KR102544905B1 - 반도체 클리닝용 아르키메데스 브러시 - Google Patents

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로버트 알렌 윌리스
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Abstract

기판을 클리닝하는 클리닝 장치를 제공한다. 하나의 양태에서, 클리닝 장치는 맨드릴과 맞물린 브러시를 포함하며, 이 브러시는 아르키메데스 나사산 형상을 형성한다. 브러시는 흡착성 재료, 바람직하게는 포옴으로 이루어진다. 하나의 양태에서, 브러시는 맨드릴의 홈 내에 안착된다.

Description

반도체 클리닝용 아르키메데스 브러시{ARCHIMEDES BRUSH FOR SEMICONDUCTOR CLEANING}
본 발명은 일반적으로는 물품을 클리닝하는 프로세스 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 기판을 클리닝하는 데에 이용되는 브러시에 관한 것이다.
주조 원통형 폴리비닐 아세테이트(PVA) 브러시가 자동 클리닝 시스템에서 통상 이용되어, 반도체 웨이퍼나 기타 디스크형 기판 등의 기판의 표면을 효과적으로 클리닝하기 위한 CMP(Chemical Mechanical Planarization) 후 프로세스를 제공하고 있다. PVA 브러시는 또한 평판 패널 디스플레이 제조, 유리 생산 및 인쇄 회로 기판 조립에서 유리 또는 기타 비(非)디스크형 기판을 클리닝 및 건조하기 위해 클리닝 시스템에서 이용되고 있다. 브러시는 예를 들면 50mm 만큼 짧거나 10m만큼 긴 길이를 가질 수 있다. 브러시는 처리될 기판을 완전히 가로질러 연장하며, 이에 의해 기판 직경을 가로지른 전체 거리에 걸쳐 기판과 접촉한다. 브러시는 중앙 맨드릴 상에 배치되어, 클리닝 프로세스에서 중앙 길이방향 축선을 중심으로 그 중아 맨드릴에 의해 구동된다. 브러시는 도 1에 도시한 바와 같이 기판의 클리닝에 도움을 주도록 그 외면 상에 돌기(nodule)를 구비한다.
종래의 돌기형 PVA 브러시는 반도체 표면/기판으로부터 입자를 제거하기 위해 무차별적 여기(indiscriminate excitation)에 의존한다. 그 입자는 반도체 표면/기판으로부터 들어올리거나, 반도체 표면/기판 위에서 슬라이딩하거나, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이 반도체 표면/기판 상에서 구름으로써 제거될 수 있다. 도 2에서, 돌기는 작은 타원으로 도시하고 있으며, 그 일부는 도면 부호 10으로 나타내고 있고, 입자는 도면 부호 12로 나타내고 있다. 종래의 돌기형 PVA 브러시와 관련된 유체역학적 및/또는 동전학적(electro-kinetic) 힘은 클리닝될 반도체 표면/기판으로부터 어떠한 방향성을 갖고 입자를 이동시키지는 못한다. 회전하는 반도체 표면/기판의 중심이 입자를 제거하도록 브러시에 의해 가해지는 힘에 주로 의존하기 때문에, 입자의 재부착은 통상적이며 반도체 표면/기판의 중심을 클리닝하는 데에 어려움이 따른다. 이러한 문제점은 보다 큰 반도체 표면/기판(예를 들면, 300mm 내지 400mm)으로의 이행시에 악화된다.
하나의 양태에서, 기판을 클리닝하는 클리닝 장치가 제공된다. 이 클리닝 장치는 그에 한정하고자 하는 것은 아니지만 맨드릴과 맞물린 브러시를 포함하며, 그 브러시는 아르키메데스 나사산 형상을 취한다. 브러시는 흡착성 재료, 바람직하게는 포옴으로 이루어진다. 하나의 양태에서, 브러시는 맨드릴의 홈 내에 안착된다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정되고 본 개요 내에서의 기술에 의해 영향을 받지 않는다.
