KR102267452B1 - 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 손상을 방지하고 세정 효율을 향상시키기 위한 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치에 관한 것이다. 본 발명은 웨이퍼가 결합되며, 상기 웨이퍼를 회전시키도록 마련된 웨이퍼홀더부; 상기 웨이퍼의 상부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 상부를 세정하도록 마련된 상부브러쉬부; 상기 하부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 하부를 세정하도록 마련된 하부브러쉬부; 상기 웨이퍼홀더부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 진동값을 측정하도록 마련된 센서부; 상기 센서부로부터 상기 웨이퍼의 진동값을 제공받아 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 수평도를 도출하도록 마련된 제어부; 및 상기 제어부의 명령에 의해 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 기울기를 조절하도록 마련된 수평조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬ㅉ의 수평 보정 장치를 제공한다.

Description

웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치{HORIZONTAL CORRECTION DEVICE FOR WAFER CLEANING BRUSH}
본 발명은 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 손상을 방지하고 세정 효율을 향상시키기 위한 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치에 관한 것이다
현재 반도체 제조공정에서 실리콘 기판 위에 생성되는 주 오염물질은 파티클(particle), 유기(organic), 금속(metal) 오염물, 자연 산화막 등으로 칩의 수율 및 품질에 큰 영향을 주고 있으며 이는 습식세정법 및 건식세정법으로 제거할 수 있다.
세정공정은 다량의 화학용액을 사용함으로 인해 웨이퍼 상의 손상이 발생하며 환경 오염 문제가 대두되고 있어, 화학적 요소를 최소화하고 물리적, 기계적인 요소를 강화하여 표면의 손상이 없이 오염물을 제거 용이한 PVA Brush-Scrubbing 및 Megasonic 공정이 두각을 보이고 있다.
특히, CMP공정 기술은 반도체 소자 제조공정 중 15~20여회를 수행하는 중핵 기술로서 CMP이후 연마입자의 제거 공정으로서 반드시 기계적 제거 작용 원리를 이용한 Post-CMP 세정 공정을 수행해야 한다.
이러한 Post-CMP 세정 기술은 반도체 분야뿐만 아니라 LCD유리, LED기판, 화합물 반도체 등 그 응용범위가 넓고 신뢰성 확보를 위해 다양한 전기, 전자 및 광학 분야에 그 적용범위가 광범위하여 파급효과가 큰 공정기술이다.
구체적으로, Post-CMP 세정 기술은 높은 수준의 수율을 얻기 위하여 반도체 공정 중에 웨이퍼 표면에 오염물질을 최소화시키는 공정으로서, 반도체 공정 중 30% 이상의 공정을 차지하고 있다.
특히, 나노미터 사이즈의 연마입자를 사용하는 CMP 공정은 반드시 완벽한 세정공정(Post-CMP Cleaning)이 후속되어야 하지만, 다른 습식 스테이션방 식의 세정 공정 방식에서는 웨이퍼에 물리적 화학적으로 흡착된 입자를 제거하는 것이 매우 곤란하다.
따라서, CMP 공정 후 다단계의 스테이션에서 화학 기계적 브러쉬 세정 방식에 의해 강하게 흡착된 입자 및 유기물을 제거하고 Megasonic 장치를 활용하여 세정효율을 극대화하는 단계별 세정 연속법의 적용이 필요하다.
하지만, 브러쉬는 소모품으로 일정시간 사용 후 교체해야 하나, 브러쉬 수평 교정 방법은 장비 업체마다 다르며 규격화된 방식이 없다.
즉, 브러쉬 교정 작업 후 브러쉬와 웨이퍼가 균일하게 접촉하는지 확인하기 어려우며, 교정 후 세척 공정 테스를 진행해야만 브러쉬 틀어짐 및 교정 정확도를 알 수 있다. 또한, 현재 브러쉬 교정 방식으로는 틀어진 위치를 검출하고 기울기를 정확하게 보정할 수 있는 방법이 없는 문제가 있다.
