KR20130120410A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20130120410A
KR20130120410A KR1020130045495A KR20130045495A KR20130120410A KR 20130120410 A KR20130120410 A KR 20130120410A KR 1020130045495 A KR1020130045495 A KR 1020130045495A KR 20130045495 A KR20130045495 A KR 20130045495A KR 20130120410 A KR20130120410 A KR 20130120410A
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Abstract

본 발명의 과제는 내주면을 기판의 외주 단부면을 가이드하여 기판의 위치 결정을 행하는 가이드면으로 한 가이드부의 높이를 최대한 낮게 억제하면서, 가이드부의 가이드면으로 구성되는 개구(퍼올림구) 내에 기판이 확실하게 들어가도록 하는 것이다.
기판의 주연부를 기판 적재부(32)에 적재할 때에 기판의 외주 단부면을 가이드하여 상기 기판의 위치 결정을 행하는 척 본체의 가이드부(34b)의 가이드면(36b)은 기판 적재부(32)에 기판을 적재 보유 지지할 때에 자중에 의해 하강하는 기판의 외주 단부면을 가이드하는 제1 가이드면(52a)과, 척 갈고리를 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전시켜 기판 주연부를 기판 적재부와의 사이에서 끼움 지지할 때에 상기 척 갈고리에 접촉하면서 이동하는 기판의 외주 단부면을 가이드하는 제2 가이드면(52b)을 갖는다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼 처리 장치로서 사용되는 스핀 건조기(SRD), 펜슬 스크럽 세정기, IPA(이소프로필 알코올) 건조기 등에 사용되는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서는 반도체 웨이퍼를 다양한 처리 공정에서 처리한 후, 반도체 웨이퍼의 표면에 세정액을 공급하여 표면을 세정하고 있다. 반도체 웨이퍼를 연마 처리하는 연마 공정에서는, 연마 종료 후의 반도체 웨이퍼의 표면에 세정액을 공급하여, 반도체 웨이퍼의 표면에 부착되어 있는 슬러리 등의 연마액이나 절삭 칩을 제거하고 있다. 그리고, 세정 종료 후의 반도체 웨이퍼를 고속으로 회전시키고, 반도체 웨이퍼의 표면에 부착되어 있는 액적을 비산시켜 반도체 웨이퍼를 건조시키고 있다.
도 1은 반도체 웨이퍼 등의 기판의 표면에 세정액을 공급하여 상기 표면을 세정하는 기판 세정 장치로서 널리 알려져 있는 펜슬 스크럽 세정기의 일례를 도시하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 펜슬 스크럽 세정기(10)는 반경 방향 외측을 향해 방사상으로 연장되는 복수개(본 예에서는 4개)의 아암(12)을 갖는 회전 가능한 기판 스테이지(14)와, 각 아암(12)의 선단에 각각 고정되어 기판(W)의 주연부를 파지하는 복수의 기판 척 기구(16)와, 기판 척 기구(16)로 주연부를 파지한 기판(W)의 표면 및 이면에 약액이나 순수(純水) 등의 세정액을 각각 공급하는 상부 세정액 공급 노즐(18) 및 하부 세정액 공급 노즐(20)을 구비하고 있다.
기판 스테이지(14)의 측방에 위치하고, 상하 이동 및 회전 가능한 지지축(22)이 세워 설치되고, 이 지지축(22)의 상단부에, 수평 방향으로 연장되는 요동 아암(24)의 기단부가 연결되고, 이 요동 아암(24)의 자유단부에, 연직 방향으로 수직 하강하는, 예를 들어 PVA 스펀지로 이루어지는 펜슬형 세정구(26)가 설치되어 있다.
이 펜슬 스크럽 세정기(10)에 따르면, 기판 척 기구(16)로 주연부를 파지하여 소정의 회전 속도로 회전시킨 기판(W)의 표면에, 상부 세정액 공급 노즐(18)로부터 세정액을 공급하고, 동시에, 펜슬형 세정구(26)를 소정의 압박력으로 기판(W)의 표면에 압박하면서 일방향으로 이동시킴으로써, 기판(W)의 표면의 스크럽 세정을 행한다. 이때, 필요에 따라서, 하부 세정액 공급 노즐(20)로부터 기판(W)의 이면에 세정액을 공급한다. 그리고, 세정액의 공급을 정지한 후, 기판(W)을 고속으로 회전시킴으로써, 기판(W)의 표면에 부착되어 있는 액적을 비산시켜 기판(W)을 건조시킨다.
