KR101338812B1 - 기판 세정 방법 및 이에 사용되는 기판 세정 장치 - Google Patents

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박성현
이승환
권영규
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주식회사 케이씨텍
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Abstract

본 발명은 기판 세정 방법 및 이에 사용되는 기판 세정 장치에 관한 것으로,기판이 공급되기 이전의 대기 시간 동안에, 세정 브러쉬의 외주면과 맞닿아 누른 상태로 상기 세정 브러쉬를 회전시키며, 상기 세정 브러쉬에 순수를 공급하여 상기 세정 브러쉬의 보습율을 유지시키는 대기 단계와; 세정 챔버에 기판이 공급되면, 상기 가압부로부터 이격되게 이동하여 상기 세정 브러쉬가 회전하여 순수와 세정액을 공급하면서 상기 기판의 표면을 세정하는 세정 단계를; 포함하여 구성되어, 기판의 세정 대기 시간 동안에 세정 브러쉬를 세정하여 세정 공정의 효율을 향상시킴과 동시에, 세정 브러쉬에 함유하는 수분의 양이 세정 공정 당시와 동일하게 유지됨으로써, 기판의 세정 공정이 시작되면 기판의 초입부에 세정 브러쉬에 함유하고 있던 과도한 수분에 의해 세정 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있는 기판 세정 방법 및 이에 사용되는 기판 세정 장치를 제공한다.

Description

기판 세정 방법 및 이에 사용되는 기판 세정 장치 {SUBSTRATE CLEANING METHOD AND APPARATUS USED THEREIN}
본 발명은 기판 세정 방법 및 이에 사용되는 기판 세정 장치에 관한 것으로, 기판의 세정 대기 시간 동안에 세정 브러쉬를 세정하여 세정 공정의 효율을 향상시킴과 동시에, 세정 브러쉬에 함유하는 수분의 양이 세정 공정 당시와 동일하게 유지됨으로써, 기판의 세정 공정이 시작되면 기판의 초입부에 세정 브러쉬에 함유하고 있던 과도한 수분에 의해 세정 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있는 기판 세정 방법 및 이에 사용되는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치에 사용되는 기판이나 반도체 소자의 제작에 사용되는 웨이퍼(이하, 이들을 '기판'이라고 통칭함)를 처리한 이후에, 처리 공정 중에 표면에 묻은 이물질을 제거하는 세정 공정이 이루어진다.
도1 및 도2는 종래의 기판 세정 장치를 도시한 것이다. 종래의 기판 세정 장치(1)는 기판 이송부(20)에 의하여 세정 챔버(50) 내에서 기판(S)을 이송하면, 회전하는 세정 브러쉬(10)의 외주면이 약간 눌린 상태로 기판(S)의 표면과 마찰되면서 기판(S)의 표면을 세정한다. 이 때, 세정 브러쉬(10)와 기판(S)의 사이에는 세정액(세정용 케미컬, 40a)과 순수(Deionized water, 30a)이 도포되어, 기판(S)의 표면에 묻은 이물질을 세정한다.
여기서, 기판 이송부(20)는 다수의 롤러(21)와, 롤러(21)의 회전 구동에 의해 이동하는 컨베이어(22)로 이루어진다. 그리고, 세정 브러쉬(10)는 스폰지 등의 재질로 이루어진다.
그리고, 세정 챔버(50)를 통과하는 기판(S)의 세정이 완료되면, 세정 브러쉬(10)는 그 다음에 공급될 기판(S)의 세정을 대기한다. 대한민국 공개특허공보 제10-2010-59415호에 따르면, 기판(S)의 세정을 대기하는 동안에, 세정 브러쉬(10)는 주변의 이물질에 의하여 오염되는 것을 방지하고, 동시에 세정 브러쉬(10)로부터 순수(30a) 등이 배출되면서 건조해지는 것을 방지하기 위하여, 순수(30a)를 세정 브러쉬(10)에 분무해주는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 기판 세정 장치(1)는 대기 시간 동안에 세정 브러쉬(10)에 순수(30a)를 분무하여 대기 시간 동안에 세정 브러쉬에 묻어있는 이물질을 제거할 수는 있지만, 도2에 도시된 바와 같이 기판(S)이 세정 챔버(50)에 공급되면, 세정 브러쉬(10)에 스며든 순수(30a)는 기판(S)의 세정 초기 단계에서 세정 브러쉬(10)가 기판(S) 표면에 눌리면서 다량으로 배출되어, 세정 초기 단계에서의 세정이 원활하게 이루어지지 못하는 한계가 있었다.
