KR102171900B1 - 기판 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것으로, 제1세정 브러쉬와 제2세정브러쉬의 세정 돌기가 표면에 규칙적으로 배열 형성되되, 상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬에는 각각 세정 돌기가 규칙적으로 돌출 형성되되, 상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬가 상기 기판에 접촉하는 각각의 세정 돌기는 상기 기판의 서로 다른 지점과 접촉하는 기판 세정 장치를 제공한다.

Description

기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS }
본 발명은 기판 세정 장치 및 이를 이용한 기판 세정 방법에 관한 것으로, 상세하게는 한 쌍의 세정 브러쉬 사이에서 기판을 세정하는 과정에서 세정 브러쉬의 처짐에 의하여 기판의 일부분이 제대로 세정되지 않는 문제점을 해소하는 기판 세정 장치 및 이를 이용한 기판 세정 방법에 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 브러쉬(10)의 사이로 이송하면, 한 쌍의 세정 브러쉬(10) 중 어느 하나가 상하로 이동(10d)하여 기판(66)을 사이에 낀 상태로 세정 브러쉬(10)가 회전하면서 기판(66)의 표면을 세정한다.
이 때, 세정 브러쉬(10)는 구동부(40)에 의해 각각 서로 다른 방향으로 회전 구동되며, 기판(66)이나 세정 브러쉬(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 브러쉬(20)를 회전 지지하는 지지대(20)가 일측에만 위치하여, 세정 브러쉬의 자중에 의한 처짐이 발생되어, 세정 브러쉬(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 브러쉬(20)를 회전 지지하는 지지대(20)가 양단에 위치하여 세정 브러쉬(20)를 양단 지지한다고 하더라도, 세정 브러쉬(20)를 상하로 이동 구동하면서 이동 거리에 약간의 오차가 발생되면, 마찬가지로 세정 브러쉬(20)와 기판(66) 사이에 들뜸 현상(E)이 발생되는 위치가 생기는 동일한 문제가 야기된다. 설령, 세정 브러쉬(20)의 표면을 탄력성있는 재질로 형성하여 들뜸 현상이 외형상 없어지더라도, 세정 브러쉬(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, 규칙적으로 배열된 세정 돌기를 구비한 한 쌍의 세정 브러쉬를 이용하여 원형 기판을 세정함에 있어서 기존에 세정 돌기와 접촉하지 않았던 영역도 깨끗하게 세정할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판을 접촉 세정하는 기판 세정 장치로서, 상기 기판의 가장자리와 접촉하여 지지하는 기판 지지대와; 상기 기판의 직경보다 작은 길이로 접촉한 상태로 회전하며 상기 기판을 세정하는 제1세정브러쉬와; 상기 기판의 직경보다 작은 길이로 상기 기판과 접촉하되, 상기 제1세정브러쉬와 다른 위치에서 접촉하고 상기 제1세정브러쉬와 독립적으로 회전 제어되며 상기 기판을 세정하는 제2세정브러쉬를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치를 제공한다.
상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬 중 어느 하나는 상기 기판의 중앙부와 접촉하면서 세정한다.
상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬는 직선 형태로 배열되게 구성될 수 있다.
상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬는 서로 다른 각도로 배열되게 구성될 수 있다.
이 때, 상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬에는 각각 세정 돌기가 규칙적으로 돌출 형성되고, 상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬가 상기 웨이퍼에 접촉하는 각각의 세정 돌기는 상기 기판의 서로 다른 지점과 접촉하는 것이 바람직하다.
상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬는 각각 서로 다른 회전 속도로 회전하며 상기 기판의 표면을 세정할 수 있다.
상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬는 각각 서로 다른 높이에 회전 중심축이 위치한 상태에서 상기 기판의 표면을 세정할 수 있다.
상기 기판은 원형 기판이고, 상기 기판 지지대는 상기 기판을 회전시키면서 지지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 규칙적으로 배열된 세정 돌기를 구비한 한 쌍의 세정 브러쉬를 이용하여 원형 기판을 세정함에 있어서 세정 돌기와 접촉하지 않는 영역도 깨끗하게 세정할 수 있다.
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도1은 기판 지지대를 제외한 종래의 기판 세정 장치의 구성을 도시한 정면도,
도2는 도1의 정면도,
도3은 도1의 평면도,
도4는 도1의 기판 세정 장치로 기판을 세정하는 경우에 발생되는 미세정 영역(88)을 도시한 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 구성을 도시한 정면도
도6은 도5의 평면도,
도7은 기판 지지대에 기판이 지지되는 상태를 도시한 도면,
도8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 기판 세정 장치의 평면도이다.
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.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)는 기판을 접촉하기 위한 것으로서, 기판(66)의 가장자리와 접촉하여 지지하는 기판 지지대(150)와, 기판(66)의 직경보다 작은 길이(L1)로 기판(66)과 접촉한 상태로 회전하며 기판을 세정하는 제1세정브러쉬(110)와, 기판의 직경보다 작은 길이(L2)로 기판(66)과 접촉하며 제1세정브러쉬(110)와 독립적으로 회전 제어되며 기판을 세정하는 제2세정브러쉬(120)를 포함하여 구성된다.
