KR101438359B1 - 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체 - Google Patents

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손준호
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Abstract

본 발명은 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체에 관한 것으로, 세정 부재가 기판과 접촉하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정 장치에 사용되는 세정 브러쉬 조립체로서, 기판과 접촉하는 접촉면에 탄력성 있는 재질로 형성된 세정 부재와; 상기 세정 부재의 저면에 배치되고 팽창 가능하게 형성되어, 팽창에 따라 상기 세정 부재의 일부를 반경 방향으로 돌출시키는 다수의 압력 챔버를; 포함하여 구성되어 상기 세정 부재의 일부분이 돌출되어, 돌출된 영역의 세정 부재가 보다 높은 마찰력으로 이물질을 닦아내는 것에 의하여, 기판에 잔류하는 이물질을 완전히 제거할 수 있는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체를 제공한다.

Description

기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체 {SUBSTRATE CLEANING APPARATUS AND METHOD USING SAME}
본 발명은 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체에 관한 것으로, 상세하게는 한 쌍의 세정 부재 사이에서 기판을 세정하는 과정에서 세정 부러쉬의 처짐에 의하여 기판의 일부분이 제대로 세정되지 않는 문제점을 해소하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체에 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 장치(9)를 도시한 것이다. 종래의 기판 세정 장치(9)는 기판 이송부에 의하여 기판(66)을 한 쌍의 세정 부재(10)의 사이로 이송하면, 브러쉬 형태의 한 쌍의 세정 부재(10) 중 어느 하나가 상하로 이동(10d)하여 기판(66)을 사이에 낀 상태로 세정 부재(10)가 회전하면서 기판(66)의 표면을 세정한다.
이 때, 세정 부재(10)는 구동부(40)에 의해 각각 서로 다른 방향으로 회전 구동되며, 기판(66)이나 세정 부재(10) 중 어느 하나에 탈염수와 순수가 공급되면서 기판(66)을 세정한다. 도면에 도시되지 않았지만, 기판(66)에는 세정액(세정용 케미컬)과 탈염수가 노즐을 통해 공급된다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 기판 세정 장치(9)는 세정 부재(20)를 회전 지지하는 지지대(20)가 일측에만 위치하여, 세정 부재의 자중에 의한 처짐이 발생되어, 세정 부재(20)와 기판(66) 사이의 들뜸 현상(E)이 발생되어, 기판(66)의 표면에 균일한 세정 마찰력이 작용하지 않아 세정이 불균일하게 이루어질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
또한, 세정 부재(20)를 회전 지지하는 지지대(20)가 양단에 위치하여 세정 부재(20)를 양단 지지한다고 하더라도, 세정 부재(20)를 상하로 이동 구동하면서 이동 거리에 약간의 오차가 발생되면, 마찬가지로 세정 부재(20)와 기판(66) 사이에 들뜸 현상(E)이 발생되는 위치가 생기는 동일한 문제가 야기된다. 설령, 세정 부재(20)의 표면을 탄력성있는 재질로 형성하여 들뜸 현상이 외형상 없어지더라도, 세정 부재(20)와 기판(66) 사이의 접촉 가압력에 차이가 생기므로, 결국 기판(66)의 표면에 균일한 세정 마찰력이 작용하지 않아 세정이 불균일해지는 문제가 여전히 발생된다.
따라서, 기판(66)의 표면에 잔류하는 이물질이 없이 깨끗하게 기판(66)을 세정할 수 있도록 하는 브러쉬 타입의 세정 장치의 필요성이 날로 대두되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 한 쌍의 세정 부재 사이에서 기판을 세정하는 과정에서 세정 부재의 처짐에 따른 영향에도 불구하고 기판의 표면에 이물질이 잔류하는 것을 없애고 깨끗하게 세정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 세정 부재가 기판과 접촉하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정 장치에 사용되는 세정 브러쉬 조립체로서, 기판과 접촉하는 접촉면에 탄력성 있는 재질로 형성된 세정 부재와; 상기 세정 부재의 저면에 배치되고 팽창 가능하게 형성되어, 팽창에 따라 상기 세정 부재의 일부를 반경 방향으로 돌출시키는 다수의 압력 챔버를; 포함하여 구성되어 상기 세정 부재의 일부분이 돌출되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체를 제공한다.
