KR100835514B1 - 제트 스크러버 및 이를 이용한 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판의 표면을 세정하기 위해 세정수를 분사하는 제트아암과, 세정범위를 넓히도록 상기 제트아암을 구동하는 구동부를 포함하는 제트 스크러버에 관한 것으로서, 제트아암의 구동을 감지하여 상기 세정수가 상기 기판의 가장자리에서 소정의 거리 이내까지 분사되는지를 감지하는 감지센서와, 상기 세정수가 상기 소정의 거리 이내까지 분사되지 않을 경우에 경고하는 경고수단을 포함하여 구성됨으로써, 기판의 세정범위까지 세정이 이루어졌는지를 감지하고 그 결과에 따라 작업자에게 경고하여 건조 전에 기판의 세정상태를 확인할 수 있고, 불량한 경우에는 재차 세정을 수행할 수 있다.

기판, 제트 스크러버, 초순수, 제트아암, 레이저, 세정

Description

제트 스크러버 및 이를 이용한 세정방법{Jet Scrubber and Cleaning Method using The Jet Scrubber}

도 1은 종래의 기술에 따른 제트 스크러버의 개략도이고,

도 2는 도 1에 도시된 제트 스크러버에서 분사되는 초순수로 기판을 세척하는 범위를 나타낸 측면도이고,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 제트 스크러버를 나타낸 개략도이고,

도 4는 도 3에 도시된 제트 스크러버의 정면도이며,

도 5는 도 3에 도시된 제트 스크러버의 작동순서를 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 회전장치 2 : 선회부

3 : 제트아암 110 : 레이저

111S, 112S : 투광부 111R, 112R : 수광부

130 : 제어부 140 : 경고수단

W : 기판 DIW : 초순수

본 발명은 고압 제트 스크러버(jet scrubber)에 관한 것으로, 특히, 반도체 소자를 제조하는 공정에서 발생되는 오염 입자를 불량발생 임계치까지 제거하며, 임계치에 이르지 못할 경우에는 경고수단을 작동하기 위한 것이다.

반도체 기판 위에 많은 소자를 제조하기 위해 다수 회 식각이나 연마 공정 등이 요구된다. 반도체 기판을 식각하거나 연마하는 경우에 식각되거나 연마된 후 식각 및 연마된 물질이 오염 물질로 반도체 기판에 잔존하게 된다. 반도체 기판(이후, '기판'으로 약칭함)에 잔존하는 오염 물질인 입자를 제거하기 위해 스핀 스크러버(spin scrubber)가 사용된다.

스핀 스크러버는 식각 용액을 이용하여 표면을 얇게 식각하여 세정하는 화학적 세정이 아니라 물리적으로 기판을 식각한다. 물리적으로 기판을 세정하는 스핀 스크러버는 브러시 스크러빙(brush scrubbing), 고압 제트 스크러빙(jet scrubbing) 및 소닉 스크러빙(sonic scrubbing)등이 있다. 브러시 스크러빙은 기판 표면에 잔존하는 오염 입자를 브러시를 이용해 제거하며, 소닉 스크러빙은 초음파를 이용하여 기판 표면에 잔존하는 오염 입자를 제거하고, 고압 제트 스크러빙은 기판 표면으로 초순수를 고압으로 분사시켜 기판 표면에 잔존하는 오염 입자를 제거하여 세정한다.

스핀 스크러버에 적용되는 스크러빙 중 고압 제트 스크러빙 장치인 종래의 고압 제트 스크러버를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도면에서, 도 1은 종래의 기술에 따른 제트 스크러버의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제트 스크러버에서 분사되는 초순수로 기판을 세척하는 범위를 나타낸 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제트 스크러버는 크게 기판(W)을 회전시키는 기판 회전장치(1)와, 제트아암(jet arm)(3)을 선회시키는 선회부(2)로 구성된다.