본 발명은 후속한 도면 및 상세한 설명을 참조함으로써 보다 잘 이해할 수 있을 것이다. 도면의 구성 요소들은 반드시 축척대로 도시한 것이 아니라 본 발명의 원리를 예시하고자 한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 브러시와 맨드릴의 측면도를 도시하며,
도 2는 도 1의 브러시가 회전하는 기판과 어떠한 식으로 접촉하고 입자가 기판 상에서 어떠한 식으로 이동하는 지를 보여주는 개략도이며,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판을 클리닝 및/또는 폴리싱하는 클리닝 시스템의 사시도이며,
도 4는 도 3의 클리닝 시스템의 브러시와 맨드릴의 사시도를 도시하며,
도 5는 도 4의 브러시와 맨드릴의 측면도를 도시하며,
도 6은 도 3 내지 도 5에 도시한 브러시와 이용될 수 있는 맨드릴의 부분 사시도를 도시하며,
도 6은 도 3 내지 도 5의 브러시와 이용될 수 있는 맨드릴과 브러시의 일례를 도시하며,
도 7은 도 6에 도시한 맨드릴의 측면도이며,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판을 클리닝 및/또는 폴리싱하는 클리닝 시스템의 사시도를 도시하며,
도 9는 도 8의 클리닝 시스템의 브러시와 맨드릴의 사시도를 도시하며,
도 10은 도 9의 브러시와 맨드릴의 측면도를 도시하며,
도 11은 도 10의 라인 11-11을 따른 단면도를 도시하며,
도 12는 도 9의 브러시와 맨드릴의 단부도를 도시하며,
도 13은 수정된 브러시와 맨드릴의 측면도를 도시하며,
도 14는 도 13의 라인 14-14를 따른 단면도를 도시하며,
도 15는 다른 수정된 브러시와 맨드릴의 측면도를 도시하며,
도 16은 도 15의 라인 16-16을 따른 단면도를 도시하며,
도 17은 도 8 내지 도 16의 브러시가 회전하는 기판과 어떠한 식으로 접촉하고 입자가 기판 상에서 어떠한 식으로 이동하는 지를 보여주는 개략도이다.
본 발명은 다양한 형태의 실시예로도 가능할 수 있지만, 본 개시가 본 발명의 원리의 예시로서 고려되어야 하고 본 명세서에서 도시하고 설명하는 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니라는 조건 하에 특정 실시예들을 도면에 도시하고 본 명세서에서 상세하게 설명한다. 따라서, 달리 언급하지 않는다면, 본 명세서에서 개시하는 특징들은 간결함을 위해 도시 생략한 추가적인 조합을 형성하도록 서로 조합될 수도 있다.
본 개시와 일관된 방법 및 시스템은, 클리닝될 기판/반도체(104)의 표면(106)으로부터 입자(12)를 체계적으로 이동시켜 제거하는 브러시 구조를 제공하고, 궁극적으로 보다 효율적인 클리닝 프로세스를 제공하도록 된 클리닝 브러시(110, 110a)를 형성함으로써 종래의 클리닝 브러시 및 브러시-맨드릴 시스템의 단점을 극복한다. 제1 바람직한 실시예에서, 브러시(110)가 맨드릴(130) 상에 형성되어 있고 그 브러시(110)는 아르키메데스 나사를 갖는 클리닝 시스템(100)이 제공된다. 제2 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 브러시(110a)가 맨드릴(130a) 상에 형성되며, 그 적어도 하나의 브러시(110a)는 맨드릴(130a)의 홈(170a) 내에 안착되는 세장형 부재로 형성되며, 각 브러시(110a)는 맨드릴(130a) 상에서 아르키메데스 나사산 형상을 취하는, 클리닝 시스템(100a)이 제공된다. 종래 기술에서는 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 맨드릴이란 용어는 또한 "브러시 코어"로도 통상 지칭된다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 기판/반도체(104)의 표면(106)을 클리닝 및 폴리싱하는 제1 실시예의 클리닝 시스템(100)이 도시되어 있고, 도 8 내지 도 17을 참조하면, 기판/반도체(104)의 표면(106)을 클리닝 및 폴리싱하는 제2 실시예의 클리닝 시스템(100a)이 도시되어 있다. 클리닝 시스템(100, 100a)은 기판/반도체(104), 보다 구체적으로 기판/반도체(104)의 표면(106)을 폴리싱 및/또는 클리닝하도록 자동 또는 수동으로 세팅될 수 있는 자동 클리닝 시스템일 수 있다. 브러시(110)는 기판/반도체(104)의 표면(106)을 효율적으로 클리닝하기 위해 화학 기계적 연마(CMP) 후 프로세스를 제공하도록 통상의 자동 클리닝 시스템에서 이용될 수 있다. 기판/반도체(104)는, 유리, 드라이 글라스, 반도체 웨이퍼, 평판 패널 디스플레이용 유리 패널, 유리 제조 패널 및 인쇄 회로 기판 등의 규소계 기판; 폴리머계 기판; 및 실리콘계 반도체 기판, 단일 원소 반도체 기판, 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판, III-V족 반도체 기판, II-VI족 반도체 기판; 기타 이원 반도체 기판, 삼원 반도체 기판, 사원 반도체 기판 등의 다양한 형태의 반도체 기판; 유리 섬유 기판; 초전도 기판; 유리 기판; 용융 석영 기판; 용융 실리카 기판; 에피텍시얼 실리콘 기판; 및 유기 반도체 기판 등의 각종 디스크형 또는 비디스크형 기판 중 어느 하나를 포함한다.