도 2는 기판 척 기구(16)의 단면도를 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 척 기구(16)는 아암(12)의 선단에 하단부를 연결한 상방으로 연장되는 척 본체(30)를 갖고 있고, 이 척 본체(30)의 높이 방향을 따른 소정 위치에는 기판(W)의 주연부를 적재 보유 지지하는 기판 적재부(32)가 설치되어 있다. 척 본체(30)의 기판 적재부(32)보다 상방으로 연장되는 가이드부(34)의 내주면은 기판 스테이지의 반경 방향 내측을 향해 하방으로 경사져 있다. 가이드부(34)의 내주면은 기판 적재부(32)에 기판(W)을 적재할 때에 기판(W)의 외주 단부면을 가이드하여 상기 기판(W)의 위치 결정을 행하는, 일정한 경사각을 갖는 가이드면(36)으로 되어 있다. 이 경사각은 60±5°이다.
척 본체(30)에는 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전하고, 기판(W)의 주연부를 기판 적재부(32)와의 사이에서 끼움 지지하는 척 갈고리(40)가, 지지축(42)을 개재하여, 회전 가능하게 지지되어 있다. 척 갈고리(40)의 하부는 연결 핀(46)을 개재하여, 상하 이동 가능한 원기둥 형상의 개방 핀(48)의 상단부에 연결되고, 개방 핀(48)은 코일 스프링(50)의 탄성력으로 하방으로 압박되어 있다.
이에 의해, 코일 스프링(50)의 탄성력으로 개방 핀(48)을 하방으로 이동시키고, 척 갈고리(40)를 내측으로 폐쇄시키는 방향으로 회전시킴으로써, 기판(W)의 주연부를 기판 적재부(32)와 척 갈고리(40) 사이에서 파지하도록 되어 있다. 또한, 코일 스프링(50)의 탄성력에 저항하여 개방 핀(48)을 상승시키고, 척 갈고리(40)를 외측으로 개방하는 방향으로 회전시킴으로써, 기판 적재부(32)와 척 갈고리(40) 사이에서의 기판(W)의 주연부의 파지를 해제하도록 되어 있다.
이러한 종류의 펜슬 스크럽 세정기(10)에 있어서는, 기판(W)의 반송의 안전성 등을 고려하여, 예를 들어 직경 300㎜의 기판(W)을 처리(세정)하는 경우에, 기판 척 기구(16)로서, 그 가이드부(34)의 가이드면(36)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구)의 내경 D1을 308.559㎜ 정도로 한 것이 일반적으로 사용되고 있다. 이 경우, 기판 적재부(32)의 상면으로부터의 가이드부(34)의 높이 H1은 8.5㎜ 정도가 된다.
즉, 기판(W)은 일반적으로 로봇 핸드로 보유 지지되고, 기판 스테이지(14)의 상방으로 반송된다. 이때, 각 기판 척 기구(16)는 척 갈고리(40)를 외측으로 개방한 상태에서 대기하고 있다. 그리고, 로봇 핸드를 하강시킴으로써, 로봇 핸드로부터 펜슬 스크럽 세정기(10)로 기판이 전달된다. 이 로봇 핸드 내에서의 기판의 어긋남(덜걱거림)이나, 작업자의 티칭 오차 등을 고려하여, 기판(W)이 확실하게 가이드면(36)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내에 들어가도록, 상기 개구 내경 D1을 기판(W)의 직경보다 크게 설정하고 있다. 그리고, 로봇 핸드의 하강에 수반하여, 기판(W)이 가이드부(34)의 가이드면(내주면)(36)을 가이드로 하여, 자중에 의해 소정의 위치에 들어가도록, 가이드면(36)의 경사각이 정해져 있다. 이로 인해, 가이드면(36)의 경사각은 어느 정도 급한 각도일 필요가 있고, 또한 전술한 바와 같이, 개구 내경 D1을 어느 정도 크게 설정할 필요가 있으므로, 기판 적재부(32)의 상면으로부터의 가이드부(34)의 높이가 높아진다.