즉, 상기 세정 브러쉬(10)가 기판(S)을 연속적으로 세정하고 있는 동안에는 일정한 속도로 회전하면서 기판(S)에 의해 눌려지고 있으므로, 세정용 화학용액(이하, 간단히 '세정액')과 순수(30a)가 기준 이상 흡수되지 않기 때문에, 세정 브러쉬(10)의 외경 변화가 크지 않고 세정 브러쉬(10)와 기판(S)과의 접촉 면적도 일정하다. 그러나, 기판(S)을 세정하지 않고 일정 시간 이상 대기하고 있는 동안에, 세정 브러쉬(10)는 순수(30a)를 최대 보습율(water retention)만큼 흡수하게 되어, 세정 브러쉬(10)의 외경도 눌리지 않고 부풀어진 최대의 상태가 된다. 따라서, 대기 시간이 종료된 이후에 기판(S)의 세정을 진행하게 되면, 세정 브러쉬(10)와 기판(S)과의 접촉 면적이 넓어지면서 세정 브러쉬(10)를 회전시키는 회전 토크에 영향을 주어 원활한 세정이 어려워질 뿐만 아니라, 세정 브러쉬(10)의 과도한 보습율로 인하여 세정액이 세정 브러쉬(10)에 흡수되는 것이 방해되어 기판(S)의 세정 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 세정 대기 시간 동안에 세정 브러쉬를 세정하여 세정 공정의 효율을 향상시킴과 동시에, 세정 브러쉬에 함유하는 수분의 양이 세정 공정 당시와 동일하게 유지됨으로써, 기판의 세정 공정이 시작되면 기판의 초입부에 세정 브러쉬에 함유하고 있던 과도한 수분에 의해 세정 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있는 기판 세정 방법 및 이에 사용되는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 기판의 세정 시간을 단축하면서도 기판의 세정을 보다 깨끗하게 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판이 공급되기 이전의 대기 시간 동안에, 세정 브러쉬의 외주면과 맞닿아 누른 상태로 상기 세정 브러쉬를 회전시키며, 상기 세정 브러쉬에 순수를 공급하여 상기 세정 브러쉬의 보습율을 유지시키는 대기 단계와; 세정 챔버에 기판이 공급되면, 상기 가압부로부터 이격되게 이동하여 상기 세정 브러쉬가 회전하여 순수와 세정액을 공급하면서 상기 기판의 표면을 세정하는 세정 단계를; 포함하여 구성된 기판 세정 방법을 제공한다.
이는, 기판의 세정 단계가 행해진 후 그 다음 세정 단계가 행해지는 대기 단계 중에, 세정 브러쉬가 가압부에 맞닿아 어느정도 가압된 상태로 함께 회전하면서 세정 브러쉬에 순수가 공급되도록 구성됨에 따라, 순수의 공급에 의해 세정 브러쉬에 묻은 이물질을 제거할 뿐만 아니라, 세정 대기 시간 동안에 세정 브러쉬의 외주면이 골고루 가압부에 가압된 상태로 회전하면서 순수를 공급받으므로, 세정 브러쉬에 과도한 순수를 함유하지 않고 적정한 젖음 상태를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.
이를 통해, 본 발명에 따른 기판 세정 방법은 기판의 세정 대기 시간 동안에 세정 브러쉬에 묻은 이물질을 제거하면서도, 기판이 공급되자 마다 곧바로 기판을 세정하더라도, 과도하게 함유한 수분에 의해 기판의 세정 효율이 저하되지 않으므로, 기판의 초입부에서부터 기판의 끝단까지 균일하고 깨끗하고 세정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이 때, 상기 세정 단계에서 상기 세정 브러쉬가 상기 기판을 세정하는 동안에 상기 기판에 눌려지는 만큼 상기 대기단계에서 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 상호 눌려지도록 맞닿도록 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부의 맞닿음이 정해지는 것이 바람직하다.
이를 통해, 세정 브러쉬는 기판을 세정하는 세정 단계에서와 동일한 양만큼 가압부에 의해 반경 방향으로 눌림에 따라, 세정 브러쉬가 함유하는 수분의 양이 세정 단계에서와 동일하게 유지된다. 이에 따라, 대기 단계와 세정 단계에서의 세정 브러쉬의 수분 함유량이 일정하게 유지되므로, 기판을 세정하기 시작하는 시점에서 세정 브러쉬에 함유되어 있던 수분에 의해 기판의 세정이 온전해지지 않는 문제점을 근본적으로 해소할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 가압부는 원통 형상으로 형성되고, 상기 대기 단계에서 상기 가압부의 외주면이 상기 세정 브러쉬의 외주면과 맞닿은 상태로 함께 회전하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 가압부는 평면이 구비되어, 상기 대기 단계에서 상기 가압부의 상기 평면이 상기 세정 브러쉬를 가압하여 상기 세정 브러쉬가 눌려진 상태로 상기 세정 브러쉬가 회전하도록 구성될 수도 있다.
이 때, 상기 세정 브러쉬는 액체를 머금는 스폰지나 이와 유사한 구조 또는 다공성을 갖는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 등의 액체를 머금는 재질로 형성되어, 기판의 세정을 보다 부드러우면서 매끄럽게 행할 수 있다. 무엇보다도, 액체를 머금는 재질로 형성되는 경우에도, 세정 브러쉬가 가압부에 맞닿아 함께 회전함으로써, 세정 브러쉬를 대기 상태에서 세정하는 순수에 의하여 수분이 과도하지 않으면서 일정하게 유지할 수 있다.
