KR100412542B1 - 작업물의세정방법및장치 - Google Patents

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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명에 따른 작업물 세정방법 및 장치는 반도체기판, 유리기판, 또는 액정패널과 같은 기판을 고 청정도로 세정하는데 적합하다. 본 작업물 세정방법은 작업물을 유지하는 단계; 상기 작업물을 세정부재로 세정하는 단계; 및 상기 세정부재를 거친 표면을 갖는 부재에 대해 마찰시켜 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 단계를 포함한다. 작업물 세정에 의해 오염된 세정부재는 거친 표면에 대해 마찰되며, 이러한 거친 표면은 세정부재로부터 오염물질을 벗겨낸다. 따라서, 오염물질은 세정부재로부터 효과적으로 제거될 수 있으며, 이로 인해 세정부재는 높은 자기세정효과를 갖는다.

Description

작업물의 세정방법 및 장치
본 발명은 작업물 세정방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체기판, 유리기판, 또는 액정패널과 같은 기판을 고 청정도로 세정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근의 반도체디바이스 집적기술의 비약적 발전에 따라, 배선접속부는 더욱 미세해지며, 배선접속부 사이의 거리도 더욱 좁아지고 있다. 반도체기판 처리시, 미소한 반도체입자, 먼지입자, 또는 작은 결정조각 등의 입자가 반도체기판에 부착되기 쉽다. 만일 반도체기판에 존재하는 입자가 반도체기판상의 접속부 사이의 거리 보다 크면, 접속부들간에 단락이 발생될 가능성이 있다. 이러한 문제를 방지하려면, 반도체기판에 존재하는 입자는 반도체기판상의 접속부들 사이의 거리보다 충분히 작아야 한다. 이것은 포토마스크, 액정패널 등으로서 사용하는 유리기판을 포함한 다른 기판들의 처리에도 적용된다. 이를 극복하고자, 반도체기판 및 다른 기판들로부터 초미소한 수준의 작은 입자들을 제거할 수 있는 세정처리가 요구되었다.
지금까지는 브러쉬 또는 스폰지로 만들어진 세정부재로 반도체기판을 문질러서 세정하는 것이 통상적이었다.
브러쉬 또는 스폰지 보다 우수한 세정효과를 갖는 세정부재를 제공하고자 하는 연구노력이 행해졌다. 그 결과, 일본국 특허출원 제 7-129588호(대응 미국 특허출원 제 08/434,754호)에 제안된 바와 같이, 최근의 반도체제조공정시 반도체웨이퍼의 표면을 폴리싱하여 평탄화시키도록 사용되는 연마포가 작업물 세정에 효과적이라는 사실이 발견되었다.
브러쉬, 스폰지 또는 연마포와 같은 세정부재로 작업물을 세정하는데 있어서, 세정부재는 작업물과 직접 접촉하여 유지되므로, 세정부재의 세정효과는 세정부재의 오염도에 의존한다. 상세하게는, 작업물로부터 제거된 오염물질에 의해 오염되는 세정부재의 오염이 진척됨에 따라, 세정부재에 적층된 오염물질은 작업물을 재오염시키며, 이로써 세정부재의 세정효과를 저하시킨다. 이러한 현상을 역오염이라 한다. 세정부재가 역오염을 일으키기 전에 세정부재는 새로운 세정부재로 대체되어야 한다.
세정부재를 새로운 세정부재로 대체시키려면 세정장치를 멈추게 해야 한다. 따라서, 세정장치의 처리성능이 저하되며, 세정부재의 대체에 의해 세정환경에 발생된 먼지입자는 문제를 일으킨다.
세정부재가 오염되는 경우, 세정부재를 대체하지 않으면서 정화하는 것이 바람직하다. 이러한 정화처리는 자기세정처리로서 알려져 있다. 종래의 자기세정처리에 따라, 지금까지는 세정부재를 세정액으로 헹구거나 분사수 또는 초음파 진동 수류(water stream)를 세정부재에 가하는 것이 통상적이었다.