기판 척 기구(16)로서, 가이드부(34)의 크기를 크게 한 것을 사용하면, 기판(W)을 기판 척 기구(16)로 파지하여 회전시켰을 때에 비산되는 세정액(물)의 액량이 커지고, 또한 큰 기류가 발생한다. 그로 인해, 비산된 세정액이 기판의 표면으로 되돌아와, 기판을 재오염시키거나, 세정기 전체를 오염시키는 정도가 커진다. 특히, 처리량을 높이기 위해, 기판의 회전 속도를 보다 빠르게 하려고 하면, 그 경향이 현저해진다.
기판(W)을 파지하여 회전시켰을 때에 발생하는 기류나 비산되는 세정액(물)의 액량을 최대한 억제하기 위해, 도 3에 도시한 바와 같이, 도 2에 도시하는 기판 척 기구(16)에 비해, 내주면을 가이드면(36a)으로 한 가이드부(34a)의 형상을 작게 한 기판 척 기구(16a)를 사용하는 것이 행해지고 있다. 이 기판 척 기구(16a)의 가이드부(34a)의 가이드면(36a)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구)의 내경 D2는, 예를 들어 303.2㎜(최소값 302.823㎜)이고, 기판 적재부(32)의 상면으로부터의 가이드부(34a)의 높이 H2는 2.5㎜ 정도이다.
그러나, 이와 같이 가이드부(34a)의 가이드면(36a)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구 내경 D2를 작게 하면, 가이드부(34a)의 기판(W)에 대한 가이드 기능이 약해지고, 기판(W)이 확실하게 내경 D2의 개구 내에 들어가도록 하기 위해서는, 기판 반송을 위한 티칭 허용도가 상당히 작아져 버린다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 예를 들어 4개의 아암(12)의 선단에 기판 척 기구(16)를 고정하면, 서로 인접하는 기판 척 기구(16) 사이의 간격이 넓어져, 펜슬형 세정구(26)의 기판(W)으로의 압박력에 의해, 기판(W)의 변형이나 파손을 발생시킬 우려가 있다. 이 경향은, 기판(W)의 회전 속도가 빠를수록 현저해져, 처리량을 높이기 위해, 기판 속도를 빠르게 할 때의 폐해가 된다. 이로 인해, 이 대책이 기대되고 있다. 또한, 기판 자체도 미세화 등에 의해 강도도 약한 것으로 되고, 기판은 펜슬형 세정구(26)의 기판(W)으로의 압박력에 의한 영향을 받기 쉽게 되어 있다.
상술한 것은, 반도체 웨이퍼 처리 장치로서 사용되는 스핀 건조기(SRD)나 IPA(이소프로필 알코올) 건조기 등, 기판의 처리에 사용되는 다른 기판 처리 장치에 있어서도 마찬가지이다.
본건 출원인은 회전부의 중량을 최소한으로 억제하여, 고속 회전을 가능하게 한 기판 파지 장치나, 세정 완료된 기판이 건조 공정에서 재오염되는 일이 없도록 한 기판 세정 장치를 제안하고 있다(특허문헌 1, 2 참조). 기판의 주연부를 보유 지지하는 보유 지지 부재로서, 기판의 주연부에 접촉하는 접촉 부재와, 기판의 하면의 주연부를 지지하는 단차부와, 기판의 상면측을 압박하는 돌기 형상의 압박부를 갖는 기구를 사용한 세정 장치가 제안되어 있다(특허문헌 3 참조). 또한, 하향이고 끝으로 갈수록 넓어지는 비교적 긴 경사면과, 이 경사면의 하측에 위치하여 완만하게 경사진 단차부로부터 형성된 테이퍼부를 갖는 본체를 구비한 기판 보유 지지 장치가 제안되어 있다(특허문헌 4 참조). 또한, 기판의 전체 둘레를 지지하여 회전시키는 기판 처리 장치가 제안되어 있다(특허문헌 5 참조).