이는, 세정 부재의 일부 영역을 돌출되도록 한 상태로 기판의 표면을 세정함으로써, 세정 부재가 기판에 균일하지 않은 편차를 갖는 마찰력으로 세정하는 동안에 발생될 수 있는 이물질이 잔류하는 영역에 대하여, 돌출된 영역의 세정 부재가 보다 높은 마찰력으로 이물질을 닦아내는 것에 의하여 기판에 잔류하는 이물질을 완전히 제거할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 통해, 기판에 잔류하는 이물질 없는 상태로 깨끗하게 세정할 수 있게 된다.
즉, 세정 부재의 돌출 영역은 2개 이상의 영역으로 형성되어, 이들 영역들 중 1개 이상이 동시에 반경 방향으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 이를 통해, 기판 상의 여러 구역에서 이물질이 집중적으로 잔류하는 경우에도, 다수의 영역에서 세정 부재가 돌출되도록 하여, 기판 상의 이물질을 여러 구역에서의 이물질에 높은 마찰력으로 닦아내는 세정을 할 수 있게 된다.
상기 다수의 압력 챔버의 경계에서 상기 세정 부재는 요입 홈이 형성될 수도 있다. 이를 통해 압력 챔버가 팽창하여 세정 부재(110)를 반경 방향으로 돌출되게 변형시킬 때에 요입 홈에 의하여 세정 부재가 돌출되는 것이 인접한 영역에 의해 방해받지 않도록 한다. 이를 위하여, 요입 홈의 위치는 압력 챔버의 경계와 정렬되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 세정 부재는 스폰지, 천, 패드, 브러쉬 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있으며, 웨이퍼나 유리 기판 등의 표면을 접촉하여 닦아 내는 세정을 할 수 있는 모든 형태의 세정 수단을 포함한다.
그리고, 상기 압력 챔버는 공압에 의하여 팽창과 수축함으로써, 세정 부재를 돌출되게 하거나 다시 원래의 위치로 회복시킨다. 또는 세정 부재의 일부분이 원래위치보다 오목하게 요입 형성되어, 나머지 부분이 상대적으로 돌출되도록 하는 구성될 수도 있다. 이에 의하여, 기판의 일부분을 돌출된 영역으로 높은 마찰로 닦아 세정할 수 있게 된다.
그리고, 상기 다수의 압력 챔버는 팽창에 의하여 인접한 압력 챔버가 차지하는 영역을 침범 가능하게 설치될 수도 있다. 이는, 팽창 가능한 탄력성 있는 소재로 압력 챔버를 형성하되, 인접한 압력 챔버들 사이에 강성이 높은 재질로 격벽을 고정시키지 않도록 하는 것에 의하여 구현될 수 있다. 즉, 어느 하나의 압력 챔버가 팽창하고, 이 압력 챔버와 인접한 압력 챔버가 팽창하지 않거나 수축하면, 팽창하는 압력 챔버가 인접한 압력 챔버가 차지하고 있던 공간을 침범하여, 세정 부재의 돌출 영역이 압력 챔버의 배열 방향으로 확장될 수 있게 된다. 이를 통하여, 팽창하지 않은 압력 챔버의 경계 영역에 대응하는 기판의 표면에 대해서도 확장된 압력 챔버에 의하여 돌출된 세정 부재에 의하여 높은 마찰력으로 깨끗하게 닦아 세정할 수 있다.