도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 상기 제1세정 브러쉬(110)와 제2세정브러쉬(120)는 표면에 다수의 세정 돌기(111)가 규칙적인 배열로 돌출 형성되며, 다공성 형태의 스폰지나 물을 머금은 상태에서 외력에 의해 부드럽게 변형되는 수지 재질로 일체 형성된다. 이에 따라, 세정 브러쉬(110, 120)는 회전 구동되면서 기판(66)의 표면을 마찰 접촉하면서 표면을 세정한다.
도5에 도시된 바와 같이, 제1세정 브러쉬(110)와 제2세정브러쉬(120)는 서로 간격(c)을 두고 직선 형태로 이격 배치되며, 제1세정 브러쉬(110)의 길이(L1)가 제2세정브러쉬(120)의 길이(L2)에 비하여 더 길게 형성된다. 제1세정브러쉬(110)는 기판(66)의 상측과 하측에 각각 배치되어 상하 방향으로 한 쌍을 이루며, 제2세정브러쉬(210)도 기판(66)의 상측과 하측에 각각 배치되어 상하 방향으로 한 쌍을 이룬다.
제1세정브러쉬(110)는 구동부(140)와 연결된 제1회전축(130)에 의해 회전 구동되고, 제2세정브러쉬(210)는 구동부(240)와 연결된 제2회전축(230)에 의해 회전 구동된다. 즉, 도5에 도시된 바와 같이, 제1세정브러쉬(110)는 도면부호 100으로 표시된 영역에서 기판을 세정하고, 제2세정브러쉬(120)는 도면부호 200으로 표시된 영역에서 기판(66)을 세정한다.
상기 지지대(120, 220)는 각각 제1회전축(130)과 제2회전축(230)의 단부에서 회전 가능하게 지지한다. 도1에 도시된 종래 구성과 마찬가지로, 상하로 배열된 한 쌍의 제1세정브러쉬(110)의 상측 제1세정브러쉬(110)는 상하 방향(110d)으로 이동할 수 있도록 한다. 그리고, 상하 배열된 한 쌍의 제2세정브러쉬(210)의 상측 제2세정브러쉬(210)는 상하 방향(210d)으로 이동할 수 있다.
상기 기판 지지대(150)는 회전(150d) 가능하게 설치된 세로축의 선단부에서 기판(W)의 가장자리를 요홈(151a)에서 지지하는 롤러(151)로 이루어진다. 기판 지지대(150)는 기판(W)의 둘레에 90도 간격으로 4개 설치되어, 원형 기판(W)이 원활하게 자전(r1)할 수 있도록 지지한다.
도6에 도시된 바와 같이, 제1세정브러쉬(110)는 기판(66)의 직경보다 작은 길이로 기판(66)과 접촉한다. 제2세정브러쉬(220)는 기판(66)의 직경보다 작은 길이로 기판(66)과 접촉하되, 제1세정브러쉬(110)와 다른 위치에서 접촉하며 제1세정브러쉬(110)와 독립적으로 회전 제어된다.
제1세정브러쉬(110)의 길이(L1)는 제2세정브러쉬(210)의 길이(L2)에 비하여 더 길게 형성되어, 도6에 도시된 바와 같이, 제1세정브러쉬(110)는 기판의 중앙부와 접촉하면서 세정한다. 여기서, 도6에 도시된 바와 같이, 제1세정브러쉬(110)와 제2세정브러쉬(120)는 직선 형태로 배열될 수 있다.
한편, 도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제1세정브러쉬(110)와 제2세정브러쉬(210)는 직선 형태로 배열되는 대신에, 서로 다른 각도(예를 들어, 도8에 도시된 120도)로 배열될 수도 있다.
또한, 세정 브러쉬는 제1세정브러쉬(110)와 제2세정브러쉬(210) 이외에 제3세정브러쉬(310)가 포함되어, 각각 독립적으로 회전(130r, 230r, 330r)하면서 자전(r1)하는 기판(66)을 세정한다.
여기서, 세정 브러쉬(110, 210, 310)에는 각각 세정 돌기(110)가 규칙 적으로 돌출 형성된다.
도8에 도시된 세정 브러쉬(110, 210, 310)의 배치에서, 제1세정브러쉬(110)의 세정돌기(111a)가 자전(r1)하는 기판(66)의 회전 중심(Ow)을 기준으로 접촉하는 경로(100x)는, 제2세정브러쉬(210)의 세정 돌기(211a)가 기판(66)의 회전 중심(Ow)을 기준으로 접촉하는 경로(200x)와 제3세정브러쉬(310)의 세정돌기(311a)가 기판(66)의 회전 중심(Ow)을 기준으로 접촉하는 경로(300x)의 사이에 배치된다. 즉, 세정 브러쉬들(110, 210, 310)의 세정 돌기는 기판(W)과 서로 다른 지점과 접촉한다.
이를 통해 규칙적으로 배열된 세정 돌기를 구비한 한 쌍의 세정 브러쉬를 이용하여 원형 기판을 세정함에 있어서 세정 돌기와 접촉하지 않는 영역도 깨끗하게 세정할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 제1세정브러쉬(110)와 제2세정브러쉬(210)는 각각 서로 다른 회전 속도로 회전하면서 기판(66)을 세정할 수 있다.
그리고, 도7에 도시된 바와 같이, 제1세정브러쉬(110)는 기판(66)과 접촉하여 가압(P1)하면서 세정하고, 제2세정브러쉬(210)도 기판(66)과 접촉하여 가압(P2)하면서 세정한다.
이 때, 상하 배치된 제1세정브러쉬(110) 중 상측에 위치한 것의 회전중심(O1)은 상하 배치된 제2세정브러쉬(210) 중 상측에 위치한 것의 회전 중심(O2)에 비하여 'h'만큼 더 낮은 높이에 위치한 상태에서 기판(66)의 표면을 세정할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)는, 제1세정 브러쉬(110)와 제2세정브러쉬(210)는 각각 그 세정 돌기가 규칙적으로 돌출 형성되지만, 기판과 접촉하는 세정 브러쉬들의 각 세정 돌기가 기판의 서로 다른 지점과 접촉하도록 세정 브러쉬가 배치되어, 원형 기판을 세정함에 있어서 세정 돌기와 접촉하지 않는 영역(도4의 88)도 깨끗하게 세정할 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.
1: 기판 세정 장치 110: 제1세정브러쉬
210: 제2세정브러쉬 310: 제3세정브러쉬
120: 지지대 130: 회전축
150: 기판 지지대 151: 롤러
66: 기판