세정부재의 자기세정은 세정부재의 세정효과를 지배하고, 세정부재의 수명을 연장하며, 세정장치의 처리성능을 증진시키므로, 더욱 효과적인 자기세정처리가 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 자기세정에 의해 고 청정도로 세정됨으로써 세정효과를 증진시키고, 수명을 연장하며, 세정장치의 처리성능을 향상시키는 세정부재로 작업물을 세정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 작업물을 유지하는 단계; 상기 작업물을 세정부재로 세정하는 단계; 및 상기 세정부재를 거친 표면을 갖는 부재에 대해 마찰시켜 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 단계를 포함하는 작업물 세정방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 작업물을 유지하는 단계; 상기 작업물을 연마포로 만들어진 세정부재로 세정하는 단계; 및 상기 세정부재를 브러쉬와 접촉하게 하여 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 단계를 포함하는 작업물 세정방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 작업물을 유지하는 유지유닛; 상기 작업물에 대해 상대적으로 이동가능한 세정유닛; 상기 세정유닛에 제공되어 상기 작업물을 세정하는 세정부재; 및 상기 세정부재와 접촉하는 거친 표면을 구비하여 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 편평한 부분을 포함하는 작업물 세정장치도 제공된다.
본 발명에 따라, 작업물 세정에 의해 오염되는 세정부재는 거친 표면에 대해 마찰되며, 이러한 거친 표면은 세정부재로부터 오염물질을 벗겨낸다. 따라서, 오염물질은 세정부재로부터 효과적으로 제거될 수 있고, 이로 인해 세정부재는 높은 자기세정효과를 갖는다. 세정부재는 거친 표면에 대해 마찰되므로, 세정부재에 새로운 세정표면이 만들어진다.
만일 세정부재가 스폰지를 포함하면, 세정부재가 탄성적으로 변형될 때까지 세정부재는 편평한 부분에 대해 가압된다. 따라서, 세정부재에 부착된 오염물질은 세정부재에 의해 흡수된 세정액과 함께 세정부재로부터 짜내어진다.
만일 세정부재가 연마포를 포함하면, 세정부재는 브러쉬에 의해 세정된다. 세정부재상의 오염물질, 특히 입자들은 브러쉬에 의해 직접 벗겨지므로, 오염물질은 세정부재로부터 효과적으로 제거가능하며, 그러므로 세정부재는 높은 자기세정효과를 갖는다.
작업물 세정에 의해 오염된 세정부재는 자기세정을 수행함으로써 고 청정도로 세정되므로, 세정부재의 세정효과가 증진된다. 세정부재의 수명이 증가되며, 세정장치의 처리성능이 향상된다.
본 발명의 목적, 특징 및 이점들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 도시한 첨부도면을 참조로 한 다음의 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 세정방법을 수행하는, 본 발명의 제 1실시예에 따른 세정장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 세정장치의 세정유닛의 단면도,
도 3은 도 1에 도시된 세정장치의 자기세정유닛의 정면도,
제 4도는 도 1에 도시된 세정장치에 사용가능한 다른 자기세정유닛의 부분 정단면도,
도 5는 본 발명에 따른 세정방법을 수행하는, 본 발명의 제 2실시예에 따른 세정장치의 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 세정장치의 세정컵내에서의 세정부재 및 석영판 사이의 위치관계를 도시한 단면도,
도 7은 석영판 표면의 부분확대사시도,
도 8은 도 1에 도시된 세정장치에 사용가능한 또 다른 자기세정유닛의 정면도,
도 9는 반도체기판을 폴리싱하는 폴리싱장치와 결합된 본 발명에 따른 세정장치를 포함한 시스템의 사시도, 및
도 10은 도 9에 도시된 폴리싱장치의 단면도이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1실시예에 따른 세정장치를 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 세정장치는 반도체기판(1)을 유지하는 스핀척(2),하부표면에 세정부재(3)가 부착되어 있는 회전가능한 세정유닛(6), 및 스핀척(2)에 의해 유지된 반도체기판(1) 위에 드리워지며 선단부에 회전가능한 세정유닛(6)을지지하고 있는 수직 및 수평으로 이동가능한 스윙아암(7)을 포함한다. 세정장치는 반도체기판(1)의 세정될 상부표면에 세정액을 분출하는 세정액노즐(8), 및 세정유닛(6)의 자기세정(self-cleaning)을 수행하는 자기세정유닛(9)을 더욱 포함한다. 스핀척(2)은 소정 속도로 수평면에서 회전가능하며, 세정부재(3)는 미공(微孔)성의 폴리우레탄 폼으로 만들어진다. 세정유닛(6)은 스윙아암(7)의 선단부로부터 아래로 연장된 수직샤프트(10)에 의해 스윙아암(7)의 선단부에 지지된다.