상기 세정 부재는 평판 형상으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면 원기둥 형태로 형성되어, 원기둥의 외주면을 형성하는 세정 부재로 기판을 접촉 세정하도록 구성된다. 그리고, 세정 부재에 둘러싸인 중앙부에 회전 구동되는 회전축이 배열되어, 상기 회전축의 회전에 의하여 상기 세정 부재가 회전하면서 상기 기판과 접촉하여 상기 기판을 세정함으로써, 기판에 접촉하는 세정 부재의 마찰력을 이용하여 보다 깨끗하게 기판의 표면에 잔류하는 이물질을 제거할 수 있다.
그리고, 상기 다수의 압력 챔버는 상기 세정 부재의 길이 방향(세정 부재의 회전축과 평행한 방향)을 따라 분포되어, 기판의 표면에 접촉하는 돌출 영역이 길이 방향으로 다수 분포되는 것이 좋다.
이 때, 상기 압력 챔버는 상기 회전축을 감싸는 중공 원통 형상으로 형성되어, 압력 챔버가 팽창하는 것에 의하여 원기둥의 일부 폭에 대한 외주면 전체에 대하여 돌출되도록 할 수 있다. 즉, 상기 압력 챔버의 팽창에 의하여 상기 세정 부재는 반경 방향으로 돌출됨으로써, 기판 상의 이물질이 있는 영역을 높은 마찰력으로 닦아 씻어낼 수 있다.
한편, 상기 회전축은 상기 세정 부재가 둘러싸지 않은 영역까지 연장된 연장부를 구비하고, 상기 연장부의 외주면과 미세 간극을 형성하면서 감싸는 고정 부재를 더 포함하여 구성되고, 상기 고정 부재와 상기 연장부 사이에 전달 챔버가 형성되어, 상기 전달 챔버에 공압을 공급하면 상기 전달 챔버로부터 공압 통로가 회전하는 상기 압력 챔버로 연장되어, 회전하는 압력 챔버로 공압이 전달되도록 구성될 수 있다.
이 때, 상기 전달 챔버는 상기 고정 부재와 상기 회전축 중 어느 하나 이상에 링 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기판은 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 완료된 웨이퍼이거나 도포 등의 처리 공정에 유입되기 이전의 유리 기판일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 세정 부재의 일부 영역이 돌출된 상태로 기판의 표면과 접촉하여 기판을 세정하도록 구성됨에 따라, 돌출된 영역의 세정 부재가 보다 높은 마찰력으로 이물질을 닦아내는 것에 의하여, 기판에 잔류하는 이물질을 완전히 제거할 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도1은 종래의 기판 세정 장치의 구성을 도시한 정면도,
도2는 도1의 세정 부재 및 중공 회전축의 구성의 단면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 구성을 도시한 사시도,
도4는 도3의 평면도,
도5a는 도3의 세정 브러쉬 조립체의 구성을 도시한 단면도,
도5b는 도5a의 'A'부분의 확대도,
도6a 내지 도6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 브러쉬 조립체가 장착된 기판 세정 장치를 이용한 기판 세정 방법에 따른 구성을 순차적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(1)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 및 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 브러쉬 조립체(100)가 구비된 기판 세정 장치(1)는 한 쌍의 지지대(90, 92)에서 회전 가능하게 설치된 세정 브러쉬 조립체(100)와, 기판(W)의 표면에 잔류하는 이물질의 분포를 검사하는 이물질 검사부(200)와, 이물질 검사부(200)에서 감지된 기판(W) 상의 이물질의 분포에 따라 기판(W)을 이동 또는 회전시키면서 세정 부재(110)의 회전 및 돌출량을 제어하는 제어부(300)로 구성된다.