도 3 내지 도 7에 도시한 클리닝 시스템(100)의 제1 실시예에 대해 살펴본다. 클리닝 시스템(100)은 중공 보어(112)를 갖는 대체로 원통형 브러시(110), 중공 보어(112) 내에서 브러시(110)와 맞물리는 맨드릴(130), 및 맨드릴(130)과 맞물리는 회전 장치(102)를 포함한다. 도시한 맨드릴(130)은 단지 예시적인 맨드릴로서, 그에 한정하고자 하는 것은 아니다. 클리닝 시스템(100)은 각종 기타 맨드릴을 포함할 수 있고, 그러한 맨드릴의 가능성 전부가 본 개시의 사상 및 범위 내에 포함된다.
브러시(110)는 주조 폴리비닐 아세테이트(PVA) 포옴, 폴리우레탄 포옴 또는 기타 폴리머계 포옴이다. 브러시(110)는 길이방향 중앙 축선(a1) 둘레에 형성되어, 브러시(110)와 맨드릴(130)이 중앙 축선(a1)을 중심으로 회전함에 따라 브러시(110)와 맨드릴(130)에 의해 생성되는 원심력이 약 ±20% 이하만큼 변화하도록 하는 식으로 중앙 축선(a1)을 중심으로 균형을 이루어, 비교적 균형을 이룬 부재를 제공한다. 브러시(110)는 서로 반대측의 양 단부(124, 126), 이들 단부(124, 126) 사이에서 연장하는 외면(114), 및 외면(114)과는 반대측에서 중공 보어(112)를 형성하는 내면(113)을 구비한다.
도 6 및 도 7은 브러시(110)에 이용될 수 있는 맨드릴(130)의 일례를 도시한다. 맨드릴(130)은 대체로 원통형 형상을 갖는다. 맨드릴(130)은 서로 반대측의 양 단부(172, 174), 이들 단부(172, 174) 사이에서 연장하는 외면(133), 및 외면(133)과는 반대측에서 중공 유체 채널(150)을 형성하는 내면(176)을 구비한다. 유체 채널(150)은 맨드릴(130)의 제1 단부(172)에서부터 단부(174)를 향해 연장하고, 맨드릴(130)에 의해 형성된 단부벽(175)에 의해 막힌 반대측 단부를 구비한다. 복수의 구멍(156)이 유체 채널(150)로부터 반경 방향 외측으로 유체 채널(150)과 외면(133) 사이에서 연장하여, 유체 채널(150)로부터 외면(133)으로 그리고 브러시(110)로 흐르게 한다. 그러한 유체는 기판/반도체(104)를 클리닝 및/또는 폴리싱하는 데에 이용될 수 있다. 그러한 유체의 적절한 예로를 산성 수, 알칼리성 수, 초순수를 포함할 수 있으며 그에 한정되진 않는다.
중공 보어(112)는 이미 형성된 맨드릴(130) 둘레에 브러시(110)를 사출 성형함으로써 맨드릴(130) 둘레에 형성될 수 있거나, 중공 보어(112)를 먼저 형성한 후에 브러시(110)를 맨드릴(130) 둘레에 배치할 수도 있다. 중공 보어(112)는 브러시(110)의 내면(113)에 의해 획정된다. 하나의 실시예에서, 당업계에 공지된 바와 같이, 내면(113)은 맨드릴(130)의 맞물림 부재(130)와 상보적으로 형성되어 그를 둘러싸는 맞물림 부재(116)에 의해 중단될(interrupted) 수 있다. 맞물림 부재(140) 둘레에 맞물림 부재(116)를 형성함으로써, 브러시(110)는 맨드릴(130)에 고정되게 끼워 맞춰져, 맨드릴(130)과 브러시(110) 간의 미끄러짐 및 이동을 방지한다.