세정장치에 의해 세정될 반도체기판(1)은 로봇아암 등에 의해 스핀척(2) 상부로 전송되어, 세정될 표면을 상향으로 하여 스핀척(2)에 의해 유지된다. 스핀척(2)에 의해 유지된 반도체기판(1)은 소정 속도로 회전되며, 동시에 세정액이 세정액노즐(8)로부터 반도체기판(1)의 실질적으로 중앙영역 쪽으로 분출된다.
스윙아암(7)은 자기세정유닛(9)으로부터 세정유닛(6)을 들어올리도록 승강되며, 그 후 수평으로 회전되어 세정유닛(6)을 반도체기판(1)의 거의 중앙영역 상부에 위치되도록 이동시킨다. 이때, 세정유닛(6)은 회전되지 않는다. 그리고나서, 스윙아암(7)이 하강되어, 세정유닛(6)이 반도체기판(1)과 접촉하게 한다. 세정유닛(6)이 반도체기판(1)에 접촉하기 직전에, 세정유닛(6)은 샤프트(10)에 의하여 소정 속도로 축선에 대해 회전되기 시작한다.
스핀척(2)에 의해 지지 및 회전되는 반도체기판(1)의 상부표면과 접촉하여 독립적으로 회전되는 세정유닛(6)의 세정부재(3)는 스윙아암(7)에 의해 반도체기판(1)에 대해 가압된다. 스윙아암(7)은 반도체기판(1)의 외주단부까지 소정 속도로 회전되어, 세정부재(3)가 반도체기판(1)를 문질러 세정하게 한다.
반도체기판(1)이 일정한 속도로 회전되면, 반도체기판(1)의 중앙영역에서의 선단속도는 외주영역에서의 선단속도와 다르다. 따라서, 스윙아암(7)이 일정한 속도로 회전되면, 세정부재(3)는 반도체기판(1)의 다른 위치들마다 다른 비율로 반도체기판(1)과 접촉하여, 불규칙한 세정효과를 발생시킨다. 따라서, 스윙아암(7)의 스윙속도 또는 반도체기판(1)의 회전속도가 조절되어, 세정부재(3)가 반도체기판(1)을 전 표면에 걸쳐 균일하게 세정하도록 해야 한다.
세정부재(3)가 반도체기판(1)의 외주단부에 도달할 때, 스윙아암(7)은 수평 회전동작을 정지하고, 승강되어 세정부재(3)를 반도체기판(1)의 상부표면으로부터 멀리 이동시킨다. 그 후, 스윙아암(7)은 반도체기판(1)의 중앙영역으로 되돌려져 상기한 세정사이클을 반복한다. 상기한 세정사이클이 적어도 한번 수행된 후, 세정액노즐(8)로부터의 세정액 공급이 중단되며, 스윙아암(7)은 자기세정유닛(9)까지 회전된다. 그리고나서 세정유닛(6)은 자기세정을 위하여 자기세정유닛(9)상으로 하강된다.
만일 반도체기판(1)이 세정후 건조되어야 하면, 스핀척(2)은 고속으로 회전되어 회전작용에 의해 반도체기판(1)을 건조시킨다. 반도체기판(1)을 후속 공정에서 세정하기 위하여, 세정액노즐(8)로부터의 세정액 공급이 중단되는 동시에, 반도체기판(1)의 회전도 중단되며, 반도체기판(1)은 그의 상부표면이 건조되지 않은 상태로 후속 공정으로 전송된다.
도 2는 도 1에 도시된 세정장치의 세정유닛(6)의 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 세정유닛(6)은 샤프트(10)의 하단부에 장착된다. 세정유닛(6)은 카트리지(11), 및 카트리지(11)의 하부표면에 부착되는 세정부재(3)를 포함한다. 세정부재(3)는 반도체기판(1)을 폴리싱하는 연마포를 포함한다. 연마포는 카트리지(11)의 하부표면에 부착가능한 적절한 크기로 절단된다. 반도체기판(1)을 폴리싱하는 연마포는 이면측에 접착층을 구비하므로, 세정부재(3)는 이러한 접착층에 의하여 카트리지(11)의 하부표면에 부착될 수 있다. 반도체기판(1)이 수평면에 대해 경사지더라도 세정부재(3)와 반도체기판(1)의 균일한 접촉상태를 유지시켜주는 구면을 통하여, 샤프트(10)의 하단부 및 카트리지(11)가 서로 접촉하여 유지된다.