이처럼 브러쉬가 수평을 이루지 않으면 웨이퍼에 손상을 주거나, 제대로 접촉이 이루어지지 않아 세정 효율이 떨어질 수 있다.
따라서, 웨이퍼의 표면에 손상을 주지 않으면서 동시에 세정 효율을 극대화하기 위해 세정용 브러쉬의 수평 보정 기술이 필요하다.
한국공개특허 제10-2015-0084247호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 손상을 방지하고 세정 효율을 향상시키기 위한 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 웨이퍼가 결합되며, 상기 웨이퍼를 회전시키도록 마련된 웨이퍼홀더부; 상기 웨이퍼의 상부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 상부를 세정하도록 마련된 상부브러쉬부; 상기 하부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 하부를 세정하도록 마련된 하부브러쉬부; 상기 웨이퍼홀더부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 진동값을 측정하도록 마련된 센서부; 상기 센서부로부터 상기 웨이퍼의 진동값을 제공받아 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 수평도를 도출하도록 마련된 제어부; 및 상기 제어부의 명령에 의해 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 기울기를 조절하도록 마련된 수평조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상부브러쉬부는, 상기 웨이퍼의 상부에 마련되며, 롤러 형태로 마련되는 상부브러쉬; 및 상기 상부브러쉬의 외주면에 돌출 형성되는 상부돌기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하부브러쉬부는, 상기 웨이퍼의 하부에 마련되며, 롤러 형태로 마련되는 하부브러쉬; 및 상기 하부브러쉬의 외주면에 돌출 형성되는 하부돌기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상부브러쉬부가 결합되어 상기 상부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 상부홀더부; 및 상기 하부브러쉬부가 결합되어 상기 하부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 하부홀더부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상부홀더부는, 상기 상부브러쉬부의 중심축에 삽입되어 상기 상부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 상부로드; 및 상기 상부로드가 결합되는 상부홀더를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하부홀더부는, 상기 하부브러쉬부의 중심축에 삽입되어 상기 하부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 하부로드; 및 상기 하부로드가 결합되는 하부홀더를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 센서부로부터 제공받은 진동값의 진동 주파수를 분석하여 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 수평도를 도출하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부가 수평을 이루는 상태에서 상기 웨이퍼에 접촉할 때의 정상 진동 주파수와 상기 센서부에 의해 측정된 진동 주파수를 비교하여 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 수평도를 도출하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수평조절부는, 상기 상부브러쉬부의 기울기를 조절하도록 마련된 상부수평모듈; 및 상기 하부브러쉬부의 기울기를 조절하도록 마련된 하부수평모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 상부수평모듈은, 상기 상부홀더부의 상부로드에 결합되어 상기 상부로드를 상하좌우 방향으로 조절 가능하게 마련된 상부위치조절체; 및 상기 상부위치조절체에 동력을 제공하는 상부모터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 하부수평모듈은, 상기 하부홀더부의 하부로드에 결합되어 상기 하부로드를 상하좌우 방향으로 조절 가능하게 마련된 하부위치조절체; 및 상기 하부위치조절체에 동력을 제공하는 하부모터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치가 적용된 웨이퍼 세정용 브러쉬를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치의 수평 보정 방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 상부브러쉬부와 하부브러쉬부의 수평을 신속하게 맞출 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼의 손상을 방지하고 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상부브러쉬부의 수평 정렬 전후를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상부브러쉬부가 일측으로 기울어졌을 때 상기 웨이퍼에 가해지는 압력을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상부브러쉬부의 수평, 기울기 상태에 따른 스펙트로그램 분석 결과의 2차원 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 방법의 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치의 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치(100)는 웨이퍼홀더부(110), 상부브러쉬부(120), 하부브러쉬부(130), 상부홀더부(140), 하부홀더부(150), 센서부(160), 제어부(170) 및 수평조절부를 포함한다.
상시 웨이퍼홀더부(110)는 상기 웨이퍼(W)의 양측에 마련되며, 상기 웨이퍼(W)를 회전시키도록 마련될 수 있다.