맨드릴(130)의 외면(133)은 중공 보어(112) 내의 브러시(110)와 맞물린다. 브러시(110)는 바람직하게는 맨드릴(130)의 전체 길이를 따라 그 맨드릴(130)의 외면(133)을 덮으며, 그 길이는 맨드릴(130)의 단부(172, 174)들 사이의 거리로서 정해진다. 외면(133)은 브러시(110)의 중공 보어(112)를 획정하는 내면(113)에 고정된다. 브러시(110)는 맨드릴(130)이 맨드릴(130)의 길이를 따라 노출되지 않도록 맨드릴(130) 둘레에 형성될 수 있다. 도 3을 참조하면, 외면(114, 133)은 맨드릴(130)의 중앙 축선(a1)을 중심으로 배치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 하나의 실시예에서, 맨드릴(130)은 또한 회전 장치(102)와의 맞물림 및 연결을 위해 회전 맞물림 부재(160)를 포함한다. 회전 맞물림 부재(160)는 다른 장치에 연결하거나 체결하는 데에 이용될 수 있는 임의의 장치로서, 예를 들면, 맨드릴(130)과 일체형으로서 형성되고 회전 장치(102)에 체결될 수 있는 너트형 피스 또는 기타 다각형 피스 등의 것을 포함한다. 회전 장치(102)는 맨드릴(130)에 회전 운동을 야기할 수 있는, 전기 모터, 가스 모터 또는 엔진, 모터에 의해 구동되거나 수동으로 구동되는 크랭크샤프트, 및 자동 또는 수동으로 이동하는 풀리, 휘일, 기계 링크, 및/또는 기어의 임의의 조합 등의 임의의 장치를 포함한다. 회전 장치(102)는 맨드릴(130)을 회전 부재(102)와 맞물려 연결하도록 회전 맞물림 부재(160)와 연결되는 상보적 맞물림 부재를 구비한다.
도 3 내지 도 5에 기장 잘 도시한 바와 같이, 브러시(110)의 외면(114)은 그 사에 형성된 아르키메데스 나사산 형상을 구비하며, 그 나사산 형상은 브러시(110)의 단부(124)에서부터 단부(126)까지 연속적으로 연장한다. 아르키메데스 나사산 형상은 그 길이를 따라 다양한 피치로 형성될 수 있다. 아르키메데스 나사산 형상은 브러시(110)가 형성될 때에 성형될 수 있거나, 브러시(110)의 외면(106) 상에 기계 가공될 수 있다. 기계 가공되는 경우, 브러시(110)의 외면은 실린더로서 형성되며, 아르키메데스 나사산 형상이 그 외면(106) 내로 기계 가공될 수 있다.
도 8 내지 도 17을 참조하여 클리닝 시스템(100a)의 제2 실시예를 살펴본다. 클리닝 시스템(100a)은 중공 유체 채널(150a)을 갖는 대체로 원통형의 맨드릴(130a), 이 맨드릴(130a)과 맞물리는 적어도 하나의 브러시(110a), 및 맨드릴(130a)과 맞물리는 회전 장치(102)를 포함한다.
맨드릴(130a)은 서로 반대측의 양 단부(172a, 174a), 이들 단부(172a, 174a) 사이에서 연장하는 외면(133a), 및 이 외면(133a)과는 반대측에서 중공 유체 채널(150a)을 형성하는 내면(177a)을 구비한다. 유체 채널(150a)은 맨드릴(130a)의 단부(172a)에서부터 단부(174a)를 향해 연장하고, 맨드릴(130a)에 의해 형성된 단부벽(175a)에 의해 막힌 반대측 단부를 구비한다. 맨드릴(130a)은 사출 성형에 의해 형성될 수 있다. 맨드릴(130a)의 외면(133a)은 길이방향 중앙 축선(a1) 둘레에 형성되어, 브러시(110a)와 맨드릴(130a)이 중앙 축선(a1)을 중심으로 회전함에 따라 브러시(110a)와 맨드릴(130a)에 의해 생성되는 원심력이 약 ±20% 이하만큼 변화하도록 하는 식으로 중앙 축선(a1)을 중심으로 균형을 이루어, 비교적 균형을 이룬 부재를 제공한다. 맨드릴(130a)은 강성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면, 플라스틱, PET, PVC로 이루어질 수 있다.