일본 특허 출원 공개 평10-59540호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-356517호 공보 일본 특허 출원 공개 평8-255776호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-303871호 공보 일본 특허 제3512322호 공보
그러나, 상기 각 선행 기술은 내주면을, 기판의 외주 단부면을 가이드하여 기판의 위치 결정을 행하는 가이드면으로 한 가이드부의 높이를 최대한 낮게 억제하면서, 가이드부의 가이드면으로 구성되는 개구(퍼올림구) 내에 기판이 확실하게 들어가도록 한 것은 아니다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 내주면을 기판의 외주 단부면을 가이드하여 기판의 위치 결정을 행하는 가이드면으로 한 가이드부의 높이를 최대한 낮게 억제하면서, 가이드부의 가이드면으로 구성되는 개구(퍼올림구) 내에 기판이 확실하게 들어가도록 한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 기판 처리 장치는 기판의 주연부를 파지하여 기판을 회전시켜 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 방사상으로 연장되는 복수의 아암을 갖는 회전 가능한 기판 스테이지와, 상기 아암의 선단에 각각 고정되어 기판의 주연부를 파지하는 기판 척 기구를 구비하고 있다. 상기 기판 척 기구는 기판의 주연부를 적재하는 기판 적재부와 상기 기판 적재부에 기판을 적재할 때에 기판의 외주 단부면을 가이드하여 상기 기판의 위치 결정을 행하는 가이드면을 갖는 척 본체와, 상기 척 본체에 회전 가능하게 지지되어, 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전하고, 기판의 주연부를 상기 기판 적재부와의 사이에서 끼움 지지하는 척 갈고리를 갖고 있다. 상기 가이드면은 상기 기판 적재부에 기판을 적재 보유 지지할 때에 자중에 의해 하강하는 기판의 외주 단부면을 가이드하는 제1 가이드면과, 척 갈고리를 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전시켜 기판 주연부를 상기 기판 적재부와의 사이에서 끼움 지지할 때에 상기 척 갈고리에 접촉하면서 이동하는 기판의 외주 단부면을 가이드하는 제2 가이드면을 갖고 있다.
본 발명에 따르면, 가이드부의 제2 가이드면의 경사를 제1 가이드면의 경사에 비해 완만하게 하고, 가이드부의 높이를 낮게 억제하면서, 기판이 확실하게 제1 가이드면의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내에 들어가도록, 상기 개구 내경을 기판의 직경보다 크게 설정할 수 있다.
상기 제1 가이드면의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구 내경은 처리되는 기판의 외경에, 기판을 로봇 핸드로 보유 지지하여 반송하는 로봇의 위치 결정 오차의 최대값, 로봇 핸드 내에서의 기판의 어긋남 범위의 최대값 및 작업자의 티칭 오차의 최대값으로 이루어지는 3개의 최대값에 기초하여 계산한 값을 더하고, 또한 허용값을 더한 값으로 되도록 설정되어 있는 것이 바람직하다.
직경 300㎜의 기판을 처리하는 경우, 제1 가이드면의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내경은, 예를 들어 305.785㎜이다.
상기 가이드부의 상기 기판 적재부 상면으로부터의 높이는 2.0㎜ 내지 5.0㎜인 것이 바람직하다.
직경 300㎜의 기판을 처리하는 경우, 가이드부의 기판 적재부 상면으로부터의 높이는, 예를 들어 2.5㎜이다.
상기 아암의 수를 8 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판을 지지하는 개소를 늘려, 서로 인접하는 기판 척 장치 사이의 간격을 보다 짧게 하여, 펜슬형 스펀지 등의 압박에 의한 기판의 변형이나 파손을 방지할 수 있다.
상기 기판 적재부를 링 형상으로 연속시켜도 좋다. 이에 의해, 기판의 주연부를 링 형상으로 연속해서 지지함으로써, 펜슬형 스펀지 등의 압박에 의한 기판의 변형이나 파손을 방지할 수 있다.
상기 링 형상으로 연속한 기판 적재부의 일부에, 로봇 핸드를 통과시키는 절결부를 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 로봇 핸드를 기판 적재부에 간섭시키는 일 없이, 로봇 핸드로 보유 지지한 기판을 기판 처리 장치로 전달할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가이드부의 제2 가이드면의 경사를 제1 가이드면의 경사에 비해 완만하게 할 수 있고, 이에 의해, 가이드부의 높이를 낮게 억제하면서, 기판이 확실하게 제1 가이드면의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내에 들어가도록, 상기 개구 내경을 기판의 직경보다 크게 설정하여, 충분한 가이드 폭을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 펜슬 스크럽 세정기의 개요를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 펜슬 스크럽 세정기의 기판 척 기구를 도시하는 단면도.