상기 상부브러쉬부(120)는 상기 웨이퍼(W)의 상부에 마련되어 상기 웨이퍼(W)의 상면을 세정하도록 마련되며, 상부브러쉬(121), 상부돌기(122)를 포함한다.
상기 상부브러쉬(121)는 상기 웨이퍼(W)의 상부에 마련되며, 롤러 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 상기 상부브러쉬(121)는 회전하면서 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정을 수행하도록 마련될 수 있다.
상기 상부돌기(122)는 상기 상부브러쉬(121)의 외주면에 형성되되, 상기 상부브러쉬(121)의 외주면에 등간격으로 복수개가 배열되어 마련될 수 있다.
이처럼 상기 상부돌기(122)는 등간격으로 대칭성을 갖도록 형성되기 때문에 후술할 브러쉬 접촉 주파수가 균일하게 발생하게 될 수 있다.
상기 하부브러쉬부(130)는 상기 웨이퍼(W)의 하부에 마련되어 상기 웨이퍼(W)의 하면을 세정하도록 마련되며, 하부브러쉬(131), 하부돌기(132)를 포함한다.
상기 하부브러쉬(131)는 상기 웨이퍼(W)의 하부에 마련되며, 롤러 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 상기 하부브러쉬(131)는 회전하면서 상기 웨이퍼(W)에 대한 세정을 수행하도록 마련될 수 있다.
상기 하부돌기(132)는 상기 하부브러쉬(131)의 외주면에 형성되되, 상기 하부브러쉬(131)의 외주면에 등간격으로 복수개가 배열되어 마련될 수 있다.
이처럼 상기 하부돌기(132)는 등간격으로 대칭성을 갖도록 형성되기 때문에 후술할 브러쉬 접촉 주파수가 균일하게 발생하게 될 수 있다.
상기 상부홀더부(140)는 상기 상부브러쉬부(120)가 결합되어 상기 상부브러쉬부(120)를 회전시키도록 마련될 수 있다.
상기 상부홀더부(140)는 상부로드(141) 및 상부홀더(142)를 포함한다.
상기 상부로드(141)는 상기 상부브러쉬부(120)의 중심축에 삽입되어 상기 상부브러쉬부(120)를 회전시키도록 마련될 수 있다.
상기 상부홀더(142)는 상기 상부로드(141)가 결합되도록 마련되며, 상기 상부로드(141)는 상기 상부홀더(142)에 의해 지지되도록 마련될 수 있다.
상기 하부홀더부(150)는 상기 하부브러쉬부(130)가 결합되어 상기 하부브러쉬부(130)를 회전시키도록 마련될 수 있다.
상기 하부홀더부(150)는 하부로드(151) 및 하부홀더(152)를 포함한다.
상기 하부로드(151)는 상기 하부브러쉬부(130)의 중심축에 삽입되어 상기 하부브러쉬부(130)를 회전시키도록 마련될 수 있다.
상기 하부홀더(152)는 상기 하부로드(151)가 결합되도록 마련되며, 상기 하부로드(151)는 상기 하부홀더(152)에 의해 지지되도록 마련될 수 있다.
상기 센서부(160)는 상기 웨이퍼홀더부(110)에 마련되며, 상기 웨이퍼(W)의 진동값을 측정하도록 마련될 수 있다.
도시하지 않았으나, 본 발명은 홀더지지부를 더 포함할 수 있다.
상기 홀더지지부는 상기 웨이퍼홀더부(110)의 하부에 마련되어 상기 홀더부를 지지 및 회전시키도록 마련되며, 회전로드, 홀더커버, 진동전달체 및 모터를 포함할 수 있다.
상기 회전로드는 상기 웨이퍼홀더부(110)의 하부에 결합되어 상기 웨이퍼홀더부(110)의 하부를 향해 연장 형성될 수 있다. 그리고, 상기 회전로드의 중심축에 상기 웨이퍼홀더부의 중심축이 연결되어 상기 회전로드가 회전됨에 따라 상기 웨이퍼홀더부(110)가 회전되도록 마련될 수 있다.