맨드릴(130a)의 외면(133a)은 아르키메데스 나사산 형상을 취하는 적어도 하나의 연속한 홈(170a)을 포함하며, 이 홈은 맨드릴(130a)을 따라 연속적으로, 바람직하게는 단부(172a)에서 단부(174a)까지 연장한다. 아르키메데스 나사산 형상의 턴(turn)들은 맨드릴(130a)의 외면(133a)이 노출되도록 그 외면(133a)에 의해 서로 분리되어 있다. 바람직한 실시예에 도시한 바와 같이, 맨드릴(130a)은 4개의 아르키메데스 나사산 형상을 형성하는 4개의 홈(170a)을 구비하며, 각 홈(170a)은 맨드릴(130a)을 따라 연속적으로, 바람직하게는 단부(172a)에서부터 단부(174a)까지 연장하며, 맨드릴(130a)의 외면(133a)에 의해 서로 분리되어 있다. 하나보다 많은 아르키메데스 나사산 형상이 마련되는 경우, 그 아르키메데스 나사산 형상은 다양한 피치로 형성될 수 있다. 아르키메데스 나사산 형상은 맨드릴(130a)이 형성될 때에 성형될 수 있거나, 그 맨드릴(130a)의 외면(133a) 내로 기계 가공될 수 있다. 기계 기공되는 경우, 맨드릴(130a)의 외면(133a)은 실린더로서 형성되며, 그 홈은 외면(133a) 내로 기계 가공된다. 각 홈(170a)은 맨드릴(130a)에 형성되는 벽(178a)을 형성하도록 형성된다. 벽(178a)은 다양한 단면 형상을 취할 수 있다. 예를 들면, 벽(178a)의 단면 형상은 도 11에 도시한 바와 같이 아치형일 수 있으며, 도 14 및 도 16에 도시한 바와 같이 예를 들면 대체로 삼각형 형상 등의 비아치형 형상일 수도 있다.
도 11을 참조하면, 유체 채널 구멍(156a)이 벽(178a)과 중공 유체 채널(150a) 사이에 형성되어, 유체 채널(150a)로부터 맨드릴(130a)의 외면(133a)으로, 그리고 브러시(110a)로 흐르게 한다. 그러한 유체가 기판/반도체(104)를 클리닝 및/또는 폴리싱하는 데에 이용될 수 있다. 그러한 유체의 적절한 예로를 산성 수, 알칼리성 수, 초순수를 포함할 수 있으며 그에 한정되진 않는다.
하나의 실시예에서, 맨드릴(130a)은 또한 회전 장치(102)(도 3의 것과 유사함)와의 맞물림 및 연결을 위해 회전 맞물림 부재(160a)를 포함한다. 회전 맞물림 부재(160)a는 다른 장치에 연결하거나 체결하는 데에 이용될 수 있는 임의의 장치로서, 예를 들면, 맨드릴(130a)과 일체형으로서 형성되고 회전 장치(102)에 체결될 수 있는 너트형 피스 또는 기타 다각형 피스 등의 것을 포함한다. 회전 장치(102)는 맨드릴(130a)에 회전 운동을 야기할 수 있는, 전기 모터, 가스 모터 또는 엔진, 모터에 의해 구동되거나 수동으로 구동되는 크랭크샤프트, 및 자동 또는 수동으로 이동하는 풀리, 휘일, 기계 링크, 및/또는 기어의 임의의 조합 등의 임의의 장치를 포함한다. 회전 장치(102)는 맨드릴(130a)를 회전 부재(102)와 맞물려 연결하도록 회전 맞물림 부재(160a)와 연결되는 상보적 맞물림 부재를 구비한다.
