, 상기 소직경부와 상기 대직경부 사이에 형성되어 웨이퍼가 삽입되는 노치를 갖는 초기 형상이 결정되어 있고, 스폰지형 수지로 이루어지는 브러시를, 압축하여 경화시킨 상태로 하며,
    기판에 세정액을 공급하고,
    상기 압축하여 경화시킨 상태에서 브러시의 상기 소직경부의 둘레면을, 회전되고 있는 기판의 단부면에 접촉시켜, 회전되고 있는 기판의 이면 주연부 또는 표면 주연부에, 상기 대직경부와 상기 소직경부의 접속면을 접촉시켜 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  8. 기판의 적어도 단부면을 브러시 세정하는 기판 세정 방법으로서,
    원통형의 소직경부와 상기 소직경부에 연속하는 원통형의 대직경부를 가지며, 브러시 압축 기구에 의해 상기 연속하는 원통형의 상하 방향으로 압축된 경우에, 기판의 단부면 및 기판의 이면 주연부 또는 기판의 표면 주연부에 대한 양호한 세정력이 얻어지도록, 상기 소직경부와 상기 대직경부 사이에 곡선부를 갖는 초기 형상이 결정되어 있고, 스폰지형 수지로 이루어지는 브러시를, 압축하여 경화시킨 상태로 하며,
    기판에 세정액을 공급하고,
    상기 압축하여 경화시킨 상태에서 브러시의 상기 소직경부의 둘레면을, 회전되고 있는 기판의 단부면에 접촉시켜, 회전되고 있는 기판의 이면 주연부 또는 표면 주연부에, 상기 대직경부와 상기 소직경부의 접속면을 접촉시켜 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 압축하여 경화시킨 브러시를 회전시키면서, 이 브러시를, 회전되고 있는 기판의 단부면 및 이면 주연부 또는 표면 주연부에 접촉시켜 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 브러시는, 압축됨으로써 상기 대직경부와 상기 소직경부의 접속면이 변형되고, 그 변형 부분에 의해 기판의 주연부를 국부적으로 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  11. 컴퓨터상에서 동작하고, 기판 세정 장치를 제어하는 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서, 상기 프로그램은, 실행시에, 제7항 또는 제8항에 기재된 기판 세정 방법이 행해지도록 컴퓨터에 상기 기판 세정 장치를 제어시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체.
  12. 삭제
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