KR19980033003A - 세정 장치 - Google Patents

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KR19980033003A
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마에다시게루
가부시키가이샤에바라세사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 세정 장치는 반도체 웨이퍼 혹은 액정 표시 장치 등의 박판형 공작물을 세정하는데 사용된다. 세정 장치는 공작물을 지지하고 공작물을 자체의 회전축 둘레로 회전시키는 지지 기구, 및 공작물의 양 표면 중 적어도 하나와 미끄럼 접촉을 유지하는 세정 부재를 포함한다. 상기 지지 기구는 다수의 주축, 및 상기 주축의 상단부에 제공되고 상기 공작물의 원주 가장자리와 맞물리는 각각의 원주 가장자리를 구비한 회전가능한 유지부를 포함한다. 다수의 주축은 공작물 주위의 그룹으로 밀집되고, 주축의 인접한 2개의 그룹은 주축의 인접한 2개의 그룹 사이의 넓은 공간과, 상기 넓은 공간 내에 위치된 지지 기구로 공급 혹은 지지 기구로부터 제거되는 공작물이 지나가는 경로를 형성하도록 위치된다.

Description

세정 장치
본 발명은 반도체 웨이퍼, 유리 기판, 액정 표시장치 등 고도로 세정할 필요가 있는 공작물을 세정하는 세정 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 소자가 점점 고도로 집적됨에 따라, 반도체 기판 상의 회로 상호 접속이 점점 더 정밀해지고 이러한 회로 상호 접속 사이의 거리는 점점 더 좁아지고 있다. 반도체 기판이 가공될 때, 먼지 입자나 결정 돌출 입자 등이 가공되는 반도체 웨이퍼에 부착되는 경우가 있다. 만약 상호 접속 사이의 거리 보다 더 큰 입자가 반도체 기판 상에 존재하면, 상기 입자가 상기 반도체 기판 상의 상호 접속에 단락을 발생시킬 것이다. 따라서 반도체 기판 상에 있을 수 있는 바람직하지 않는 입자의 크기는 반도체 기판 상의 상호 접속 사이의 거리 보다 충분히 작아야한다. 이러한 문제점 및 필요성은 마스크, 액정 표시장치 등에 사용되는 유리 기판을 포함하는 다른 공작물의 가공에 대해서도 해당된다. 상기 언급한 요구를 충족시키기 위하여, 반도체 웨이퍼로부터 미세 입자 또는 미크론 이하의 입자를 제거하는 몇 가지 세정 과정이 실행되어 왔다.
예를 들면, 나이론이나 털 등으로 만들어진 브러시 또는 폴리비닐 알콜(PVA)로 만들어진 스폰지를 사용하여 반도체 표면을 연마하는 것이 실행되어 왔다. 이러한 공정은 연마 세정 공정이라 칭해진다. 더욱이 다른 방법도 있었는데, 이러한 세정 공정 중 하나는 초음파 진동 에너지를 가진 물을 반도체 표면에 공급하는 초음파 세정 공정이고, 상기 세정 과정 중 다른 하나는 케비테이션(cavitation)을 포함하는 고압의 물을 반도체 웨이퍼의 표면에 공급하는 케비테이션 제트 세정 공정이다. 또한, 상기 공정의 2개 또는 3개를 조합한 세정 공정도 공지되어 있다.
첨부된 도면 중 도 4는 반도체 웨이퍼를 세정하는 공지의 연마 세정 장치를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연마 세정 장치는 원형 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리를 지지하고 반도체 웨이퍼(W)를 회전시키는 다수의 수직 주축(1)(도 4에는 6개), 반도체 웨이퍼(W) 위에 배치되고 이 반도체 웨이퍼(W)를 가로지르거나 평행한 방향으로 직경방향으로 연장하는 브러시 암(2), 화살표(G)로 표시된 방향으로 브러시 암(2)을 수직으로 이동시키고 화살표(F)로 표시된 방향으로 브러시 암(2)을 자체의 축 둘레로 회전시키는 브러시 작동 기구(3), 및 이온화되지 않은 물(순수)과 같은 세정액을 세정될 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 공급하는 세정액 노즐(4)을 구비한다. 상기 브러시 암(2)은 전체의 원통형 표면 위에 브러시를 구비한다. 반도체 웨이퍼(W)는 원형 원주 가장자리의 일부를 절단함으로써 형성되는 방위 플랫(orientation flat)을 구비한다.