도 3은 기판 척 기구의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 4는 도 1에 도시하는 펜슬 스크럽 세정 장치에 적용한, 본 발명의 실시 형태의 기판 처리 장치의 개요를 도시하는 평면도.
도 5는 도 4의 펜슬 스크럽 세정기(기판 처리 장치)의 기판 척 기구를 도시하는 단면도.
도 6의 (a)는 도 5에 도시하는 기판 척 기구의 주요부를, 도 2에 도시하는 기판 척 기구의 내주면을 가이드면으로 한 가이드부 및 도 3에 도시하는 기판 척 기구의 내주면을 가이드면으로 한 가이드부와 함께 도시하는 주요부 확대 단면도.
도 6의 (b)는 제1 가이드면(52a) 및 제2 가이드면(52b)으로 구성되는 가이드면(36b)을 도시하는 개략 단면도.
도 7은 로봇 핸드, 기판의 직경 d 및 가이드부의 제1 가이드면의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내경 D3의 관계를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태의 기판 처리 장치의 개요를 도시하는 평면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태의 기판 처리 장치의 개요를 도시하는 평면도.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 이하의 예에서는, 도 1에 도시하는 펜슬 스크럽 세정 장치(10)에, 본 발명의 기판 처리 장치를 적용한 예를 나타낸다. 또한, 도 1 내지 도 9에 있어서, 동일 또는 상당하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복된 설명을 생략한다.
도 4는 도 1에 도시하는 펜슬 스크럽 세정 장치(10)에 적용한, 본 발명의 실시 형태의 기판 처리 장치의 개요를 도시하는 평면도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 펜슬 스크럽 세정기(기판 처리 장치)(10)는 반경 방향 외측을 향해 방사상으로 연장되는 복수개(본 예에서는 8개)의 아암(12)을 갖는 회전 가능한 기판 스테이지(14a)와, 각 아암(12)의 선단에 각각 고정되어 기판(W)의 주연부를 파지하는 복수의 기판 척 기구(16b)를 구비하고 있다. 또한, 도 4에는 도시되어 있지 않지만, 펜슬 스크럽 세정 장치(10)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 표면 및 이면에 약액이나 순수 등의 세정액을 각각 공급하는 상부 세정액 공급 노즐(18) 및 하부 세정액 공급 노즐(20)이 구비되어 있다.
기판 스테이지(14a)의 측방에 위치하고, 상하 이동 및 회전 가능한 지지축(22)이 세워 설치되고, 이 지지축(22)의 상단부에, 수평 방향으로 연장되는 요동 아암(24)의 기단부가 연결되고, 이 요동 아암(24)의 자유단부에, 연직 방향으로 수직 하강하는, 예를 들어 PVA 스펀지로 이루어지는 펜슬형 세정구(26)가 설치되어 있다.
도 5는 기판 척 기구(16b)의 단면도를 도시한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 기판 척 기구(16b)는 아암(12)의 선단에 하단부를 연결한 상방으로 연장되는 척 본체(30)와, 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전하여 기판(W)의 주연부를 기판 적재부(32)와의 사이에서 끼움 지지하는 척 갈고리(40)를 갖고 있다. 척 본체(30)의 기판 적재부(32)보다 상방으로 연장되는 가이드부(34b)의 내주면은, 기판 적재부(32)에 기판(W)을 적재할 때에 기판(W)의 외주 단부면을 가이드하여 상기 기판(W)의 위치 결정을 행하는 가이드면(36b)으로 되어 있다.
이 가이드부(34b)의 가이드면(36b)은 기판 적재부(32)에 기판(W)을 적재 보유 지지할 때에 자중에 의해 하강하는 기판(W)의 외주 단부면을 가이드하는 제1 가이드면(52a)과, 척 갈고리(40)를 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전시켜 기판(W)의 주연부를 기판 적재부(32)와의 사이에서 끼움 지지할 때에 상기 척 갈고리(40)에 접촉하면서 이동하는 기판(W)의 외주 단부면을 가이드하는 제2 가이드면(52b)을 갖고 있다. 그리고, 제1 가이드면(52a)과 제2 가이드면(52b)은 단차가 생기지 않도록 매끄러운 곡면으로 연결되어 있다.