Claims (8)

  1. 기판을 접촉 세정하는 기판 세정 장치로서,
    상기 기판의 가장자리와 접촉하여 상기 기판을 자전시키면서 지지하는 기판 지지대와;
    상기 기판의 직경보다 작은 길이로 형성되어 상기 기판과 접촉한 상태로 회전하며 상기 기판의 상측과 하측에 배치되어 상기 기판을 상면과 저면을 세정하는 제1세정브러쉬와;
    상기 기판의 직경보다 작은 길이로 형성되어 상기 기판과 접촉한 상태로 회전하며, 상기 기판의 상측과 하측에 배치되어 상기 기판을 세정하되, 상기 제1세정브러쉬와 다른 위치에서 접촉하고 상기 제1세정브러쉬와 독립적으로 회전 제어되는 제2세정브러쉬를;
    포함하고, 상기 기판의 상측과 하측에 배치된 상기 제1세정브러쉬 중에 상측에 위치한 것의 회전 중심은 상기 기판의 상측과 하측에 배치된 상기 제2세정브러쉬 중에 상측에 위치한 것의 회전 중심에 비하여 더 낮은 높이에 배치된 상태로 상기 기판을 접촉 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬 중 어느 하나는 상기 기판의 중앙부와 접촉하면서 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬는 직선 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬는 서로 다른 각도로 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬에는 각각 세정 돌기가 규칙적으로 돌출 형성되되, 상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬가 상기 기판에 접촉하는 각각의 세정 돌기는 상기 기판의 서로 다른 지점과 접촉하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1세정브러쉬와 상기 제2세정브러쉬는 각각 서로 다른 회전 속도로 회전하며 상기 기판의 표면을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.

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