샤프트(10)는 헬리컬 압축스프링(12)를 개재하여 서로 결합된 상부 샤프트부재(10A) 및 하부 샤프트부재(10B)를 포함한다. 헬리컬 압축스프링(12)은, 세정유닛(6)이 반도체기판(1)과 접촉할 때 반도체기판(1)에 가해지는 힘을 감쇠시키도록 작용한다. 따라서, 세정부재(3)의 세정표면은 실질적으로 일정한 압력하에 반도체기판(1)의 상부표면과 접촉하도록 유지될 수 있다. 헬리컬 압축스프링(12) 때문에, 반도체기판(1)이 경사지더라도 세정유닛(6)으로부터 반도체기판(1)으로 가해진 과도한 힘으로 인한 반도체기판(1)의 손상이 방지된다.
세정부재(3)는 연마포의 폴리우레탄 폼에 형성된 미공을 가지며, 이러한 미공은 적어도 반도체기판(1)과 접촉하는 표면에 제공된다. 다양한 크기의 미공이 사용가능하지만, 세정부재(3)용으로는 10 내지 200㎛ 범위의 평균 직경을 갖는 미공이 적합하다. 세정부재(3)가 반도체기판(1)에 대해 가압되고 세정부재(3) 및 반도체기판(1)이 서로 상대적으로 이동될 때, 반도체기판(1)상의 입자는 세정부재(3)의 미공 모서리에 의해 문질러져 미공내에 포집되며 반도체기판(1)으로부터 제거된다.
도 3은 세정부재(3)의 자기세정을 수행하는 자기세정유닛(9)의 정면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 자기세정유닛(9)은 세정유닛(6)의 각운동 경로에 위치된다. 자기세정유닛(9)은 지지샤프트(13)의 상단부에 지지된 평판(14), 이 평판(14)의 상부표면에 부착된 드레싱부재(15), 및 드레싱부재(15)에 물을 공급하는 세정액노즐(16)을 포함한다. 드레싱부재(15)는 평판(14)에 장착된 베이스 플레이트(15a), 및 베이스플레이트(15a)의 상부표면에 전착(electrodeposit)된 다이아몬드팰릿으로 만들어진 층(15b)을 포함한다. 따라서, 드레싱부재(15)는 다이아몬드팰릿에 의한 불규칙한 상부표면을 갖는다.
반도체기판(1)을 세정한 후, 세정유닛(6)은 자기세정유닛(9)으로 이동되며, 소정 압력하에 세정부재(3)를 드레싱부재(15)에 대해 가압한다. 스윙아암(7)이 가동되고 세정유닛(6)이 회전되어, 세정부재(3)의 하부 세정표면을 드레싱부재(15)에 대해 마찰시킨다. 동시에, 세정부재(3)가 드레싱부재(15)와 접촉하는 영역에 세정액노즐(16)로부터의 물이 공급되어, 세정부재(3)의 자기세정을 수행한다.
베이스플레이트(15a)에 전착된 다이아몬드팰릿층(15b)을 구비한 드레싱부재(15)는 세정부재(3)의 오염된 표면층을 문질러서 세정부재(3)의 세정표면에 부착된 오염물질을 기계적으로 마모시킴으로써 세정부재(3)에 새로운 세정표면을 생성시킬 수 있다. 이러한 마찰 및 기계적 마모작용은, 세정부재(3)가 드레싱부재(15)에 대해 가압될 때의 압력크기, 및 드레싱부재(15)의 표면조도에 의존한다.