기판 회전장치(1)는 회전력을 발생시키는 회전전동기(1a)와 회전전동기(1a)에서 발생된 회전력을 전달받아 기판(W)을 회전시키는 진공척(1b)으로 구성된다. 진공척(1b)은 도 1에 상세히 도시하지 않았으나 외부에 진공펌프(도면에 도시안됨)와 연결되어 기판(W)이 진공척(1b)에 장착되면 회전에 의해 외부로 이탈되지 않도록 고정시키게 된다.

한편, 선회부(2)는 진공척(1b)에 장착되어 회전되는 기판(W)에 고압의 초순수(DIW)를 분사하기 위한 노즐(3a)을 구비한 제트아암(3)을 기판(W)의 직경방향으로 선회하도록 제트아암(3)과 지지대(2b)를 연결하는 힌지(2a)를 구비하며, 이런 힌지(2a)에는 모터(도면에 도시안됨)가 연결되어 제트아암(3)이 힌지(2a)를 중심으로 선회하도록 한다.

이와 같이 선회하는 제트아암(3)은 외부로부터 초순수(DIW)를 공급받으며 초순수(DIW)는 외부에 설치된 유압펌프(도시 않음)에 의해 가압되어 제트아암(3)으로 공급된다. 제트아암(3)으로 공급된 초순수(DIW)는 제트아암(3)의 노즐(3a)을 통해 분사되어 기판(W)을 세척한다.

노즐(3a)을 통해 분사되는 초순수(DIW)는 기판(W)의 한 지점으로 강하게 분 사되며, 이 분사되는 압력에 의해 기판(W) 표면에 잔존하는 오염 입자를 제거하게 된다. 이러한 동작을 통해 기판(W)의 전면에 잔존된 오염 입자를 제거하기 위해 제트아암(3)은 기판(W)을 지름을 따라 왕복 선회하면서 회전하는 기판(W) 전면을 세정한다.

이와 같이 제트 스크러버를 이용한 기판의 세정범위는 도 2에 보이듯이, 기판의 가장자리에서 3mm이내로서, 초순수가 기판의 가장자리에서 3mm이내로 분사될 경우에는 정상적으로 기판을 세정할 수 있으나, 3mm를 초과하여 기판의 중심방향에 더 가깝게 분사될 경우에는 기판의 가장자리에 넓은 범위로 미세정 부분이 형성된다. 이와 같이 기판의 가장자리가 미세정된 상태로 건조되면 물자국이 형성될 수 있고, 또한 기판의 가장자리에 파티클이 잔존하여 기판의 가장자리에 일드드롭(yield drop) 등이 발생할 수 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 고압의 초순수를 분사하는 노즐의 지향방향이 기판 가장자리에 위치하지 않을 경우에 경고수단을 통해 경고함으로써, 기판 가장자리의 세정범위까지 세정할 수 있는 제트 스크러버를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판의 표면을 세정하기 위해 세정수를 분사하는 제트아암과, 세정범위를 넓히도록 상기 제트아암을 구동하는 구동부를 포함하는 제트 스크러버에 있어서, 상기 제트아암의 구동을 감지하여 상기 세정수가 상기 기판의 가장자리에서 소정의 거리 이내까지 분사되는지를 감지하는 감지센서와, 상기 세정수가 상기 소정의 거리 이내까지 분사되지 않을 경우에 경고하는 경고수단을 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 감지센서는 레이저센서로서, 선회 구동하는 상기 제트아암의 선회범위 양단부에 각각 설치되어 상기 제트아암이 레이저와 간섭되는 것을 감지한다.

또한, 본 발명의 상기 경고수단은 한 기판의 세정과정에서 상기 감지센서가 감지한 회수가 설정된 회수보다 적을 경우에 작동한다.