상기 브러쉬 조립체(100)는, 탄력성있는 수지 재질로 이루어지고 2mm 내지 30mm정도의 두께로 형성되는 세정 부재(110)와, 세정 부재(110)를 회전 구동하는 회전축(130)과, 팽창 가능한 소재로 형성되고 세정 부재(110)의 외면 아래에 회전축(130)의 길이 방향을 따라 다수 배열된 압력 챔버(C)와, 회전축(130)을 회전시켜 세정 부재(110)를 회전 구동하는 회전 구동부(140)와, 압력 챔버(C)에 정압 또는 부압 형태의 공압을 인가하여 압력 챔버(C)를 선택적으로 팽창하거나 수축시키는 공압 공급부(150)와, 회전하는 압력 챔버(C)에 공압을 공급하기 위하여 회전축(130)의 연장부를 감싸는 형태로 위치 고정되는 고정 몸체(160)로 구성된다.
여기서, 세정 부재(110)는 다공성 형태의 스폰지나 물을 머금은 상태에서 외력에 의해 부드럽게 변형되는 수지 재질로 형성되며, 대략 10mm정도의 두께로 형성될 수 있다. 즉, 세정 부재(110)는 마찰에 의하여 닦아내는 세정에 사용되는 것들 중 하나로 사용될 수 있다. 도3에 도시된 바와 같이 세정 부재(110)는 한 쌍으로 형성되어, 그 사이 공간에 기판(W)을 위치시키고 회전 구동되는 것에 의하여 기판(W)의 표면에 묻어있는 이물질을 제거한다.
세정 부재(110)에는 외주면에 홈(110a)이 원주면을 따라 형성될 수 있다. 홈(110a)의 위치는 압력 챔버(C)의 경계와 정렬된다. 이에 따라, 압력 챔버(C)가 팽창하여 세정 부재(110)를 반경 방향으로 돌출되게 변형시킬 때에, 홈(110a)에 의하여 세정 부재(110)가 돌출되는 것이 인접 영역에 의하여 방해받지 않도록 한다. 다만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 세정 부재(110)의 탄력성이 약한 경우에는 요입 홈(110a)에 의하여 기판(W) 표면에 세정 부재(110)가 접촉하지 않는 영역이 발생될 수 있으므로, 요입 홈(110a)이 형성되지 않을 수도 있으며, 요입 홈(110a)의 폭을 대략 2mm 이내로 작게 형성할 수도 있다.
회전축(130)은 세정 부재(110)의 중심부를 관통하는 형태로 배열되며, 세정 부재(110)가 입혀진 영역의 바깥으로 연장 형성된다. 이에 의하여, 고정 몸체(160)의 중공부가 회전축(130)과 미세한 간극을 두고 회전축(130)의 끝단부에 배열되어, 회전축(130) 내에 공압을 공급할 수 있게 된다. 회전축은 다수의 베어링(131, 132, 133)에 의하여 회전 지지된다.
압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5; C)는 회전축(130)과 세정 부재(110)의 사이에 배치되며, 각각이 중공 형태의 실린더 형태로 형성된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 압력 챔버는 회전축(130) 주변에 호(弧) 형태로 배열될 수도 있다. 압력 챔버(C)가 팽창하면, 팽창하는 압력 챔버(C)를 감싸는 세정 부재(110)가 압력 챔버(C)의 팽창 만큼 반경 방향으로 돌출된다.
도면에 도시되지 않았지만, 회전축(130)의 길이방향으로 배열된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 사이마다 격벽(미도시)이 회전축으로부터 반경 바깥 방향으로 연장되어 고정될 수 있다. 이를 통해, 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 경계면을 향하여 볼록해지지 않고 반경 바깥 방향으로만 돌출되도록 할 수 있다. 한편, 도5a에 도시된 바와 같이, 회전축(130)의 길이 방향으로 배열된 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5)의 사이에 위치 고정된 격벽이 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우에는, 어느 하나의 압력 챔버(예를 들어, C2)가 팽창하면서 인접한 압력 챔버(C1, C3)가 팽창하지 않으면, 압력 챔버(C2)의 팽창 방향이 반경 바깥 방향 뿐만 아니라 인접한 압력 챔버(C1, C3)가 차지하고 있던 공간까지 침범하면서 회전축(130)의 길이 방향으로도 팽창하므로, 기판의 모든 위치에서 돌출된 세정 부재(110)와 접촉하면서 세정될 수 있다.