세정장치는, 세정부재(3)가 반도체기판(1)에 대해 가압될 때의 압력을 제어하는 장치를 구비하므로, 이러한 장치에 의해, 세정부재(3)가 드레싱부재(15)에 대해 가압될 때의 압력을 제어할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 세정장치에 사용가능한 다른 자기세정유닛(19)을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 자기세정유닛(19)은 지지샤프트(13)의 상단부에 장착된 세정컵(17)을 구비한다. 세정컵(17)은 베이스플레이트(15a)에 전착된 다이아몬드팰릿 층(15b)을 포함하는 드레싱부재(15)를 지지하는 평탄한 바닥부를 갖는다. 도 1에 도시된 세정장치에 결합된 자기세정유닛(19)은 다음과 같이 작동한다: 물이 세정액노즐(16)로부터 세정컵(17)으로 넘치도록 공급되며, 동시에 세정유닛(6)의 세정부재(3)가 드레싱부재(15)에 대해 마찰된다. 세정부재(3)의 자기세정이 완료될 때, 세정부재(3)는 드레싱부재(15)로부터 약간 들어올려지며 세정컵(17)에 채워진 물속에 유지된다. 이러한 방법으로, 세정부재(3)는 건조되지 않으면서 적절히 저장될 수 있다. 세정부재(3)에 부착된 오염물질이 세정부재(3)에 강하게 부착하는 것을 방지하기 위하여 세정부재(3)가 건조되는 것을 방지한다.
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 세정장치의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 세정장치는 반도체기판(1)을 유지하고 회전시키는 스핀척(2), 반도체기판(1)의 세정될 상부표면에 평행한 축선에 대해 회전가능한 원통형 세정롤러(21), 반도체기판(1)의 상부표면에 세정액을 공급하는 세정액노즐(23), 및 스핀척(2)으로부터 이격된 후퇴위치에 위치설정되어 반도체기판(1) 세정후의 세정롤러(21)상의 세정부재를 세정하는 세정컵(24)을 포함한다.
스핀척(2)은 복수의 고정된 스핀들(26) 및 이러한 스핀들(26) 각각의 상단부에 회전가능하게 장착되어 반도체기판(1)의 외주단부를 유지하는 복수의 롤(27)을 포함한다. 반도체기판(1)은 롤(27)로부터 반도체기판(1)의 외주단부에 전송된 회전력에 의해 회전된다. 세정부재(22)는 세정롤러(21) 둘레에 감긴다. 세정부재(22)는 PVA 스폰지 층을 포함한다. 세정롤러(21)는, 도 5에서 화살표 X와 Z에 의해 지시된 방향으로 이동가능한 지지컬럼(28)에 의해 캔틸레버(cantilever)식으로 지지된다.
반도체기판(1)은 로봇아암 등에 의해 스핀척(2) 상부로 전송되어, 세정될 표면을 상향으로 하여 스핀척(2)에 의해 유지된다. 반도체기판(1)은 롤(27)에 의해 소정 속도로 회전되며, 동시에 세정액이 세정액노즐(23)로부터 반도체기판(1)의 실질적으로 중앙영역 쪽으로 분출된다. 모든 롤(27)은 통상적인 모터(들)(도시생략)에 의해 동일한 속도로 확실히 회전된다. 만일 적어도 하나의 롤(27)은 확실히 회전하며 나머지 롤(27)은 반도체기판(1)과 접촉하여 공회전하면, 이러한 나머지 롤(27)은 반도체기판(1)에 대해 미끄러며 이때의 맞물림마찰로 인하여 손상되기 쉬우므로, 이에 의해 반도체기판(1)을 오염시키는 입자를 발생시킨다.
지지컬럼(28)은, 둘레에 세정부재(22)가 감겨진 세정롤러(21)를 이격위치의 세정컵(24)으로부터 반도체기판(1)의 상부위치로 전송하도록 이동되며, 그 후 하강되어 세정부재(22)를 반도체기판(1)의 상부표면과 접촉하게 한다. 세정롤러(21)는 반도체기판(1)에 접촉하기 직전에 회전되기 시작한다.
반도체기판(1)을 소정 시간동안 세정부재(22)로 문지른 후, 세정롤러(21)는 지지컬럼(28)의 상승이동에 의해 반도체기판(1)으로부터 들어올려지며, 반도체기판(1)은 세정장치로부터 방출된다. 그 후, 세정롤러(21)상의 세정부재(22)는 점선으로 나타낸 바와 같이 지지컬럼(28)에 의해 세정컵(24)내로 이동된다. 세정컵(24)은 세정액으로 채워진다. 석영판(29)은 세정컵(24)의 바닥부에 부착된다. 세정부재(22)가 세정컵(24)내의 세정액에 의해 세정되는 동안 세정부재(22)는 석영판(29)의 상부표면에 대해 가압된다.