한편, 상기 가압부는 상기 세정 브러쉬로부터 순수를 포집하는 포집부가 형성되고, 상기 포집부에 수용된 순수는 상기 가압부의 내부에 형성된 통로를 따라 상기 가압부의 일측 끝단으로부터 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 세정 브러쉬를 거쳐 이물질을 함유한 물이 가압부를 통해 주변을 오염시키지 않고 외부로 배출됨으로써, 주변이 깨끗해지고 세정 브러쉬를 세정하여 더러워진 물에 의해 2차 오염이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 상기 포집부는 상기 통로와 연통하는 다수의 슬릿, 다수의 구멍 중 어느 이상으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 대기 단계 중에 순수는 상기 세정 브러쉬에 도포되어, 세정 브러쉬의 젖음성을 확보하면서 세정 브러쉬에 묻은 이물질을 세정할 수 있다.
상기 세정 브러쉬는 상기 세정 단계에서 상기 기판을 세정하는 세정 위치로부터 상기 대기 단계에서 상기 가압부와 맞닿은 대기 위치로 이동하는 브러쉬 이동단계를; 상기 대기 단계와 상기 세정 단계의 사이에 더 포함하여 구성될 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은, 미리 정해진 시간 동안 상기 세정 챔버 내에서 기판 세정이 행해지지 않은 경우에, 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 상호 맞닿아 회전하면서 세정액과 순수가 상기 세정 브러쉬에 공급되는 브러쉬 전처리단계를; 상기 대기 단계와 상기 세정 단계의 사이에 더 포함하여 구성될 수 있다.
이는, 장시간 동안 세정 대기 상태에 있는 경우에는, 세정 브러쉬에 묻어있는 세정액이 순수에 희석되어 이물질과 함께 외부로 빠져나가므로, 기판을 세정하기 시작하는 시점에 세정액을 기판이나 세정 브러쉬에 뿌려주더라도 기판을 가압하면서 세정하는 세정 브러쉬에 함유되어 있는 세정액의 양이 부족하여, 기판의 초기 세정 효과가 저하되는 문제가 발생된다. 따라서, 상기와 같이 브러쉬 전처리 단계를 거침에 따라, 브러쉬 전처리 단계를 거친 세정 브러쉬를 이용하여 기판을 세정하면, 기판이 초기 세정 상태가 이전 세정 단계와 동일하게 발현되어, 기판이 전체적으로 깨끗하고 균일하게 세정될 수 있다.
이 때, 상기 세정 브러쉬에 공급되는 순수와 세정액은 가압부에 도포하여 가압부와 맞닿아 회전하는 세정 브러쉬에 공급될 수도 있지만, 직접 세정 브러쉬에 도포되는 것에 의해 세정 브러쉬에 공급될 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 본 발명은, 세정 챔버와; 세정하고자 하는 기판을 이송하는 기판 이송부와; 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 기판의 표면에 선택적으로 접촉하여, 회전하면서 상기 기판의 표면을 세정하는 세정 브러쉬와; 상기 기판의 표면을 세정하지 않는 대기 시간 중에 상기 세정 브러쉬의 외주면과 맞닿은 상태로 함께 회전하는 가압부와; 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 서로 맞닿은 상태로 회전하는 동안에 상기 세정 브러쉬에 순수를 공급하는 순수 공급부를 포함하여 구성된 기판 세정 장치를 제공한다.
이 때, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 세정 브러쉬는 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 상기 기판에 접촉하는 세정 위치와 상기 가압부와 맞닿는 대기 위치를 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이와 달리, 세정 브러쉬는 위치 고정되고 가압부가 대기 위치와 세정 위치를 왕복 이동하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 상기 순수 공급부는 상기 세정 브러쉬에 직접 순수를 도포하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 순수 공급부는 가압부에 순수를 도포하고, 세정 브러쉬는 가압부와 맞닿아 회전하면서 가압부로부터 순수를 공급받을 수도 있다.
그리고, 상기 세정 브러쉬가 상기 기판을 세정하는 동안에 상기 기판에 접촉하여 눌려지는 만큼 상기 세정 브러쉬가 상기 가압부가 눌려지도록, 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부의 위치가 정해진다.