회전 구동부(140)는 회전축(130)을 회전 구동하며, 회전축(130)을 직접 회전 구동할 수도 있고, 감속기를 경유하여 회전축(130)을 회전 구동할 수도 있다.
고정 몸체(160)는 외부에 위치하는 공압 공급부(150)로부터 회전하는 압력 챔버(C) 내에 정압이나 부압을 공급하기 위하여 마련된다. 고정 몸체(160)의 중앙부에는 회전축(130)의 외경과 미세한 간극을 둔 치수의 중공부가 형성되어, 회전축(130)이 고정 몸체(160)의 중공부를 관통한다. 여기서, 간극의 치수는 후술하는 연결 챔버(Rc)의 압력이 공압 통로(156)를 통해 대부분 전달되고, 간극을 통해 인접한 다른 연결 챔버(Rc)로 전달되는 양이 무시할만한 수준이 되도록 정해진다.
그리고, 공압 공급부(150)로부터의 연결쇠(154)가 고정되는 위치에는 고정 몸체(160)에 반경 방향의 공압 공급공이 형성되고, 고정 몸체(160)와 회전축(130) 사이에 링 형태의 연결 챔버(Rc)가 형성된다. 도8에는 연결 챔버(Rc)가 고정 몸체(160)의 내벽에 링형 홈을 형성하는 것에 의해 형성된 구성이 도시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 회전축(130)의 외주면에 링형 홈이 형성될 수도 있고, 회전축(130)의 외주면과 고정 몸체(160)의 내주면에 함께 링형 홈이 형성되어 연결 챔버(Rc)를 형성할 수도 있다. 이와 같이, 링형 연결 챔버(Rc)가 회전축(130)을 감싸는 링 형태로 형성되고, 고정 몸체(160)와 회전축(130)에는 연결 챔버(Rc)와 연결되는 통로(162)가 반경 방향으로 형성됨에 따라, 고정된 연결쇠(154)에 공압을 공급하면, 공압이 연결 챔버(Rc)에 채워진 상태로 회전축(130)의 구멍(135)으로부터 연장되는 공압 통로(156)를 통하여 압력 챔버(C)로 전달된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기와 같이 회전축(130) 내의 압력 챔버(C)에 외부로부터 공압을 공급하는 구성을 로터리 유니온의 구성을 채용하여 이루어질 수도 있다.
즉, 공압 공급부(150)는, 부압 또는 정압과 같은 공압을 발생시키는 펌프 등으로 형성되는 공압 발생부(151)와, 공압 발생부(151)로부터 연장되어 공압을 고정 몸체(160)까지 공급하는 외부 튜브(152)와, 외부 튜브(152)의 끝단에 위치하여 고정 몸체(160)에 고정되어 고정 몸체(160) 내부에 위치하는 연결 챔버(Rc)에 공압을 공급하는 연결쇠(154)와, 연결 챔버(Rc)와 연통되는 회전축(130)의 구멍으로부터 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5; C)까지 각각 공압을 공급하는 공압 통로(1561, 1562, 1563, 1564, 1565; 156)로 구성된다. 이를 통해, 공압 발생부(151)로부터 고정 몸체(160)의 내부로 공압이 전달되면, 고정 몸체(160)와 회전체(130)의 사이에 형성된 링 형태의 연결 챔버(Rc)에 공압이 채워지면서, 연결 챔버(Rc) 내의 공압이 공압 통로(156)를 통해 각각 제1압력 챔버(C1) 내지 제5압력 챔버(C5)로 독립적으로 제어되는 공압이 전달된다.