도 6은 세정컵(24)내에서의 세정부재(22) 및 석영판(29) 사이의 위치관계를 도시한다. 세정롤러(21)의 중앙부로부터 세정부재(22)의 스폰지층 표면까지의 거리(반경)를 R, 세정롤러(21)의 중앙부로부터 석영판(29) 상부표면까지의 거리를 L 이라 하면, 거리 L이 거리 R 보다 대단히 짧을 때까지(L＜R), 세정부재(22)는 석영판(29)에 대해 가압되며 세정부재(22)의 스폰지층이 변형된다. 이때, 세정롤러(21)는 자신의 축선에 대해 회전된다.
세정부재(22)의 스폰지층은 석영판(29)에 의하여 탄성적으로 변형(압축)되므로, 스폰지층에 의해 흡수된 세정액은 스폰지층에서 짜내어지며, 이로써 스폰지층의 표면에 부착된 오염물질을 세정액과 함께 스폰지층으로부터 제거한다. 세정 롤러(21)가 회전되므로, 이러한 자기세정효과는 스폰지층의 전 표면에 걸쳐 작용한다.
도 7은 석영판(29) 상부표면의 확대도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 석영판(29)은 상부표면을 거칠게 하는 격자형상의 미소한 그루브(29a)를 갖는다. 세정부재(22)는 자기세정을 위하여 석영판(29)의 거친 상부표면에 대해 가압되므로, 세정부재(22)상의 오염물질은 석영판(29)의 거친 상부표면에 의해 효과적으로 문질러지며, 따라서 세정부재(22)의 자기세정효과가 증진된다. 석영판(29)의 미소한 그루브(29a)는 반드시 격자형상으로 배치될 필요는 없으나, 석영판(29)의 전 표면에 걸쳐 동일한 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
반도체기판(1)을 세정한 세정부재(22)가 석영판(29)의 거친 상부표면과 마찰되어 세정될 때, 다소의 진동이 세정부재(22)에 분배되어 세정부재(22)로부터 오염물질을 직접 벗겨낸다. 따라서, 세정부재(22)는 매우 높은 청결도로 세정될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 세정장치에 사용가능한 또 다른 자기세정유닛(30)을 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 자기세정유닛(30)은 지지샤프트(31)의 상단부에 지지된 브러쉬(32), 및 브러쉬(32)에 물을 공급하는 세정액노즐(33)을 포함한다. 브러쉬(32)는 브러쉬베이스(32a), 및 브러쉬베이스(32a) 상부에 장착된 다수의 나일론 강모(32b)를 포함한다.
도 1에 도시된 세정장치에 결합된 자기세정유닛(30)은 다음과 같이 작동한다: 반도체기판(1)을 세정한 세정부재(3)는 자기세정유닛(30) 상부로 이동된다. 그 후 세정부재(3)가 강모(32b)와 접촉할 때까지 스윙아암(7)(도 1 참조)이 하강되며, 세정유닛(6)이 회전되어 강모(32b)로 세정부재(3)를 세정한다. 이때, 세정부재(3)가 강모(32b)에 대해 마찰되는 영역에 세정액노즐(33)로부터 물이 공급된다.
세정부재(3)는 브러쉬(32)에 대해 지지되며 상대이동되므로, 반도체기판(1) 세정시 세정부재(3)에 부착된 오염물질, 특히 오염입자는 브러쉬(32)에 의해 세정부재(3)로부터 제거된다.
다른 예로서, 브러쉬(32)는 도 4에 도시된 바와 같은 세정컵의 바닥에 고정될 수도 있으며, 세정부재(3) 및 브러쉬(32)는 세정컵에 담겨진 물에서 서로 상대이동될 수도 있다. 만일 물이 세정컵에 넘칠 정도의 속도로 공급되면, 제거된 입자는 이러한 넘치는 물에 의해 세정컵 외측으로 배출가능하므로, 세정부재(3)는 자기세정에 의해 매우 효과적으로 세정될 수 있다.
세정장치구조, 세정부재종류, 및 자기세정방법은 의도하고자 하는 바에 따라 조합가능하다. 예를 들어, 연마포는 도 5에 도시된 원통형 롤러(21)에 부착될 수도 있고, 도 8에 도시된 브러쉬(32)에 의해 세정되어도 좋다.