그리고, 본 예의 펜슬 스크럽 세정기(10)는 직경 300㎜의 기판을 처리(세정)하는 데 사용되고, 가이드부(34b)의 제1 가이드면(52a)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내경 D3은 305.785㎜로 설정되고, 기판 적재부(32)의 상면으로부터의 가이드부(34b)의 높이 H3은 2.5㎜로 설정되어 있다. 도 4에 있어서, 내경 D3을 갖는 개구(퍼올림구)를 1점 쇄선으로 나타낸다.
또한, 가이드부(34b)의 기판 적재부(32)의 상면으로부터의 높이 H3은 2.0㎜ 내지 5.0㎜인 것이 바람직하다.
도 6의 (a)는 기판 척 기구(16b)의 주요부를 확대하여 도시하는 주요부 확대도이다. 도 6의 (a)에 있어서, 곡선 T는 척 갈고리(40)의 선단의 궤적을 나타내고 있다. 도 6의 (a)는 도 2에 도시하는 기판 척 기구(16)의 내주면을 가이드면(36)으로 한 가이드부(34) 및 도 3에 도시하는 기판 척 기구(16a)의 내주면을 가이드면(36a)으로 한 가이드부(34a)를, 비교를 위해 가상선으로 나타내고 있다.
기판(W)은 로봇 핸드로 보유 지지되고, 척 갈고리(40)를 외측으로 개방한 상태의 기판 스테이지(14a)의 상방으로 반송되어, 로봇 핸드를 하강시킴으로써, 로봇 핸드로부터 펜슬 스크럽 세정기(10)로 전달된다. 그리고, 척 갈고리(40)를 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전시킴으로써, 기판(W)의 주연부는 척 갈고리(40)와 기판 적재부(32) 사이에서 파지된다.
이때, 로봇 핸드의 하강에 수반하여, 기판(W)은, 우선 제1 가이드면(52a)에 외주 단부면을 가이드하면서 자중에 의해 하강하고, 예를 들어 작업자의 티칭 오차가 있어도, 제1 가이드면(52a)을 미끄러져 떨어져 위치 결정된다. 이로 인해, 제1 가이드면(52a)의 경사각은 어느 정도 크게 설정되어 있다. 그리고, 로봇 핸드를 소정 위치까지 하강시켜 로봇 핸드를 인발한 후, 척 갈고리(40)를 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전시킨다. 이때, 기판(W)이 정확하게 위치 결정되어 있지 않으면 기판(W)은 어느 하나의 척 갈고리(40)에 의해 밀려 내측으로 이동하고, 이 내측으로 이동할 때에, 제2 가이드면(52b)에서 외주 단부면을 가이드하여 위치 결정된다. 이로 인해, 제2 가이드면(52b)의 경사각은 그만큼 크지 않아도 되고, 제1 가이드면(52a)의 경사각보다 상당히 작게 설정할 수 있다. 제1 가이드면(52a) 및 제2 가이드면(52b)은 각각 기판 스테이지(14a)의 반경 방향 내측을 향해 하방으로 경사져 있다.
도 6의 (b)는 제1 가이드면(52a) 및 제2 가이드면(52b)으로 구성되는 가이드면(36b)을 도시하는 개략 단면도이다. 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 가이드면(52a)의 경사 각도 θ1은 60±5°이고, 제2 가이드면(52b)의 경사 각도 θ2는 30±5°이다. 제1 가이드면(52a)과 제2 가이드면(52b)의 경계부는 기판이 원활하게 이동하도록 0.5 내지 1.0R 정도로 곡면으로 되어 있다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 가이드면(52a)은 가이드부(34b)의 내측 단부(개구 내경 D3의 부분)로부터 θ1(60±5°)의 각도로 (1/2)H3의 높이까지 연장되고, 거기에서 경사 각도를 바꾸어 제2 가이드면(52b)이 θ2(30±5°)의 각도로 가이드면(36b)의 내측 단부까지 연장되고 있다. 제1 가이드면(52a)과 제2 가이드면(52b)의 경계는 기판 적재부(32)의 상면으로부터 (1/2)H3의 높이에 위치하고 있다.