전술한 구성에서, 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부는 액체를 머금는 재질인 스폰지나 이와 유사한 구조, 예를 들어, 다공성을 갖는 폴리 비닐 알코올 재질로 형성될 수 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '세정 브러쉬'라는 용어는 '기판을 접촉하여 세정할 수 있는 모든 수단'을 지칭한다. 예를 들어, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '세정 브러쉬'는 솔(brush)과 같은 형태에 국한되지 않으며, 스폰지, 솜, 폴리비닐알코올 등의 수분을 함유할 수 있는 다양한 형태 및 재질을 지칭한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '순수'라는 용어는 당업계에서 널리 사용되고 있는 탈이온수(deionized water)를 지칭할 뿐만 아니라, 기판 세정공정에서 헹굼 용도로 사용되는 다양한 종류의 액체를 모두 포괄하는 것으로 정의하기로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 기판의 세정 단계가 행해진 후 그 다음 세정 단계가 행해지는 대기 단계 중에, 세정 브러쉬가 가압부에 맞닿아 어느정도 가압된 상태로 함께 회전하면서 세정 브러쉬에 순수가 공급되도록 구성됨에 따라, 기판을 세정하지 않는 대기 시간 동안에 순수 공급에 의해 세정 브러쉬에 묻은 이물질을 제거하여 세정 공정의 효율을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 세정 대기 시간 동안에 세정 브러쉬의 외주면이 골고루 가압부에 가압된 상태로 회전하면서 순수를 공급받으므로, 세정 브러쉬가 기판을 세정할 당시만큼 눌린 상태가 유지되므로, 세정 브러쉬에 과도한 순수가 함유되지 않고 세정 공정 중의 젖음 상태와 동일한 젖음 상태를 유지하여, 기판이 공급되자 마다 곧바로 기판을 세정하더라도, 과도하게 함유한 수분에 의해 기판의 세정 효율이 저하되지 않고 동일한 접촉 면적을 처음부터 유지할 수 있으므로, 기판의 초입부에서부터 기판의 끝단까지 균일하고 깨끗하고 세정할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
이를 통해, 종래에는 기판의 초입부의 세정을 보다 오랜 시간동안 행하지 않으면 깨끗한 세정이 곤란했지만, 본 발명은 기판을 세정하기 시작하는 기판의 초입부로부터 기판 세정이 마치는 기판의 끝단까지 균일하고 깨끗한 세정을 가능하게 하므로, 기판의 세정 시간을 단축하면서도 종래에 비하여 보다 깨끗하게 기판을 세정할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 장시간 동안 기판 세정이 행해지지 않은 경우에, 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 상호 맞닿아 회전하면서 세정액과 순수가 상기 세정 브러쉬에 공급되는 브러쉬 전처리단계를 세정 단계 이전에 거치도록 구성됨에 따라, 브러쉬 전처리 단계를 거친 세정 브러쉬를 이용하여 기판을 세정하면, 기판이 초기 세정 상태가 이전 세정 단계와 동일하게 발현되어, 기판을 세정하기 시작하는 위치인 기판 초입부의 세정 초입부을 보다 깨끗하고 균일한 세정을 가능하게 하는 잇점을 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 가압부에 세정 브러쉬로부터 수분을 수용하는 포집부가 형성되고, 가압부가 세정 브러쉬와 눌린 상태로 회전하여, 세정 브러쉬에 함유되어야 할 양을 초과하는 수분 및 이물질을 상기 가압부의 포집부를 통해 세정 브러쉬에 도달하지 않는 가압부의 일측 끝단에서 외부로 배출하도록 구성됨에 따라, 배출되는 수분이 세정 브러쉬에 도달하는 것을 근본적으로 방지하여, 세정 브러쉬의 2차 오염에 의한 세정 효율 저하 문제를 근본적으로 해소할 수 있다.
도1은 종래의 기판 세정 장치의 대기 상태를 도시한 도면,
도2는 도1의 기판 세정 장치의 세정 상태를 도시한 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 대기 상태를 도시한 도면,
도4는 도3의 기판 세정 장치의 전처리 상태를 도시한 도면,
도5는 도3의 기판 세정 장치의 세정 상태를 도시한 도면,
도6a는 도3의 가압부의 구성을 도시한 사시도
도6b는 도6a의 종단면도
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정 장치의 구성을 도시한 도면
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.
도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)는, 내부에 수용 공간이 구비된 세정챔버(50)와, 세정 챔버(50) 내에서 공급되는 기판(S)을 세정하는 세정 브러쉬(110)와, 세정 챔버(50)내에서 기판(S)을 이송시키는 기판 이송부(120)와, 세정 브러쉬(110)에 순수(deionized water, 130a)를 분무하는 순수 공급부(130)와, 세정 브러쉬(110)와 기판(S)에 세정액(140a)을 분무하는 세정액 공급부(140)와, 기판 세정 공정의 사이의 대기 시간에 세정 브러쉬(110)와 외주면이 맞닿아 세정 브러쉬를 누른 상태로 함께 회전하는 가압부(150)로 구성된다.
상기 세정 브러쉬(110)는 기판(S)의 표면에 닿아 회전하면서 기판(S)의 표면에 묻어있는 이물질을 제거한다. 세정 브러쉬(110)는 다양한 소재와 형상으로 제작될 수 있지만, 수분을 흡수할 수 있는 재료로 제작된다. 예를 들어, 세정 브러쉬(110)는 스펀지(sponge)와 유사한 구조로 형성될 수 있으며, 일정한 보습율(water retention)을 갖는 다공성 소재의 폴리 비닐 알코올로 제작되는 것이 바람직하다. 그리고, 세정 브러쉬(110)의 표면은 다수의 미세 돌기가 형성되어, 세정 효과를 높일 수도 있다.