도 9는 반도체기판을 폴리싱하는 폴리싱장치와 결합된 본 발명에 따른 세정장치를 포함한 시스템을 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 폴리싱장치(40), 기판저장카세트(50), 급송로봇(55), 제 1세정장치(60), 및 제 2세정장치(65)를 포함한다.
폴리싱장치(40)에 의해 수행되는 폴리싱단계는 반도체제조공정단계 중의 하나이며, 반도체기판을 평탄한 경면식으로 폴리싱하는 역할을 한다. 반도체기판 표면상에 접속층을 형성하고자 할 때, 접속층이 적층되기 전에 반도체기판 표면이 평탄한 경면식으로 폴리싱되며, 이로써 반도체기판상에 접속층이 매끈하게 형성될 것이다.
도 10은 폴리싱장치(40)를 상세히 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 폴리싱장치(20)는 턴테이블(41), 및 반도체기판(1)을 턴테이블(41)에 대해 유지 및 가압하는 톱링(43)을 포함한다. 턴테이블(41)은 모터(도시 생략)에 결합되며 자신의 축선에 대해 화살표방향으로 회전가능하다. 폴리싱 연마포(44)는 반도체기판(1)과 접촉하도록 턴테이블(41)의 상부표면에 제공된다. 폴리싱 연마포(44)는 도 1 및 도 2에 도시된 세정부재(3)의 연마포와 동일한 재료로 만들어진다.
톱링(43)은 모터(도시생략), 및 톱링(43)을 수직으로 이동시키는 실린더(도시생략)에 결합된다. 따라서, 톱링(43)은 화살표방향으로 수직이동가능하며 자신의 축선에 대해 회전가능하므로, 반도체기판(1)은 소정 압력 하에 폴리싱 연마포(44)에 대해 가압될 수 있다. 연마액노즐(45)은 턴테이블(41) 상부에 위치되어, 턴테이블(41)의 상부표면에 부착된 폴리싱 연마포(44)에 연마액(Q)을 공급한다.
작동시, 폴리싱될 반도체기판(1)은 기판저장카세트(50)로부터 꺼내져, 폴리싱될 표면을 아래로 하도록 뒤집히며, 급송로봇(55)에 의해 폴리싱장치(40)에 이송된다. 폴리싱장치(40)에서, 반도체기판(1)은 톱링(43)의 하부표면에 지지되며, 그 후 반도체기판(1)이 톱링(43)에 의해 회전되는 동안, 회전 턴테이블(41)의 상부표면상의 폴리싱 연마포(44)에 대해 가압된다. 연마액(Q)은 연마액노즐(45)로부터 폴리싱 연마포(44)상으로 공급된다. 이로써, 반도체기판(1)의 하부표면 및 폴리싱 연마포(44) 사이에 존재하는 연마액(Q)과 함께 폴리싱 연마포(44)에 의하여 반도체기판(1)의 하부표면이 폴리싱된다.
폴리싱 후, 반도체기판(1)의 표면상에는 연마액(Q)에 함유된 연마제 및 반도체기판(1)에서 연마제거된 입자들이 존재하게 되며, 연마액이 알칼리계이기 때문에 반도체기판(1)은 알칼리금속인 칼륨(K)에 의해 오염된다. 이러한 연마제, 입자, 및 오염물질은 차후 제거되어야 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 폴리싱된 반도체기판(1)은 폴리싱된 표면을 상부로 하도록 거꾸로 되어 급송로봇(55)에 의해 제 1세정장치(6)로 이송되며, 이 제 1세정장치(60)에서 반도체기판(1)은 브러쉬에 의해 세정되어 반도체기판(1)의 표면으로부터 연마제, 입자, 및 오염물질의 대부분을 제거한다.
세정장치(60)에 의해 반도체기판(1)이 세정된 후, 반도체기판(1)의 표면이 건조되기 전에 반도체기판(1)은 제 2세정장치(65)로 급송된다. 제 2세정장치에서, 반도체기판(1)은 도 1 및 도 2에 도시된 세정부재(3)에 의해 세정되어 상술한 방법으로 반도체기판(1) 표면으로부터 (초)미소입자를 제거한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체기판(1)을 세정한 후, 세정유닛(6)은 자기세정유닛(9)으로 이동되며, 소정 압력 하에 세정부재(3)를 드레싱부재(15)에 대해 가압한다. 스윙아암(7)이 가동되고 세정유닛(6)이 회전되어 세정부재(3)의 하부 세정표면을 드레싱부재(15)에 대해 마찰시킨다. 이때, 세정부재(3)가 드레싱부재(15)와 접촉하는 영역에 세정액노즐(16)로부터 물이 공급되어, 세정부재(3)의 자기세정을 수행한다.