이와 같이, 가이드부(34b)의 제2 가이드면(52b)의 경사를 제1 가이드면(52a)의 경사에 비해 완만하게 함으로써, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 가이드부(34b)의 기판 적재부(32)의 상면으로부터의 높이 H3을, 예를 들어 도 3에 도시하는 기판 척 기구(16a)의 가이드부(34a)의 기판 적재부(32)의 상면으로부터의 높이 H2와 대략 동일한 높이로 누르면서, 가이드부(34b)의 제1 가이드면(52a)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내에 기판(W)이 들어가도록, 상기 개구 내경 D3을, 예를 들어 도 3에 도시하는 기판 척 기구(16a)의 가이드부(34a)의 가이드면(36a)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내경 D2보다 크게 설정할 수 있다.
도 7은 로봇 핸드(54), 기판(W)의 직경 d 및 가이드부(34b)의 제1 가이드면(52a)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내경 D3의 관계를 나타내고 있다. 이 개구 내경 D3은 공차를 워스트 케이스로 쌓아 올려도, 현재의 로봇 티칭에 의해 척 에러를 일으키는 일이 없도록, 본 예에서는 305.785㎜로 설정되어 있다.
즉, 이 개구 내경 D3은 처리되는 기판의 외경:299.8㎜에, 기판을 로봇 핸드로 보유 지지하여 반송하는 로봇의 위치 결정 오차의 최대값:±0.5㎜, 로봇 핸드 내에서의 기판의 어긋남 범위의 최대값:±1.232㎜ 및 작업자의 티칭 오차의 최대값:±0.75㎜(「로봇 분해능 0.12㎜를 포함함)로 이루어지는 3개의 최대값에 기초하여 계산한 값을 더한 값 A에, 또한 허용값 B를 더한 값으로 설정되어 있다. 즉, 로봇의 위치 결정 오차의 최대값, 로봇 핸드 내에서의 기판의 어긋남 범위의 최대값, 티칭 오차의 최대값을 각각 2승하고, 2승한 값을 가산하여 그 합계값의 평방근을 구한다. 이와 같이 구한 값을 기판의 외경값에 더하여 값 A를 얻는다. 이 값 A에 허용값 B를 더하여 개구 내경 D3이 얻어진다.
즉, 상기 값 A는 하기의 식으로부터 302.82㎜로 구해진다.
A＝299.8＋[(1.23×2)2＋(0.5×2)2＋(0.75×2)2]1/2
그리고, 허용값 B를 2.965㎜로 하면, 개구 내경 D3은 상기 값 A에 허용값 B를 더한 값이 되고, 305.785로 된다[302.82(A)＋2.965(B)＝305.785(D3)]. 이 허용값 B는 임의로 설정된다. 또한, 값 A는 처리되는 기판의 외경값에, 상기 3개의 최대값의 절대값을 더하여 구해도 좋다.
상기와 같이, 본 예의 기판 척 기구(16b)에 따르면, 가이드부(34b)의 제2 가이드면(52b)의 경사를 제1 가이드면(52a)의 경사에 비해 완만하게 할 수 있고, 이에 의해, 가이드부(34b)의 높이를 낮게 억제하면서, 기판(W)이 확실하게 제1 가이드면(52a)의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구(퍼올림구) 내에 들어가도록, 상기 개구 내경 D3을 기판(W)의 직경 d보다 크게 설정하여, 충분한 가이드 폭을 확보할 수 있다.
이 펜슬 스크럽 세정기(10)에 따르면, 기판 척 기구(16b)로 주연부를 파지하고 소정의 회전 속도로 회전시킨 기판(W)의 표면에, 상부 세정액 공급 노즐(18)(도 1 참조)로부터 세정액을 공급하고, 동시에, 펜슬형 세정구(26)를 소정의 압박력으로 기판(W)의 표면에 압박하면서 일방향으로 이동시킴으로써, 기판(W)의 표면의 스크럽 세정을 행한다.