세정 브러쉬(110)는 세정 공정 중에는 기판(S)과 접촉하는 세정 위치에 있고, 대기 중에는 가압부(150)와 접촉하는 대기 위치에 있도록, 이동 가능하게 설치된다. 여기서, 세정 브러쉬(110)는 도면에 도시되지 않았지만 리드스크류나 링크 구조물에 의해 모터 등의 구동력을 이용한 공지된 구성요소를 이용하여 세정 위치와 대기 위치를 왕복 이동하도록 구성된다.
상기 기판 이송부(120)는 다수의 롤러(121)의 회전 구동에 의해 컨베이어(122)가 회전 이동함으로써, 기판(S)을 수평이동한다. 도면에는 다수의 롤러(121)와 컨베이어(122)가 결합된 형상을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 롤러(121)만에 의하여 기판(S)을 이송하도록 구성될 수 있고, 공지된 다양한 구성을 이용하여 기판(S)을 이송하도록 구성될 수도 있다.
상기 순수 공급부(130)는 세정 브러쉬(110)가 대기 상태일 때 순수(130a)를 분무해주어, 직전에 행한 기판 세정 공정 중에 묻은 이물질을 세정하고, 동시에 세정 브러쉬(110)를 젖은 상태로 유지시킨다. 그리고, 상기 순수 공급부(130)는 세정 브러쉬(110)가 세정 상태일 때에도 세정 브러쉬(110)에 순수(130a)를 분무해주어, 세정액(140a)과 적당한 비율로 혼합되어 세정 브러쉬(110)의 세정 공정을 보조한다. 순수 공급부(130)는 세정 단계와 브러쉬 전처리단계 및 대기 단계에서 각각 기판(S)과 세정 브러쉬(110)에 순수(140)를 공급할 수 있도록 이동 가능하게 설치된다.
상기 세정액 공급부(140)는 기판(S)이 공급되면 세정액(140a)을 기판(S)이나 세정 브러쉬(110)에 공급하여, 기판(S)의 표면에 묻은 이물질이 제거되도록 한다. 세정액 공급부(140)는 기판(S)의 세정 공정이 장시간 동안 행해지지 않은 경우(예를 들어, 1시간 동안)에는, 도5에 도시된 바와 같이 세정 브러쉬(110)가 가압부(150)에 의해 가압되어 눌려진 상태로 회전하면서 세정액(140a)을 도포하는 브러쉬 전처리 공정ㅇ을 행하여, 세정 브러쉬(110)가 실제 기판(S)을 세정하는 것과 동일한 조건 하에 놓이도록 한다. 세정액 공급부(140)는 세정 단계와 브러쉬 전처리단계에서 각각 기판(S)과 세정 브러쉬(110)에 세정액(140)을 공급할 수 있도록 이동 가능하게 설치된다.
상기 가압부(150)는, 세정 공정 사이의 대기 시간과 브러쉬 전처리 시간 동안에, 세정 브러쉬(110)의 외주면을 가압하여 세정 브러쉬(110)가 실제 기판(S)을 세정하는 동안 눌린 것과 동일한 양만큼 눌리도록 위치가 설정되어, 대기 시간 동안에 세정 브러쉬(110)가 눌린 상태로 회전하면서 순수 공급부(130)로부터 순수(130a)를 공급받도록 한다.
이를 통해, 세정 브러쉬(110)는 분무되는 순수에 의해 기판(S)의 세정 공정 중에 묻은 이물질을 제거하면서도, 세정 브러쉬(110)에 과도한 순수(130a)가 머금지 않고 적정한 양의 순수(130a)만 머금은 상태로 유지되며, 동시에 세정 브러쉬(110)의 외경(外徑)이 과도하게 커지지 않고 기판(S)의 세정 시의 외경을 유지하므로, 대기 시간이 종료하여 기판(S)의 세정을 할 경우에 세정 공정 당시의 접촉 면적만큼 세정 브러쉬(110)가 기판(S)에 접촉하면서, 연속하여 기판(S)의 세정을 했던 것과 동일하게 기판(S)의 표면을 세정할 수 있게 된다.