브러시(110a)가 맨드릴(130a) 상에 형성된 각 홈(170a) 내에 맞물린다. 각 브러시(110a)는 폴리비닐 아세테이트(PVA) 포옴, 폴리우레탄 포옴, 기타 폴리머 포옴 또는 기판/반도체(104)의 표면(106)을 만족스럽게 클리닝 및/또는 폴리싱하도록 된 다른 흡착성 재료일 수 있다. 도시한 바와 같이, 각 브러시(110a)는 맨드릴(130a)의 홈(170a) 내에 부분적으로 안착되어 맨드릴(130a)의 외면(133a)으로부터 외측으로 부분적으로 연장하는 가늘고 긴 부재이다. 브러시(110a)는 홈(170a)을 채우도록 홈(170a) 내에 완전히 안착될 수 있거나, 브러시(110a)와 중앙 축선(a1)에 가장 근접한 홈(170a)의 부분 사이에 갭이 마련되도록 홈(170a) 내에 부분적으로 안착될 수도 있다. 브러시(110a)는 도 9 내지 도 12에 도시한 바와 같은 원형 형상, 또는 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같은 예를 들면 삼각형 등의 이에 한정되지 않는 비원형 형상, 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이 사다리꼴 형상, 타원형, 오각형, 팔각형 등의 다양한 단면을 가질 수 있다. 각 브러시(110a)의 외면(114a)은 맨드릴(130a)의 외면(133a)의 반경방향 외측에 있다. 각 브러시(110a)의 외면(114a)의 단면 형상은 예를 들면 도 9 내지 도 12에 도시한 바와 같은 곡면 형상, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같은 삼각형의 꼭짓점 형상, 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같은 대체로 평면 형상 등의 비롯하여 이에 한정되지 않는 각종 형상을 취할 수 있다. 각 브러시(110a)는 해당 홈(170a) 내에 안착되며, 각 홈(170a)은 그 내에 안착되는 브러시(110a)보다 약간 작아, 각 브러시(110a)가 바람직하게는 마찰 끼워맞춤(friction fit)에 의해 홈(170a) 내에 고정된다. 브러시(110a)를 홈(170a) 내에 고정시키는, 접착제 등의 다른 구조가 마련될 수도 있다. 홈(170a)이 그 내에 안착되는 해당 브러시(110a)보다 작기 때문에, 홈(170a)의 벽(178a)은 맨드릴(130a)과 브러시(110a) 간의 회전 및 축방향 이동을 방지하고 맨드릴(130a)과 브러시(110a) 간의 미끄러짐을 방지하도록 맞물림 부재를 형성한다. 따라서, 적어도 하나의 아르키메데스 나사산 형상이 브러시(110a)에 의해 형성된다.
맨드릴(130a) 상에 하나보다 많은 브러시(110a)가 형성되는 경우, 브러시(110a)에 의해 형성되는 아르키메데스 나사산 형상의 피치는 다양한 브러시(110a)들 간에 다를 수도 있다. 그 브러시(110a)가 마모되면, 맨드릴(130a)로부터 제거하여 교체할 수 있다.
작동시에, 브러시(110, 110a)는 맨드릴(130, 130a)에 부착된다. 브러시(110, 110a)가 그 상에 장착된 맨드릴(130, 130a)은 회전 맞물림 부재(160, 160a)를 회전 장치(102) 상의 맞물림 부재와 연결함으로써 회전 장치(102)에 연결된다. 그 후, 브러시(110, 110a)가 장착된 맨드릴(130, 130a)이 기판/반도체(104)의 표면(106)에 평행한 중앙 축선(a1)을 중심으로 회전 방향(α)으로 회전된다. 브러시(110, 110a)를 회전시키는 중에, 또는 브러시(110, 110a)를 회전시키기 전에, 브러시(110, 110a)가 기판/반도체(104)의 표면(106) 근방에 배치되어 그와 맞물린다. 도시한 바람직한 실시예에서, 브러시(110, 110a)와 맨드릴(130, 130a)은 양단부에서 지지되어, 단지 기판/반도체(104)의 표면(106)의 일부분과 그 직경에 걸쳐 접촉한다. 하나의 실시예에서, 브러시(110, 110a)는 단지 한쪽 단부에서만 지지될 수도 있다. 본 개시의 몇몇 실시예에서, 브러시(110, 110a)는 기판/반도체(104)의 표면(106)의 전체 직경보다 작은 부분에 걸쳐(즉, 기판/반도체(104)의 직경의 100% 미만에 걸쳐) 접촉한다. 본 개시의 다른 실시예에서, 브러시(110, 110a)와 맨드릴(130, 130a)은 기판/반도체(104)의 직경의 약 70% 미만에 걸쳐 접촉한다. 본 개시의 또 다른 실시예에서, 브러시(110, 110a)와 맨드릴(130, 130a)은 기판/반도체(104)의 직경의 약 60% 미만에 걸쳐 접촉한다. 본 개시의 또 다른 실시예에서, 브러시(110, 110a)와 맨드릴(130, 130a)은 기판/반도체(104)의 직경의 약 50%에 걸쳐 접촉한다.