상기 홀더커버는 내부에 상기 회전로드가 수용되도록 마련되며, 내부에 수용된 구성을 보호하도록 마련될 수 있다.
상기 진동전달체는 상기 회전로드와 상기 홀더커버 사이에 마련되며, 베어링 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 진동전달체는 상기 모터와 가능한 먼 거리에 마련될 수 있으며, 상기 센서부(160)는 웨이퍼홀더부(110)가 아닌 상기 진동전달체에 마련될 수도 있다.
이처럼 마련된 상기 진동전달체는 상기 웨이퍼(W), 상기 웨이퍼홀더부(110), 상기 회전로드를 통해 전달되는 진동을 상기 센서부(160)에 전달하도록 마련될 수 있다.
상기 센서부(160)가 상기 회전로드에 직접 부착될 경우, 상기 회전로드와 함께 회전하면서 상기 웨이퍼(W)로부터 전달되는 진동을 정확하게 측정하기 어렵다. 또한, 상기 센서부(160)가 상기 모터에 인접하게 설치될 경우, 상기 모터의 진동에 의해 상기 웨이퍼(W)로부터 전달되는 진동을 측정하기 어렵다.
따라서, 상기 센서부(160)는 상기 진동전달체 또는 상기 웨이퍼홀더부(110)에 마련됨이 바람직하다.
단, 상기 센서부(160)의 위치는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 웨이퍼(W)로부터 전달되는 진동을 잘 전달받을 수 있는 위치라면 변경이 가능하다.
상기 모터는 상기 회전로드를 회전시키도록 상기 회전로드에 동력을 제공할 수 있다.
상기 센서부(160)는 측정한 진동값을 실시간으로 상기 제어부(170)에 제공할 수 있다.
상기 제어부(170)는 상기 센서부(160)로부터 상기 웨이퍼(W)의 진동값을 제공받아 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 수평도를 도출하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(170)는, 상기 센서부(160)로부터 제공받은 진동값의 진동 주파수를 분석하여 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 수평도를 도출하도록 마련될 수 있다.
상기 제어부(170)는, 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)가 수평을 이루는 상태에서 상기 웨이퍼(W)에 접촉할 때의 정상 진동 주파수와 상기 센서부(160)에 의해 측정된 진동 주파수를 비교하여 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 수평도를 도출하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 상기 제어부(170)는 상기 센서부(160)에 의해 측정된 진동값을 이용하여 진동 주파수에 따른 진폭을 검출하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(170)는 상기 상부브러쉬부(120)와 상기 하부브러쉬부(130)가 상기 웨이퍼(W)와 접촉할 때 발생되는 기설정된 값인 브러쉬 접촉 주파수의 진폭에 피크가 발생될 때, 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 위치를 접촉 원점으로 산출하도록 마련될 수 있다.
상기 브러쉬 접촉 주파수는, 하기 수학식 1에 의해 산출된 값일 수 있다.
Figure 112019122641561-pat00001
(여기서, fc는 브러쉬 접촉 주파수, B는 브러쉬 회전수(rpm), N은 브러쉬 반경방향의 돌기 수) 상기 수학식에 의해 산출된 것을 특징으로 할 수 있다.
일 예로, 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 회전 속도가 400 rpm이고, 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 반경방향 상부돌기(122) 및 하부돌기(132)의 수가 16 개인 경우, 상기 브러쉬 접촉 주파수는 106.6667이 될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(170)는 검출되는 상기 브러쉬 접촉 주파수가 106.6667인 지점에서 진폭에 피크가 발생하면 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)가 상가 웨이퍼(W)에 접촉한 것으로 판단하고 해당 위치를 접촉 원점으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(170)는 접촉 원점에서 미리 도출된 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬의 정상 진동 주파수와 실시간으로 상기 센서부(160)에 의해 측정된 진동 주파수를 비교하여 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 수평도를 도출하도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 제어부(170)는 도출된 상기 진동 주파수와 상기 정상 진동 주파수에 대하여 AI 분석 또는 FFT분석을 수행하여 상기 상부브러쉬부와(120) 상기 하부브러쉬부(130)의 수평도를 분석하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제어부(170)는 도출된 상기 진동 주파수와 상기 정상 진동 주파수를 비교하여 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130) 중 기울어진 브러쉬부 및 기울어진 방향을 더 도출하도록 마련될 수 있다.