도면에 도시되지 않았지만, 한 쌍의 세정 브러쉬 조립체(100) 중 어느 하나 이상의 조립체의 세정 부재(110), 회전축(130) 및 압력 챔버(C)는 별도의 구동 수단에 의하여 도면부호 100d로 표시된 방향으로 상하 이동할 수 있게 구성된다. 이에 따라, 기판(W)이 세정 부재(110) 사이에 위치하면, 세정 브러쉬 조립체 중 하나 이상이 서로 근접하게 위치 이동하여 세정 공정을 진행한다.
상기 이물질 감지부(200)는 기판(W)의 판면을 마주보는 위치에서 촬영하여, 촬영 이미지로부터 기판(W) 상에 잔류하는 이물질의 편중 상태를 파악할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)와 같은 기판은 고유의 표면 색깔과 이물질의 색깔의 차이가 확연하고 이물질에 의하여 반사되는 광량에 차이가 생기므로, 기판(W) 판면의 촬영 사진을 화소별로 분석하여 기판(W) 상의 이물질의 잔류 상태 및 편중 위치를 파악할 수 있다.
상기 제어부(300)는 이물질 감지부(200)에서 감지된 기판(W) 상의 이물질 분포를 토대로, 기판(W)의 회전 또는 이동 거리에 따라 세정 부재(110)의 돌출 영역을 조정하여, 기판(W) 상에 잔류하는 이물질을 완전히 제거하도록 한다.
상기 기판(W)은 웨이퍼와 같은 원형 기판(W, 도4의 실선)으로 형성되어 한 쌍의 세정 부재(110)의 사이에서 회전(r1)하면서 접촉 세정될 수도 있고, 유리 기판과 같은 직사각형 기판(S, 도4의 점선)으로 형성되어 한 쌍의 세정 부재(110)의 사이에서 직선 이동(d)하면서 접촉 세정될 수 있다.
이하, 도5a를 참조하여, 상기와 같이 구성된 기판 세정 장치(1)를 이용한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 방법(S1)을 설명한다.
단계 1: 먼저, 도4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 세정 부재(110)의 사이에 기판(W)을 위치시키고, 한 쌍의 세정 부재(110) 중 하나를 이동시켜, 기판(W)의 양 판면이 세정 부재(110)에 접촉하도록 한다. 도4에 도시된 바와 같이, 기판(W)은 세정 부재(110)에 접촉한 상태로 기판 회전부(80)에 의하여 도면부호 r1으로 표시된 방향으로 회전 구동된다. 이에 의하여, 기판(W)의 판면은 1차 세정이 이루어지며, 1차 세정에 의하여 어느정도 세정된다(S110).
단계 2: 그리고 나서, 이물질 감지부(200)로 기판(W)의 판면을 촬영하여, 촬영 이미지로부터 기판(W)에 잔류하는 이물질의 분포를 검사한다(S120). 1차 세정에 의해서는 세정 부재(110)의 기울어짐이 발생되어, 기판(W)의 전체 표면에 균일한 마찰력으로 이물질을 닦아내지 못할 수 있고, 상대적으로 높은 마찰력으로 기판(W)의 표면을 닦아내는 영역에 비하여 낮은 마찰력으로 표면을 닦는 영역에는 이물질이 몰려 잔류하게 된다. 예를 들어, 도6a에 도시된 바와 같이, 기판(W)의 판면의 일부에 D1, D2로 표시된 이물질이 제1분포영역(A1)과 제2분포영역(A2)의 일부에 잔류하는 경우에는, 5개의 압력 챔버(C1, C2, C3, C4, C5; C)가 차지하는 영역 중 어디에 이물질(D1, D2)이 위치하는 지를 이물질 감지부(200)에 의하여 파악된다. 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 압력 챔버의 수는 4개 이하 또는 6개 이상으로 형성될 수 있다.