도 8을 참조하면, 브러시(110, 110a)는 맨드릴(130, 130a)이 중앙 축선(a1)을 중심으로 배치된 상태에서 기판/반도체(104)와 맞물린다. 브러시(110, 110a)를 기판/반도체(104)와 맞물릴 시에, 브러시(110, 110a)는 제1 중앙 축선(a1)을 중심으로 제1 회전 방향(α)으로 회전하고, 기판/반도체(104)는 기판/반도체(104)의 중심을 통과해 형성된 제2 중앙 축선을 중심으로 제2 회전 반향(β)으로 회전한다. 제1 중앙 축선(a1)은 제2 중앙 축선과 반경방향으로 정렬되어 그와 교차한다. 표면(106) 상에서의 브러시(110, 110a)의 회전 운동을 표면(106)을 클리닝 및/또는 폴리싱하는 데에 도움을 준다. 하나의 실시예에서, 유체가 유체 채널(150, 150a)을 통해 구멍(156, 156a)을 지나 브러시(110, 110a) 내로 펌핑된다. 그 유체는 또한 기판/반도체(104)를 더욱 클리닝 및/또는 폴리싱하는 데에 도움을 준다. 제2 실시예에 있어서, 구멍(156a)은 브러시(110, 110a) 바로 아래에 마련되어, 유체가 브러시(110, 110a)로 보내지도록 보장한다.
각 실시예에서, 도 17에 도시한 바와 같이, 브러시(110, 110a)에 의해 형성되는 아르키메데스 나사산 형상은 기핀/반도체의 표면(106)으로부터 입자(12)를 체계적으로 이동시켜 제거하여, 궁극적으로 보다 효율적인 클리닝 프로세스를 제공한다. 기판/반도체의 표면(106) 상의 입자(12)는 브러시(110, 110a)의 외면(114, 114a)에 의해 모아지고, 그 브러시(110, 110a)의 길이를 따라 이동하여 브러시(110, 110a)로부터 배출된다. 결과적으로, 아르키메데스 나사산 형상은 종래 기술의 브러시에서의 종래의 돌기형 구조에 비해 기판/반도체(104)의 중심에서의 개선된 클리닝을 제공한다.
본 명세서에서 개시하는 브러시(110, 110a)는 임의의 사이즈 및 형상의 기판/반도체(104)를 클리닝 및/또는 폴리싱하도록 돌 수 있다는 점을 이해할 것이다. 게다가, 앞서 예시한 예들은 대체로 원통형 브러시(110) 또는 맨드릴(130, 130a)을 갖는 클리닝 시스템(100, 100a)을 설명하고 있지만, 그 브러시(110) 또는 맨드릴(130, 130a)은 원추 형상을 가질 수 있다(제2 실시예에서도 원추형 브러시(110a)가 얻어질 것이다).
요약서는 본 명세서의 독자가 기술적 개시의 성질을 신속하게 확인할 수 있게 하도록 제공된다. 그 요약서는 청구 범위의 보호 범위 및 의미를 해석하거나 제한하는 데에 이용되지 않을 거라는 조건 하에서 제출된 것이다. 게다가, 상기한 상세한 설명에서는 본 개시의 간소화를 위해 다양한 특징들이 다양한 실시예에서 함께 그룹으로 묶여 있다는 점을 이해할 것이다. 개시의 이러한 방법은 청구된 실시예들이 각 청구항에서 명백히 기술된 것보다 많은 특징을 요구하는 의도를 반영하는 것으로서 해석되어서는 안 될 것이다. 오히려, 후속한 청구 범위가 반영될 때, 본 발명의 대상은 단일의 개시한 실시예의 특징들 전부보다 적은 수로 이루어질 수 있다. 따라서, 후속한 청구 범위는 상세한 설명에 포함되며, 각 청구항은 별개로 청구되는 발명의 대상으로서 자립한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 당업자들에게 있어서는 다른 실시예 및 실시 형태가 본 발명의 범위 내에서 가능하다는 점은 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그 등가물을 제외하고는 제한되지 않을 것이다.