한편, 브러쉬 전처리 공정은 장시간 동안 기판(S)이 세정 챔버(50)에 공급되지 않아 세정 브러쉬(110)에 잔류하는 세정액(140a)이 대기 시간 중에 도포되는 순수(130a)에 의해 세정 브러쉬(110)로부터 거의 씻겨 나간 경우에는, 곧바로 기판(S)의 세정을 행할 경우에 세정 브러쉬(110)에 함유된 세정액이 평소 기판(S)을 세정할 때 함유되어 있던 세정액에 비하여 그 양이 적으므로, 기판(S)의 세정이 부족하게 행해질 수 있다. 따라서, 미리 정해진 시간(예컨대, 20분) 동안 세정 공정이 행해지지 않은 경우에는, 세정 브러쉬(110)가 가압부(150)에 의해 눌려진 상태를 유지하여, 세정 브러쉬(110)가 실제로 세정 공정을 행하는 것과 같은 환경을 조성하면서, 순수 공급부(130)와 세정액 공급부(140)로부터 순수(130a)와 세정액(140)을 세정 브러쉬(110)에 일정 시간동안 공급하여, 세정 브러쉬(110)가 실제로 연속하여 세정 공정을 행하는 것과 동일한 상태로 되게 한다. 이와 같이, 브러쉬 전처리 공정을 행함으로써, 장시간 동안 기판(S)의 세정을 행하지 않은 경우라도, 기판(S)이 공급되면 세정 브러쉬(110)와 처음 접촉하여 세정되는 기판(S)의 초입부에서부터 균일하면서 깨끗한 세정을 할 수 있게 된다.
도6a 내지 도6b에 도시된 바와 같이 가압부(150)는 중공 회전축(153)에 회전 가능하게 베어링(153b)에 지지되도록 설치되고, 세정 브러쉬(110)를 누르도록 맞닿아 회전함에 따라, 세정 브러쉬(110)에 함유된 수분을 포집하는 포집부(152)가 그 표면에 다수 형성된다. 그리고, 이 포집부(152)는 중공 회전축(153)의 중공부에 형성된 통로(154)와 연통되어, 세정 브러쉬(110)로부터 포집부(152)를 통해 도면부호 152x로 표시된 방향으로 수분을 포집하면, 포집된 수분은 가압부(150)의 중앙부에 위치한 통로(154)를 따라 이동(154x)하여, 세정 브러쉬(110)의 주변 바깥(153x)으로 배출된다. 이 때, 통로(154)는 진공 펌프에 의해 원활하게 수분을 외부로 배출시킬 수도 있다. 이에 따라, 세정 브러쉬(110)에 공급되는 순수(130a) 및 세정액(140a)이 과다해지면, 가압부(150)를 통해 세정 브러쉬(110)에 영향을 미치지 않는 바깥으로 배출됨으로써, 세정 브러쉬(110)의 보습율을 일정하게 유지할 수 있으면서, 세정 브러쉬(110)로부터 제거된 수분(이물질을 함유하는 수분 포함)은 세정 브러쉬(110)에 영향을 미치지 않은 곳으로 배출되어 제거된다.
도면에는 다수의 홀 형상으로 포집부(152)가 형성된 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 길쭉한 슬릿 형상의 구멍으로 포집부(152)가 형성될 수도 있다. 또한, 가압부(150)는 중공 회전축(153)을 회전 구동하는 모터(미도시)에 의해 회전 구동될 수도 있지만, 세정 브러쉬(110)의 회전 구동에 의해 토크가 전달되어 아이들링 상태로 회전 구동되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 기판 세정 장치(100)를 이용한 기판 세정 방법(S100)을 도8을 참조하여 상술한다.
단계 1(대기단계): 도3에 도시된 바와 같이, 기판(S)이 세정 챔버(50) 내에 공급되기 이전의 대기 시간 동안에, 기판(S)을 세정하는 세정 브러쉬(110)는 대기 위치로 이동하여, 가압부(150)와 맞닿아 눌린 상태로 가압부(150)와 함께 회전(110r, 150r)한다(S110). 이와 동시에, 순수 공급부(130)는 세정 브러쉬(110)에 순수(130a)를 분사하여, 세정 브러쉬(110)에 묻어 있는 이물질이 순수와 함께 제거되도록 한다. 이 때, 세정 브러쉬(110)의 기판(S)에 의해 눌린 정도는 대기 상태에서 가압부(150)에 의해 눌린 양과 동일하거나 이와 유사하게 정해진다.
세정 브러쉬(110)가 가압부(150)에 의해 눌린 상태로 회전하면서, 세정 브러쉬(110)에 묻은 이물질은 순수와 함께 가압부(150)의 포집부(152)로 유입(152x)되고, 포집부(152)로 유입된 이물질을 함유한 순수는 통로(154)를 거쳐 세정 브러쉬(110)에 영향을 주지 않는 위치에서 외부로 배출된다.
이와 같이, 기판(S)을 세정하기 이전에 가압부(150)에 의해 가압되어 눌린 상태로 회전하면서 세정 브러쉬(110)로부터 이물질이 함유된 순수(130a)를 외부로 배출하면서, 세정 브러쉬(110)가 중단없이 계속하여 기판(S)의 세정을 한 경우의 외경을 세정 브러쉬(110)가 유지할 수 있게 된다.
단계 2( 브러쉬 전처리 단계): 기판(S)의 세정을 중단한 상태인 대기 단계가 미리 설정한 시간(예를 들어, 30분) 이상 지속되면, 세정 단계에서 세정 브러쉬(110)에 묻어있는 세정액(140a)의 함량이 순수(130a)에 의해 씻겨나가 기판(S)의 세정을 지속하고 있는 때에 비하여 낮아진다.