즉, 원형 기판(W)의 중심(O)이 포함되는 제0분포영역(A0)은 3번째 압력 챔버(C3)에 의하여 돌출하는 세정 부재(110)의 제3돌출영역(1103)에 대응하고, 이로부터 반경 바깥쪽에 위치하는 제1분포영역(A1)은 2번째 및 4번째 압력 챔버(C2, C4)에 의하여 돌출하는 세정 부재(110)의 제2돌출영역(1102) 및 제4돌출영역(1104)에 대응하고, 이로부터 반경 바깥에 위치하는 제2분포영역(A2)은 1번째 및 5번째 압력 챔버(C1, C5)에 의하여 돌출하는 세정 부재(110)의 제1돌출영역(1101) 및 제5돌출영역(1105)에 대응한다.
이 때, 각각의 이물질(D1, D2)이 회전 기준선(RL)으로부터 위치한 각도(a1, a2) 데이터도 이물질 감지부(200)에 의하여 파악될 수 있다.
단계 3: 그리고 나서, 도6b에 도시된 바와 같이 기판(W)을 회전(r1)시키면서 세정 부재(110)로 기판(W)을 접촉 세정한다. 즉, 도6c에 도시된 바와 같이 공압 발생부(150)로부터 정압(P1)을 공급하여 제1공압통로(1561)와 제5공압통로(1565)를 통하여 세정 부재(110)의 제1돌출영역(1101)과 제5돌출영역(1105)을 반경 방향으로 돌출시킨 상태로 세정 부재(110)를 회전 구동하면서 기판(W)을 회전(r1)시켜, 도6d에 도시된 바와 같이 제1돌출영역(1101)과 제5돌출영역(1105)에서만 기판(W)의 판면과 접촉(CC)함에 따라, 기판(W)의 제2분포영역(A2)에 잔류하던 이물질(D2)을 깨끗하게 제거한다. 이와 같이, 세정 부재(110)의 전체 표면이 기판(W)의 판면에 접촉하지 않고, 세정 부재(110)의 일부분인 제1돌출영역(1101)과 제5돌출영역(1105)이 돌출되어 보다 높은 마찰력으로 기판(W)의 판면을 닦아 내므로, 잔존하는 이물질(D2)을 완전히 제거할 수 있다.
마찬가지로, 제1분포영역(A1)에 있는 이물질(D1)을 제거하기 위하여, 도6e에 도시된 바와 같이 제2돌출영역(1102)과 제4돌출영역(1104)만을 돌출시킨 상태로 제1돌출영역(1101)과 제5돌출영역(1105)에서만 기판(W)의 판면과 접촉(CC)하면서 회전 구동됨에 따라, 잔존하는 이물질(D1)을 완전히 제거할 수 있다.
한편, 상기와 같이 세정 부재(110)가 일부 돌출 영역에서만 돌출된 상태로 회전 구동함에 있어서, 기판(W)의 회전(r1) 속도가 압력 챔버(C)로의 공압의 전달 속도에 비하여 충분히 빠른 경우에는, 세정 부재(110)의 일부 영역(1101, 1105)이 돌출된 상태로 기판(W)을 1바퀴 이상 회전시켜 이물질(D2)을 제거하고, 돌출되었던 일부 영역(1101, 1105)에 부압을 작용시켜 돌출되지 않은 원 상태로 회복시킨 후, 또는 돌출되었던 일부 영역(1101, 1105)에 부압을 작용시켜 돌출되지 않은 원 상태로 회복시킴과 동시에, 다른 일부 영역(1102, 1104)에 정압을 작용시켜 돌출시킨 상태로 기판(W)을 1바퀴 이상 회전시켜 이물질(D1)을 제거하도록 구성될 수 있다.