또한, 본 발명에 따르면, 세정수를 분사하면서 구동하여 기판의 표면을 세정하는 제트아암을 구비한 제트 스크러버를 이용한 세정방법에 있어서, 상기 제트아암의 구동횟수를 입력하는 단계와, 상기 제트아암을 구동하여 기판을 세정하는 단계와, 상기 제트아암이 설정된 구동범위까지 구동하는지 상기 구동범위의 단부에서 상기 제트아암의 위치를 감지하는 단계와, 상기 감지횟수가 상기 구동횟수보다 적은지 판단하는 단계와, 상기 감지횟수와 상기 구동횟수가 같을 경우에는 세정하는 기판을 다른 기판으로 교체하여 세정하며 상기 감지횟수가 상기 구동횟수보다 적을 경우에 경고수단을 작동하는 단계를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 제트 스크러버의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 제트 스크러버를 나타낸 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 제트 스크러버의 정면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 제트 스크러버의 작동순서를 나타낸 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제트 스크러버는 초순수(DIW)를 기판(W)에 분사하는 제트아암(3)과, 제트아암(3)을 기판(W)의 직경방향으로 선회하는 선회부(2)와, 선회하는 제트아암(3)의 선회각도를 감지하는 감지센서 및, 감지센서에서 출력된 감지신호의 결과에 따라 경고수단(140)을 작동 제어하는 제어부(130)를 포함한다.

여기에서 제트아암(3)과 선회부(2)는 그 구성 및 결합관계에 대해 앞에서 상세히 설명한 바, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 제트아암(3)이 기판(W)의 직경을 따라 선회함에 있어서, 제트아암(3)은 기판(W)의 직경 양단에서 가장자리 부분, 일 예로 3mm이내 범위까지 지향하여 선회하여야 한다. 이와 같이 3mm이내의 범위까지 선회하여야만 기판(W)의 세정부위가 넓어지며 기판(W)의 가장자리를 따라 3mm내에만 미세정부분이 형성되기 때문이다. 여기에서, 기판(W)의 직경에 대해 양단에서 3mm인 지점을 '임계점(P)'이라 한다.

도 3에 보이듯이, 감지센서는 레이저센서로서, 2개의 레이저센서가 제트아암(3)의 선회범위에 설치되는데, 그 설치지점은 제트아암(3)에서 분사되는 초순수가 임계점(P)에 도달하는 제트아암(3)의 선회범위 양단에 각각 설치된다. 보다 구체적으로 제트아암(3)이 기판(W)의 직경 일측단의 임계점(P)까지 선회하여 위치하는가를 한 쌍의 레이저 투광부(111S)와 수광부(111R)가 감지하고, 제트아암(3)이 기판(W)의 직경 타측단의 임계점까지 선회하여 위치하는가를 다른 한 쌍의 레이저 투광부(112S)와 수광부(112R)가 감지한다.

이와 같은 구조를 갖기 위해서는 도 4에 보이듯이, 레이저(110)의 투광부(111S, 112S)에서 투사된 레이저(110)가 선회하는 제트아암(3)에 대해 수직하게 위치하여야 한다. 따라서 선회하는 제트아암(3)이 레이저 진행방향에 위치하여 수광부(111R, 112R)에 레이저(110)가 수광되지 않을 경우 전기적 신호를 출력하여 제어부(130)로 입력한다.

한편, 이와 같이 구성된 제트 스크러버의 작동관계를 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 작업자는 기판(W) 청결정도에 따라 제트아암(3)의 선회 왕복운동 횟수(이하에서는 '설정횟수'라 함)를 설정하고 제어부(130)에 입력한다(S10). 그런 후 제트 스크러버를 이용하여 기판을 세정한다(S20).

그 예로 작업자가 설정횟수를 5회로 설정 입력한 후에 기판(W) 세정이 수행되면, 회전하는 기판(W)에 초순수를 분사하는 제트아암(3)은 힌지(2a)를 중심으로 설정횟수 만큼의 5회 선회 왕복운동한다(S30). 이때 제트아암(3)이 그 선회 왕복운동 범위만큼 정상적으로 선회 왕복운동을 하였을 경우라면, 일측단 및 타측단의 레이저 수광부(111R, 112R)에서는 5번의 전기적신호가 입력된다. 즉 제트아암(3)이 진행하는 레이저(110)와 간섭되어 레이저의 진행을 5회 차단함으로써, 레이저 수광부(111R, 112R)에서는 이를 감지하여 감지신호를 5번 출력한다(S40). 여기에서, 제트아암(3)이 그 선회 왕복운동 범위만큼 정상적으로 선회한다면, 제트아암(3)이 기판(W)의 가장자리에서 3mm 이내의 범위를 지향하는 것으로서, 분사되는 초순수는 상기 임계점 이내까지를 세정한다는 것을 의미한다.