Claims (19)

  1. 기판을 클리닝하는 클리닝 장치로서:
    포옴(foam)으로 이루어진 브러시; 및
    외면, 및 이 외면에서 내측으로 연장하는 벽을 갖는 강성 맨드릴
    을 포함하며,
    상기 벽은 아르키메데스 나사산 형상(Archimedean screw thread form)을 형성하는 홈을 형성하며,
    상기 브러시는 비원형 단면을 갖고,
    상기 홈의 단면은 비아치형 형상을 가지며,
    상기 브러시는 상기 홈을 채우도록 상기 홈 내에 완전히 안착되며,
    상기 홈은 해당 홈 내에 안착되는 상기 브러시보다 작고,
    상기 브러시의 외면의 단면 형상은 삼각형의 꼭짓점 형상인 것인, 클리닝 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 브러시는 폴리비닐 아세테이트 포옴, 폴리우레탄 포옴 및 폴리머계 포옴 중 어느 하나로 이루어지는 것인 클리닝 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아르키메데스 나사산 형상은 상기 브러시의 제1 단부에서부터 상기 브러시의 반대측의 제2 단부까지 연장하는 것인 클리닝 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 맨드릴은 맨드릴의 단부로부터 맨드릴을 통과해 연장하는 통로와, 이 통로로부터 상기 홈의 벽까지 연장하는 복수의 구멍을 구비하는 것인 클리닝 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 브러시는 마찰 끼워맞춤(friction fit)에 의해 상기 홈 내에 맞물리는 것인 클리닝 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 브러시는 접착제에 의해 상기 홈 내에 맞물리는 것인 클리닝 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 브러시는 상기 브러시가 안착되는 홈의 단면보다 큰 단면을 갖는 것인 클리닝 장치.
  10. 기판을 클리닝하는 클리닝 장치로서:
    외면, 및 이 외면에서 내측으로 연장하는 복수의 벽을 구비하는 강성 맨드릴로서, 각각의 벽이 아르키메데스 나사산 형상을 형성하는 홈을 형성하는 것인, 강성 맨드릴; 및
    포옴으로 이루어진 복수의 브러시로서, 상기 복수의 브러시의 각 브러시는 해당 홈을 채우도록 해당 홈 내에 완전히 안착되는 것인, 복수의 브러시
    를 포함하며,
    상기 브러시는 비원형 단면을 갖고,
    상기 홈의 단면은 비아치형 형상을 가지며
    상기 홈은 해당 홈 내에 안착되는 상기 브러시보다 작고,
    상기 브러시의 외면의 단면 형상은 삼각형의 꼭짓점 형상인 것인 클리닝 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 맨드릴의 외면은 인접한 홈들 사이에서 노출되어 있는 것인 클리닝 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 홈들은 동일한 피치를 갖는 것인 클리닝 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 홈들은 상이한 피치를 갖는 것인 클리닝 장치.
  14. 기판을 클리닝하는 클리닝 장치로서:
    맨드릴과 맞물리고, 아르키메데스 나사산 형상을 취하며, 포옴으로 이루어지는 것인 브러시를 포함하며,
    상기 맨드릴은 서로 반대측의 양 단부와, 이들 사이에 획정되는 길이를 가지며, 상기 브러시는 상기 맨드릴이 맨드릴의 길이를 따라 노출되지 않도록 상기 맨드릴 둘레에 형성되며,
    상기 맨드릴은 그 외면에 맞물림 부재를 포함하고,
    상기 브러시는 상기 맨드릴의 맞물림 부재 둘레에 사출 성형함으로써 형성되는 것인 클리닝 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 포옴은 폴리비닐 알코올 포옴, 폴리우레탄 포옴 및 폴리머계 포옴 중 어느 하나로 이루어지는 것인 클리닝 장치.
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서, 상기 맨드릴은 그 외면에 홈을 형성하는 벽을 구비하며, 상기 홈은 아르키메데스 나사산 형상을 형성하며, 상기 브러시는 적어도 부분적으로 상기 홈 내에 안착되는 것인 클리닝 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 맨드릴은 맨드릴의 단부에서부터 맨드릴을 통과해 연장하는 통로와, 이 통로로부터 상기 홈의 벽까지 연장하는 복수의 구멍을 구비하는 것인 클리닝 장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 맨드릴은 맨드릴의 단부에서부터 맨드릴을 통과해 연장하는 통로와, 이 통로로부터 상기 맨드릴의 외면까지 연장하는 복수의 구멍을 구비하는 것인 클리닝 장치.
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