따라서, 대기 단계가 미리 정해진 시간 이상 지속되면, 기판(S)이 세정 챔버에 공급되기 이전에 도4에 도시된 바와 같이 세정 브러쉬(110)에 기판 세정 공정을 진행하고 있을 때에 함유하고 있을 세정액(140a)이 함유되도록 세정액 공급부(140)로부터 세정액(140a)을 공급받는다(S120).
이를 통해, 세정 브러쉬(110)는 가압부(150)에 의해 기판 세정 공정 중과 유사한 양의 순수(130a)와 세정액(140a)을 골고루 함유하게 되면서, 그 외경이 기판 세정 중과 동일한 크기가 된다.
단계 3(세정단계): 대기 단계가 종료되고, 선택적으로 필요에 따라 거치는 브러쉬 전처리 단계를 행하고 나면, 도5에 도시된 바와 같이 세정 챔버 내의 세정 브러쉬(110)는 기판(S)을 세정할 수 있는 세정 위치로 이동한다. 그리고, 세정 챔버(50)에 기판(S)이 공급되어 기판 이송부(120)에 의해 기판(S)이 진행하면, 세정 공급부(140)로부터 세정액(140a)이 기판(S)의 표면 및/또는 세정 브러쉬(110)에 공급되고, 순수 공급부(130)로부터 순수(130a)가 세정 브러쉬(110)에 공급되면서, 세정 브러쉬(110)는 기판(S)의 표면에 의해 약간 눌린 상태로 회전 구동되어 기판(S)의 표면을 깨끗하게 세정한다(S130).
이 때, 세정 브러쉬(110)에는 기판(S)의 세정 공정을 중단없이 계속하고 있는 경우와 동일한 외경을 가지므로, 기판(S)의 표면과의 접촉 면적이 일정하여 세정 브러쉬(110)에 가해지는 회전 토크에 의하여 정상적인 기판 세정 공정 시의 회전 속도로 회전하여, 정상적인 기판 세정 공정 시와 동일한 마찰력으로 기판(S)에 묻은 이물질을 닦아낼 수 있게 된다. 이와 동시에, 세정 브러쉬(110)에는 기판(S)의 세정 공정을 중단없이 계속하고 있는 경우와 유사한 함량의 순수(130a)와 세정액(140a)을 함유하고 있으므로, 기판(S)의 표면에 처음 닿는 기판(S)의 초입부로부터 기판(S)의 표면에 마지막으로 닿는 기판(S)의 끝단까지 균일한 세정액과 순수의 배합상태가 유지되어, 신뢰성있는 세정 공정을 구현할 수 있게 된다.
한편, 전술한 일 실시예에서는 가압부(150)가 원통 형상으로 형성되어 대기 단계 및 브러쉬 전처리 단계 중에 세정 브러쉬(110)를 가압하는 구성을 예로 들었지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정 장치(100')는 평면이나 곡면 등으로 이루어진 가압면(250s)이 구비된 가압부(250)로 세정 브러쉬(110)가 눌려지도록 구성될 수도 있다. 세정 브러쉬(110)를 가압하는 가압면(250s)이 곡면이 아닌 경우에는, 가압부(250)는 세정 브러쉬(110)와 함께 회전하지 않고 위치 고정되는 것이 바람직하다.
이 경우에도, 가압부(250)에는 세정 브러쉬(110)로부터 수분을 포집하는 포집부(252)가 형성되어, 포집부(252)에 포집된 수분은 통로(254)를 통해 외부로 배출된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 세정 브러쉬(110)가 이동하는 대신에, 세정 브러쉬(110)는 기판(S)의 세정 위치에 고정되고, 가압부(150)가 세정 브러쉬(110)를 누르는 위치와 세정 브러쉬(110)로부터 떨어지는 위치로 왕복 이동하도록 구성될 수도 있다.