이를 위해, 상기 제어부(170)는 상기 스펙트로그램(spectrogram) 분석을 이용하여 도출된 2차원 이미지를 분석하도록 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상부브러쉬부의 수평 정렬 전후를 나타낸 예시도이다.
도 3을 더 참조하면, 상기 수평조절부는 상기 제어부(170)의 명령에 의해 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 기울기를 조절하도록 마련될 수 있으며, 상부수평모듈(180) 및 하부수평모듈(190)을 포함한다.
상기 상부수평모듈(180)은 상기 상부브러쉬부(120)의 기울기를 조절하도록 마련되며, 상부위치조절체(181) 및 상부모터(182)를 포함한다.
상기 상부위치조절체(181)는 상기 상부홀더부(140)의 상부로드(141)에 결합되어 상기 상부로드(141)를 상하좌우 방향으로 조절 가능하게 마련될 수 있다.
상기 상부위치조절체(181)는 상기 상부로드(141)의 일단에만 형성될 수도 있고, 양단에 마련되는 것도 가능하다.
이처럼 마련된 상기 상부위치조절체(181)는 상기 상부로드(141)의 일단 또는 양단을 상기 제어부(170)의 명령에 따라 상하좌우 방향으로 움직여 수평을 이루도록 조절할 수 있다.
상기 상부모터(182)는 상기 상부위치조절체(181)에 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
상기 하부수평모듈(190)은 상기 하부브러쉬부(130)의 기울기를 조절하도록 마련되며, 하부위치조절체(191) 및 하부모터(192)를 포함한다.
상기 하부위치조절체(191)는 상기 하부홀더부(150)의 하부로드(151)에 결합되어 상기 하부로드(151)를 상하좌우 방향으로 조절 가능하게 마련될 수 있다.
상기 하부위치조절체(191)는 상기 하부로드(151)의 일단에만 형성될 수도 있고, 양단에 마련되는 것도 가능하다.
이처럼 마련된 상기 하부위치조절체(191)는 상기 하부로드(151)의 일단 또는 양단을 상기 제어부(170)의 명령에 따라 상하좌우 방향으로 움직여 수평을 이루도록 조절할 수 있다.
상기 하부모터(192)는 상기 하부위치조절체(191)에 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 상부수평모듈(180) 및 상기 하부수평모듈(190)은, 도출된 상기 진동 주파수의 진폭과 상기 정상 진동 주파수의 진폭이 기설정된 오차 범위 내에 위치할 때까지 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 기울기를 조절하도록 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 상부브러쉬부가 일측으로 기울어졌을 때 상기 웨이퍼에 가해지는 압력을 나타낸 예시도이다.
도 4에 도시된 것처럼, 상부브러쉬부(120) 일측으로 기울어지게 되면, 상기 상부브러쉬부(120)가 상기 웨이퍼(W)에 대해 편중된 힘을 가함으로써, 압력이 편중되게 된다. 그 결과, 상기 웨이퍼(W)에 손상이 가해지며 세정 효율이 저하되게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상부브러쉬부의 수평, 기울기 상태에 따른 스펙트로그램 분석 결과의 2차원 이미지이다.
그리고 도 5를 참조하면, 시간에 따른 주파수의 변화를 스펙트로그램 분석을 통해 분석하면, 상기 상부브러쉬부(120)가 수평 상태인 도 5의 (a), 상기 상부브러쉬부(120)가 상기 센서부(160)측으로 기울어진 상태의 도 5의 (b), 상기 상부브러쉬부(120)가 상기 센서부(160)의 반대측으로 기울어진 상태의 도 5의 (c)의 2차원 이미지가 서로 다름을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130) 중 기울어진 브러쉬부 및 기울어진 방향을 더 도출할 수 있다.