하지만, 어느 한 단부에 위치한 레이저 수광부(111R, 112R)에서 출력된 감지 신호의 횟수가 설정횟수보다 적을 경우에, 이는 제트아암(3)이 임계점 이내까지 설정횟수만큼 지향하지 못하였다는 것으로서, 기판(W)의 가장자리에는 3mm이상의 미세정 또는 다른 부위에 비해 상대적으로 덜 청결하게 세정된 부위가 형성된다.

따라서, 제어부(130)에서는 설정횟수 만큼 각 레이저 수광부(111R, 112R)에서 감지신호 횟수가 입력되는지를 판단하고(S50), 설정횟수보다 감지횟수가 적을 경우에는 경고수단(140)을 작동하여 제트아암(3)이 기판(W)의 임계점까지 세정하지 못하였음을 알린다(S60). 여기에서 경고수단(140)은 경광등 및 부저 및 감지횟수를 숫자로 표시하는 모니터 등이 포함된다.

한편, 설정횟수와 감지횟수가 같을 경우에는 세정된 기판(W)을 교체하는 기판 교체작업이 진행되고, 다시 세정작업을 수행한다(S70).

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 제트 스크러버는 기판의 세정범위까지 세정이 이루어졌는지를 감지하여 그 결과에 따라 작업자에게 경고함으로써, 건조 전에 기판의 세정상태를 확인할 수 있고, 불량한 경우에는 재차 세정을 수행함으로써, 결함발생을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제트 스크러버는 기판의 세정범위까지 세정이 이루어지지 않은 상태가 지속되면 제트 스크러버에 문제가 발생함을 알 수 있으며, 이럴 경우에는 각 구성요소를 교체 및 정비하여 원활한 세정작업을 수행할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 제트 스크러버에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술 하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (4)

1. 기판의 표면을 세정하기 위해 세정수를 분사하는 제트아암과, 세정범위를 넓히도록 상기 제트아암을 구동하는 구동부를 포함하는 제트 스크러버에 있어서,

   상기 제트아암의 구동을 감지하여 상기 세정수가 상기 기판의 가장자리까지 분사되는지를 감지하는 감지센서와,

   상기 세정수가 상기 기판의 가장자리까지 분사되지 않을 경우에 경고하는 경고수단을 포함하며,

   상기 감지센서는 레이저센서로서, 선회 구동하는 상기 제트아암의 선회범위 양단부에 각각 설치되어 상기 제트아암이 레이저와 간섭되는 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 제트 스크러버.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 경고수단은 한 기판의 세정과정에서 상기 감지센서가 감지한 회수가 설정된 회수보다 적을 경우에 작동하는 것을 특징으로 하는 제트 스크러버.
4. 세정수를 분사하면서 구동하여 기판의 표면을 세정하는 제트아암을 구비한 제트 스크러버를 이용한 세정방법에 있어서,

   상기 제트아암의 구동횟수를 입력하는 단계와,

   상기 제트아암을 구동하여 기판을 세정하는 단계와,

   상기 제트아암이 설정된 구동범위까지 구동하는지 상기 구동범위의 단부에서 상기 제트아암의 위치를 감지하는 단계와,

   상기 감지된 횟수가 상기 구동횟수보다 적은지 판단하는 단계와,

   상기 감지된 횟수와 상기 구동횟수가 같은 경우에는 세정하는 기판을 다른 기판으로 교체하여 세정하며, 상기 감지된 횟수가 상기 구동횟수보다 적을 경우에 경고수단을 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 스크러버를 이용한 세정방법.

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