100, 200: 기판 세정 장치 110: 기판 거치대
120: 커버 130, 230: 커버
140: 폐수 안내판 150: 세정액 공급구
150a: 세정액 160: 세정액 흡수재
235: 액체 공급관 260: 액체 공급부
W: 기판

Claims (20)

  1. 기판이 공급되기 이전의 대기 시간 동안에, 세정 브러쉬의 외주면이 가압부에 맞닿아 눌려진 상태로 상기 세정 브러쉬를 회전시키며, 상기 세정 브러쉬에 순수를 공급하여 상기 세정 브러쉬의 보습율을 유지시키는 대기 단계와;
    세정 챔버에 기판이 공급되면, 상기 가압부로부터 상기 세정 브러쉬를 이격되게 이동하여 상기 세정 브러쉬가 회전하여 순수와 세정액을 공급하면서 상기 기판의 표면을 세정하는 세정 단계를;
    포함하고, 상기 세정 브러쉬가 상기 기판을 세정하는 동안에 상기 기판에 눌려지는 만큼 상기 대기단계에서 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 상호 눌려지도록 맞닿은 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가압부는 원통 형상으로 형성되고, 상기 대기 단계에서 상기 가압부의 외주면이 상기 세정 브러쉬의 외주면과 맞닿은 상태로 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가압부는 평면이 구비되어, 상기 대기 단계에서 상기 가압부의 상기 평면이 상기 세정 브러쉬를 가압하여 상기 세정 브러쉬가 눌려진 상태로 상기 세정 브러쉬가 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 대기 단계 중에 순수는 상기 세정 브러쉬에 도포되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세정 브러쉬는 상기 세정 단계에서 상기 기판을 세정하는 위치로부터 상기 대기 단계에서 상기 가압부와 맞닿은 위치로 이동하는 브러쉬 이동단계를;
    상기 대기 단계와 상기 세정 단계의 사이에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    미리 정해진 시간 동안 상기 세정 챔버 내에서 기판 세정이 행해지지 않은 경우에, 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 상호 맞닿아 회전하면서 세정액과 순수가 상기 세정 브러쉬에 공급되는 브러쉬 전처리단계를;
    상기 대기 단계와 상기 세정 단계의 사이에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에있어서,
    상기 세정 브러쉬는 액체를 머금는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  8. 제 7항에있어서,
    상기 세정 브러쉬는 폴리 비닐 알코올 소재를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  9. 기판이 공급되기 이전의 대기 시간 동안에, 세정 브러쉬의 외주면이 가압부에 맞닿아 눌려진 상태로 상기 세정 브러쉬를 회전시키며, 상기 세정 브러쉬에 순수를 공급하여 상기 세정 브러쉬의 보습율을 유지시키는 대기 단계와;
    세정 챔버에 기판이 공급되면, 상기 가압부로부터 상기 세정 브러쉬를 이격되게 이동하여 상기 세정 브러쉬가 회전하여 순수와 세정액을 공급하면서 상기 기판의 표면을 세정하는 세정 단계를;
    포함하고, 상기 가압부는 상기 세정 브러쉬로부터 순수를 포집하는 포집부가 형성되고, 상기 포집부에 수용된 순수는 상기 가압부의 내부에 형성된 통로를 따라 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 포집부는 상기 통로와 연통하는 다수의 슬릿 및 다수의 구멍 중 적어도 어느 이상인 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  11. 세정 챔버와;
    세정하고자 하는 기판을 이송하는 기판 이송부와;
    상기 기판 이송부에 의해 이송되는 기판의 표면에 선택적으로 접촉하여, 회전하면서 상기 기판의 표면을 세정하는 세정 브러쉬와;
    상기 기판의 표면을 세정하지 않는 대기 시간 중에 상기 세정 브러쉬의 외주면을 가압하여 눌리게 하는 가압부와;
    상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 서로 맞닿은 상태로 회전하는 동안에 상기 세정 브러쉬에 순수를 공급하는 순수 공급부를;
    포함하여 구성되고, 상기 세정 브러쉬가 상기 기판을 세정하는 동안에 상기 기판에 접촉하여 눌려지는 만큼 상기 세정 브러쉬가 상기 가압부에 의해 눌려지도록, 상기 세정 브러쉬와 상기 가압부의 위치가 정해지는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 가압부는 원통 형상으로 형성되고, 상기 대기 시간 동안에 상기 가압부의 외주면이 상기 세정 브러쉬의 외주면과 맞닿은 상태로 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 가압부는 평면이 구비되어, 상기 대기 시간 동안에 상기 가압부의 상기 평면이 상기 세정 브러쉬를 가압하여 상기 세정 브러쉬가 눌려진 상태로 상기 세정 브러쉬가 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 세정 브러쉬는 상기 기판 이송부에 의해 이송되는 상기 기판에 접촉하는 세정 위치와 상기 가압부와 맞닿는 대기 위치를 이동 가능하게 설치된 것을 특으로 하는 기판 세정 장치.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 순수 공급부는 상기 세정 브러쉬에 직접 순수를 도포하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 세정 브러쉬와 상기 가압부는 액체를 머금는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  17. 세정 챔버와;
    세정하고자 하는 기판을 이송하는 기판 이송부와;
    상기 기판 이송부에 의해 이송되는 기판의 표면에 선택적으로 접촉하여, 회전하면서 상기 기판의 표면을 세정하는 세정 브러쉬와;
    상기 기판의 표면을 세정하지 않는 대기 시간 중에 상기 세정 브러쉬의 외주면을 가압하여 눌리게 하되, 상기 세정 브러쉬로부터 순수를 포집하는 포집부가 형성되고, 상기 포집부에 수용된 순수는 내부에 형성된 통로를 따라 외부로 배출되는 가압부와;
    상기 세정 브러쉬와 상기 가압부가 서로 맞닿은 상태로 회전하는 동안에 상기 세정 브러쉬에 순수를 공급하는 순수 공급부를;
    포함하여 구성되고, 상기 세정 브러쉬는 대기 시간 중에 상기 가압부에 눌린 상태로 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 통로는 진공 펌프와 연통된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
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