계속해서, 상기 웨이퍼세정용 브러쉬의 수평 보정 장치를 이용한 수평 보정 방법을 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 방법의 순서도이다.
도 6을 참조하면, 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 방법은 먼저, 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부가 수평한 상태에서 웨이퍼에 접촉할 때의 정상 진동 주파수를 얻는 단계(S10)를 수행할 수 있다.
구체적으로, 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부가 수평한 상태에서 웨이퍼에 접촉할 때의 정상 진동 주파수를 얻는 단계(S10)에서, 상기 제어부(170)는 상기 센서부(160)에 의해 측정된 진동값을 이용하여 진동 주파수에 따른 진폭을 검출하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(170)는 상기 상부브러쉬부(120)와 상기 하부브러쉬부(130)가 상기 웨이퍼(W)와 접촉할 때 발생되는 기설정된 값인 브러쉬 접촉 주파수의 진폭에 피크가 발생될 때, 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 위치를 접촉 원점으로 산출하도록 마련될 수 있다.
상기 제어부(170)는 검출되는 상기 브러쉬 접촉 주파수인 지점에서 진폭에 피크가 발생하면 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)가 상가 웨이퍼(W)에 접촉한 것으로 판단하고 해당 위치를 접촉 원점으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(170)는 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)가 상기 웨이퍼(W)에 접촉한 접촉 원점에서의 진동 주파수의 진폭을 측정하여 저장할 수 있다.
다음으로, 웨이퍼에 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부를 접촉시키는 단계(S20)를 수행할 수 있다.
다음으로, 웨이퍼에 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부가 접촉될 때의 웨이퍼의 진동값을 측정하는 단계(S30)를 수행할 수 있다.
다음으로, 측정된 웨이퍼의 진동값으로부터 진동 주파수를 도출하는 단계(S40)를 수행할 수 있다.
측정된 웨이퍼의 진동값으로부터 진동 주파수를 도출하는 단계(S40)에서, 상기 제어부(170)는 상기 진동 주파수와 진동 주파수의 진폭 등을 도출하도록 마련될 수 있다.
다음으로, 도출된 진동 주파수를 이용하여 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부의 수평도를 도출하는 단계(S50)를 수행할 수 있다.
도출된 진동 주파수를 이용하여 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부의 수평도를 도출하는 단계(S50)는 도출된 진동 주파수와 정상 진동 주파수를 비교하여 상기 상부브러쉬부(120) 및 하부브러쉬부(130)의 수평도를 도출하도록 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 도출된 진동 주파수를 이용하여 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부의 수평도를 도출하는 단계(S50)는, 도출된 진동 주파수와 정상 진동 주파수에 대하여 AI 분석 또는 FFT분석을 수행하여 상기 상부브러쉬부(120)와 상기 하부브러쉬부(130)의 수평도를 분석하도록 마련될 수 있다.
또한, 도출된 진동 주파수를 이용하여 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부의 수평도를 도출하는 단계(S50)에서, 도출된 진동 주파수와 정상 진동 주파수를 비교하여 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130) 중 기울어진 브러쉬부 및 기울어진 방향을 더 도출하도록 마련될 수 있다.
이때, 도출된 진동 주파수를 이용하여 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부의 수평도를 도출하는 단계(S50)에서는, 스펙트로그램(spectrogram) 분석을 이용하여 도출된 2차원 이미지를 분석하여 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130) 중 기울어진 브러쉬부 및 기울어진 방향을 더 도출할 수 있다.
다음으로, 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부가 상호 수평을 이루도록 기울기를 조절하는 단계(S60)를 수행할 수 있다.