다만, 상기와 같이 세정 부재(110)가 일부 돌출 영역에서만 돌출된 상태로 회전 구동함에 있어서, 기판(W)의 회전(r1) 속도가 압력 챔버(C)로의 공압의 전달 속도에 비하여 충분히 느린 경우에는, 세정 부재(110)의 일부 영역(1101, 1105)이 돌출된 상태로 이물질(D2)이 세정 부재(110)에 접촉하여 닦여지도록 기판(W)을 회전(r1)시킨 후에, 곧바로 돌출되었던 일부 영역(1101, 1105)에 부압을 작용시켜 돌출되지 않은 원 상태로 회복시킴과 동시에, 다른 일부 영역(1102, 1104)에 정압을 공급하여 돌출시킨 상태로 기판(W)을 회전시켜 이물질(D1)이 접촉 세정되도록 작동할 수 있다. 즉, 기판(W)이 1바퀴 도는 동안에 서로 다른 분포 영역(A1, A2)에 위치한 이물질(D1, D2)을 한번씩 닦는 세정이 행해진다. 이와 같은 공정을 기판(W)의 여러 회전에 걸쳐 행함으로써, 기판(W)의 판면에 잔류하고 있던 이물질(D1,D2)을 완전히 제거할 수 있다.
그리고 나서, 최종적으로 이물질 검사부(200)에 의하여 기판(W)에 잔류하는 이물질이 기준치 이하가 되면, 기판 세정 공정(S1)을 종료한다.
한편, 도면에는 원형 기판(예를들어, 웨이퍼)을 세정하는 것을 예로 들었지만, 사각형 형태의 기판(도4의 점선, S)을 직선 방향(d)으로 이동시키면서 세정할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체(100)는 세정 부재(110)의 일부 영역이 반경 방향으로 돌출된 상태로 기판(S, W)의 표면과 접촉하여 세정하도록 구성됨에 따라, 돌출된 영역의 세정 부재가 보다 높은 마찰력으로 이물질을 닦아내는 것에 의하여, 기판에 잔류하는 이물질을 완전히 제거할 수 있으는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
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.
100: 세정 브러쉬 조립체 110: 세정 부재
130: 회전축 140: 회전 구동부
150: 공압 공급부 151: 공압 발생부
154: 연결쇠 200: 이물질 검사부
300: 제어부 C1, C2, C3, C4, C5, C: 압력 챔버
Rc: 연결 챔버 D1, D2: 이물질
W, S: 기판

Claims (11)

  1. 세정 부재가 기판과 접촉하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정 장치에 사용되는 세정 브러쉬 조립체로서,
    원통 형상으로 형성되어 회전 가능하게 설치되고, 탄력성있는 재질로 외주면을 형성하여 상기 기판과 접촉하면서 상기 기판을 세정하는 세정 부재와;
    상기 세정 부재의 중심부에서 회전하는 회전축의 길이 방향을 따라 다수 배치되어 각각 개별적으로 팽창 가능하게 형성되고, 팽창에 따라 상기 세정 부재의 일부를 반경 방향으로 돌출시키는 다수의 압력 챔버를;
    포함하여 구성되어, 상기 다수의 압력 챔버들 중 일부가 개별적으로 팽창하는 것에 의하여 반경 방향으로 돌출된 상기 세정 부재가 상기 기판의 일부분과 접촉하여 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 압력 챔버의 경계에서 상기 세정 부재에는 요입 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 압력 챔버는 중공 원통 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 세정 부재는 스폰지, 천, 패드, 브러쉬 중 어느 하나 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 압력 챔버는 공압에 의하여 팽창과 수축하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 다수의 압력 챔버는 팽창에 의하여 인접한 압력 챔버가 차지하는 영역을 침범 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체.
  7. 제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전축은 상기 세정 부재가 둘러싸지 않은 영역까지 연장된 연장부를 구비하고, 상기 연장부의 외주면과 미세 간극을 형성하면서 감싸는 고정 부재를 더 포함하여 구성되고, 상기 고정 부재와 상기 연장부 사이에 전달 챔버가 형성되어, 상기 전달 챔버에 공압을 공급하면 상기 전달 챔버로부터 공압 통로가 회전하는 상기 압력 챔버로 연장되어, 회전하는 압력 챔버로 공압이 전달되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전달 챔버는 상기 고정 부재와 상기 회전축 중 어느 하나 이상에 링 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치용 세정 브러쉬 조립체.
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