이때, 8개의 아암(12)을 구비하고, 각 아암(12)의 선단에 기판 척 기구(16b)를 구비함으로써, 기판(W)을 지지하는 개소를 늘리고, 서로 인접하는 기판 척 장치(16b) 사이의 간격을 보다 짧게 하여, 펜슬형 스펀지(26)의 압박에 의한 기판(W)의 변형이나 파손을 방지할 수 있다. 또한, 아암(12)의 수는 8개 이상 임의로 설정된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태의 기판 처리 장치의 개요를 도시하는 평면도이다. 본 예의 상기 실시 형태와 다른 점은 링 형상으로 연속해서 연장되는 기판 적재부(56)에서 기판(W)의 주연부를 적재 보유 지지하도록 하는 점에 있다. 또한, 도시하지 않지만, 기판 적재부(56)에는 원주 방향을 따른 소정의 피치로 물 빠짐용 홈이 형성되어 있다.
이와 같이, 링 형상으로 연속해서 연장되는 기판 적재부(56)에서 기판의 주연부를 링 형상으로 연속해서 지지함으로써, 펜슬형 스펀지 등의 압박에 의한 기판의 변형이나 파손을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태의 기판 처리 장치의 개요를 도시하는 평면도이다. 본 예의 도 8에 도시하는 실시 형태와 다른 점은 링 형상으로 연속해서 연장되는 기판 적재부(56)의 소정의 위치에, 로봇 핸드를 통과시키는 절결부(58)를 형성한 점에 있다. 이에 의해, 로봇 핸드를 기판 적재부(56)에 간섭시키는 일 없이, 로봇 핸드로 보유 지지한 기판을 기판 처리 장치로 전달할 수 있다.
또한, 상기한 예에서는, 본 발명을 펜슬 스크럽 세정기에 적용하고 있지만, 반도체 웨이퍼 처리 장치로서 사용되는 스핀 건조기(SRD)나 IPA(이소프로필 알코올) 건조기 등, 기판의 처리에 사용되는 다른 기판 처리 장치에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.
지금까지 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 다른 형태로 실시되어도 되는 것은 물론이다.
10 : 펜슬 스크럽 세정기(기판 처리 장치)
12 : 아암
14a : 기판 스테이지
16b : 기판 척 기구
24 : 요동 아암
26 : 펜슬형 세정구
30 : 척 본체
32, 56 : 기판 적재부
34b : 가이드부
36b : 가이드면
40 : 척 갈고리
48 : 개방 핀
50 : 코일 스프링
52a : 제1 가이드면
52b : 제2 가이드면

Claims (6)

  1. 기판의 주연부를 파지하여 기판을 회전시켜 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    방사상으로 연장되는 복수의 아암을 갖는 회전 가능한 기판 스테이지와,
    상기 아암의 선단에 각각 고정되어 기판의 주연부를 파지하는 기판 척 기구를 구비하고,
    상기 기판 척 기구는,
    기판의 주연부를 적재하는 기판 적재부와 상기 기판 적재부에 기판을 적재할 때에 기판의 외주 단부면을 가이드하여 상기 기판의 위치 결정을 행하는 가이드면을 갖는 척 본체와,
    상기 척 본체에 회전 가능하게 지지되어, 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전하고, 기판의 주연부를 상기 기판 적재부와의 사이에서 끼움 지지하는 척 갈고리를 갖고,
    상기 가이드면은 상기 기판 적재부에 기판을 적재 보유 지지할 때에 자중에 의해 하강하는 기판의 외주 단부면을 가이드하는 제1 가이드면과, 척 갈고리를 내측으로 폐쇄하는 방향으로 회전시켜 기판 주연부를 상기 기판 적재부와의 사이에서 끼움 지지할 때에 상기 척 갈고리에 접촉하면서 이동하는 기판의 외주 단부면을 가이드하는 제2 가이드면을 갖는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 가이드면의 상단부를 원호 형상으로 연결하여 형성되는 개구 내경은, 처리되는 기판의 외경에, 기판을 로봇 핸드로 보유 지지하여 반송하는 로봇의 위치 결정 오차의 최대값, 로봇 핸드 내에서의 기판의 어긋남 범위의 최대값 및 작업자의 티칭 오차의 최대값으로 이루어지는 3개의 최대값에 기초하여 계산한 값을 더하고, 또한 허용값을 더한 값이 되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가이드부의 상기 기판 적재부 상면으로부터의 높이는 2.0㎜ 내지 5.0㎜인 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아암의 수를 8 이상으로 한 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판 적재부를 링 형상으로 연속시킨 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 링 형상으로 연속한 기판 적재부의 일부에, 로봇 핸드를 통과시키는 절결부를 형성한 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
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