본 발명에 따른 세정방법을 폴리싱단계와 결합하여 상술하였다. 그러나, 본 발명에 따른 세정방법은 반도체제조공정 중의 다양한 단계, 예를 들어, 에칭단계 또는 화학적 증착(CVD)단계에서도 사용가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 작업물 세정에 의해 오염된 세정부재는 자기세정을 행함으로써 고 청정도로 세정가능하므로, 작업물의 세정효과가 향상된다. 또한, 세정부재의 수명이 연장되며, 세정장치의 처리성능이 증진된다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 상세히 도시설명되었으나, 첨부된 청구범위의 범주로부터 벗어나지 않는 다양한 변형 및 수정이 가능하다.

Claims (18)

  1. 작업물을 유지하는 단계;
    상기 작업물을 세정부재로 세정하는 단계; 및
    상기 세정부재를 거친 표면을 갖는 부재에 대해 마찰시켜 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부재는, 상기 작업물과 접촉하게 되는 세정표면에 미공이 형성된 연마포를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부재는 스폰지를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부재의 상기 자기세정은, 다이아몬드팰릿을 갖는 표면에 대해 상기 세정부재를 마찰시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 작업물 세정방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부재의 상기 자기세정은, 미소한 그루브를 갖는 표면에 대해 상기세정부재를 마찰시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 작업물 세정방법.
  6. 작업물을 유지하는 단계;
    상기 작업물을 연마포로 만들어진 세정부재로 세정하는 단계; 및
    상기 세정부재를 브러쉬와 접촉하게 하여 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정방법.
  7. 작업물을 유지하는 단계;
    상기 작업물을 스폰지로 만들어진 세정부재로 세정하는 단계;
    상기 세정부재를 세정컵의 세정액에 담그는 단계; 및
    상기 세정부재가 상기 세정컵의 편평한 부분에 의해 탄성적으로 변형될 때까지 상기 세정부재를 상기 편평한 부분에 대해 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정방법.
  8. 작업물을 유지하는 유지유닛;
    상기 작업물에 대해 상대적으로 이동가능한 세정유닛;
    상기 세정유닛에 제공되어 상기 작업물을 세정하는 세정부재; 및
    상기 세정부재와 접촉하는 거친 표면을 구비하여 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 편평한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 세정부재에 세정액을 공급하는 세정액노즐을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 세정부재는, 상기 작업물과 접촉하게 되는 세정표면에 미공이 형성된 연마포를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 세정부재는 스폰지를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 편평한 부분은 다이아몬드팰릿을 갖는 평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 편평한 부분은, 미소한 그루브가 마련된 표면을 갖는 평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 세정유닛은, 상기 작업물의 세정될 표면에 수직인 축선에 대해 회전가능한 세정유닛 및 상기 작업물의 세정될 표면에 평행한 축선에 대해 회전가능한 원통형 세정유닛 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  15. 작업물을 유지하는 유지유닛;
    상기 작업물에 대해 상대적으로 이동가능한 세정유닛;
    상기 세정유닛에 제공되어 상기 작업물을 세정하는 세정부재; 및
    상기 세정부재와 접촉하여 상기 세정부재의 자기세정을 수행하는 브러쉬를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 세정부재에 세정액을 공급하는 세정액노즐을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  17. 작업물을 유지하는 유지유닛;
    상기 작업물에 대해 상대적으로 이동가능한 세정유닛;
    상기 세정유닛에 제공되어 상기 작업물을 세정하는 스폰지로 만들어진 세정부재;
    상기 세정유닛내의 후퇴위치에 배치되어 상기 세정부재를 담그는 세정액으로 채워지며, 상기 세정부재와 접촉하는 편평한 부분을 갖는 세정컵; 및
    상기 세정부재가 탄성적으로 변형될 때까지 상기 편평한 부분에 대해 상기 세정부재를 가압하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 편평한 부분은 석영판을 포함하는 것을 특징으로 하는 작업물 세정장치.
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