일 예로, 상부브러쉬부 및 하부브러쉬부가 상호 수평을 이루도록 기울기를 조절하는 단계(S60)에서는 도출된 상기 진동 주파수의 진폭과 상기 정상 진동 주파수의 진폭이 기설정된 오차 범위 내에 위치할 때까지 상기 상부브러쉬부(120) 및 상기 하부브러쉬부(130)의 기울기를 조절하도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 본 발명은 상기 상부브러쉬부(120)와 상기 하부브러쉬부(130)의 수평을 신속하게 맞출 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼의 손상을 방지하고 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치
110: 웨이퍼홀더부
120: 상부브러쉬부
121: 상부브러쉬
122: 상부돌기
130: 하부브러쉬부
131: 하부브러쉬
132: 하부돌기
140: 상부홀더부
141: 상부로드
142: 상부홀더
150: 하부홀더부
151: 하부로드
152: 하부홀더
160: 센서부
170: 제어부
180: 상부수평모듈
181: 상부위치조절체
182: 상부모터
190: 하부수평모듈
191: 하부위치조절체
192: 하부모터
W: 웨이퍼

Claims (13)

  1. 웨이퍼가 결합되며, 상기 웨이퍼를 회전시키도록 마련된 웨이퍼홀더부;
    상기 웨이퍼의 상부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 상부를 세정하도록 마련된 상부브러쉬부;
    상기 상부브러쉬부의 하부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 하부를 세정하도록 마련된 하부브러쉬부;
    상기 웨이퍼홀더부에 마련되며, 상기 웨이퍼의 진동값을 측정하도록 마련된 센서부;
    상기 센서부로부터 상기 웨이퍼의 진동값을 제공받아 진동 주파수에 따른 진폭을 검출하여 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 수평도를 도출하도록 마련된 제어부; 및
    상기 제어부의 명령에 의해 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 기울기를 조절하도록 마련된 수평조절부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 상부브러쉬부와 상기 하부브러쉬부가 상기 웨이퍼와 접촉할 때 발생되는 브러쉬 접촉 주파수의 진폭에 피크가 발생될 때, 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 위치를 접촉 원점으로 산출하도록 마련되고,
    상기 제어부는 상기 접촉 원점에서 미리 도출된 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 정상 진동 주파수와 실시간으로 상기 센서부에 의해 측정된 진동 주파수를 비교하여 상기 상부브러쉬부 및 상기 하부브러쉬부의 수평도를 도출하도록 마련되며,
    상기 브러쉬 접촉 주파수는,
    브러쉬 회전수(rpm) 및 브러쉬 반경방향의 돌기 수를 변수로 한 수학식에 의해 산출된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부브러쉬부는,
    상기 웨이퍼의 상부에 마련되며, 롤러 형태로 마련되는 상부브러쉬; 및
    상기 상부브러쉬의 외주면에 돌출 형성되는 상부돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부브러쉬부는,
    상기 웨이퍼의 하부에 마련되며, 롤러 형태로 마련되는 하부브러쉬; 및
    상기 하부브러쉬의 외주면에 돌출 형성되는 하부돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부브러쉬부가 결합되어 상기 상부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 상부홀더부; 및
    상기 하부브러쉬부가 결합되어 상기 하부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 하부홀더부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부홀더부는,
    상기 상부브러쉬부의 중심축에 삽입되어 상기 상부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 상부로드; 및
    상기 상부로드가 결합되는 상부홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부홀더부는,
    상기 하부브러쉬부의 중심축에 삽입되어 상기 하부브러쉬부를 회전시키도록 마련된 하부로드; 및
    상기 하부로드가 결합되는 하부홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 수평조절부는,
    상기 상부브러쉬부의 기울기를 조절하도록 마련된 상부수평모듈; 및
    상기 하부브러쉬부의 기울기를 조절하도록 마련된 하부수평모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부수평모듈은,
    상기 상부홀더부의 상부로드에 결합되어 상기 상부로드를 상하좌우 방향으로 조절 가능하게 마련된 상부위치조절체; 및
    상기 상부위치조절체에 동력을 제공하는 상부모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부수평모듈은,
    상기 하부홀더부의 하부로드에 결합되어 상기 하부로드를 상하좌우 방향으로 조절 가능하게 마련된 하부위치조절체; 및
    상기 하부위치조절체에 동력을 제공하는 하부모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치.
  12. 제 1 항에 따른 웨이퍼 세정용 브러쉬의 수평 보정 장치가 적용된 웨이퍼 세정용 브러쉬.
  13. 삭제
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