주축(1)은 반도체 웨이퍼(W) 원 주위에 실질적으로 동일한 간격으로 배치된다. 브러시 암(2)이 반도체 웨이퍼(W)의 전체 표면과 미끄럼 접촉을 하며 유지될 필요가 있기 때문에, 브러시 암(2)은 반도체 웨이퍼(W)의 최대 크기 또는 최대 직경 보다 큰 축 길이를 갖는다. 브러시 암(2)은 주축(1)을 물리적으로 간섭하지 않도록 배열된다.
반도체 웨이퍼(W)는 연마 세정 장치의 외부로부터 연마 세정 장치에 공급된다. 연마 세정 장치에 반도체 웨이퍼(W)를 공급하는 공정이 아래에 상세히 설명될 것이다.
주축(1)은 도 4에 도시된 위치로부터 떨어져 배치된다. 이러한 상태에서, 반도체 웨이퍼(W)는 브러시 암(2)의 세로축을 따라서 브러시 작동 기구(3)로부터 멀리 떨어진 직경 방향의 반대 위치로부터 주축(1) 위의 위치로 로봇 핸드(5)에 의하여 공급된다. 로봇 핸드(5)는 반도체 웨이퍼(W)를 지지하는 실질적으로 직각 형태의 유지부(5a) 및 반도체 웨이퍼(W)의 외주 가장자리와 맞물리는 유지부(5a)로부터 돌출하는 가이드부(5b, 5b)를 구비한다. 유지부(5a)의 폭은 인접한 주축(1) 사이의 공간보다 작게 설정된다. 로봇 핸드(5)의 후단부는 로봇(도시되지 않음)에 연결된다. 로봇 핸드는 반도체 웨이퍼(W)의 외주부를 주축의 유지부의 어깨부 위에 배치하기 위하여 하강되고, 주축(1)은 주축의 유지부에 의하여 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리를 지지하기 위하여 도 4에 도시된 위치로 내부로 이동된다. 그 후, 로봇 핸드는 더 하강되어 연마 세정 장치로부터 떨어져 뒤로 물러선다. 반도체 웨이퍼(W)가 공급되는 동안, 브러시 암(2)은 브러시 작동 기구(3)에 의해 주축(1)으로부터 떨어져 위쪽으로 후퇴한다.
그 후, 브러시 작동 기구(3)는 브러시 암(2)이 반도체 웨이퍼(W)와 접촉할 때까지 반도체 웨이퍼(W)를 향하여 브러시 암(2)이 하강하도록 동작한다. 세정액 노즐(4)로부터 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면으로 세정액이 공급되는 동안, 반도체 웨이퍼(W) 및 브러시 암(2)이 회전하여, 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면을 세정한다. 도 4에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면만이 세정되지만, 다른 브러시 암(2)이 반도체 웨이퍼(W) 아래에 제공되어 반도체 웨이퍼(W)의 상부 및 하부 표면을 동시에 세정하기도 한다.
주축(1)이 반도체 웨이퍼(W) 주위로 실질적으로 동일 간격으로 배치되기 때문에, 인접한 주축(1) 사이의 공간이 상대적으로 작게 된다. 로봇 핸드는 주축(1)에 거의 근접하게 이동되고, 브러시 암(2)은 주축(1)에 상대적으로 가까이 배치된다. 따라서, 주축(1), 로봇 핸드 및 브러시 암(2)은 로봇 핸드가 연마 세정 장치를 향하여 그리고 연마 세정 장치로부터 떨어져 이동할 때 서로 물리적으로 접촉하지 않도록 배치될 필요성이 있다.
부가적인 브러시 암이 주축들(1) 사이에 배치되어야만 하기 때문에 이 부가적인 브러시 암을 반도체 웨이퍼(W) 아래에 배치하는 것은 어렵다. 로봇 핸드가 주축(1) 사이를 이동할 필요성이 있는 한, 로봇 핸드가 연마 세정 장치를 향하여 그리고 연마 세정장치로부터 떨어져 이동할 수 있는 경로를 결정하는 것은 쉬운 일이 아니다. 로봇 핸드의 크기 및 경로를 설계할 때, 브러시 암(2)의 직경 및 위치와, 주축(1)의 직경은 로봇 핸드와 브러시 암(2) 및 주축(1)이 물리적으로 서로 접촉하지 않도록 유지되어야만 하기 때문에 많은 제한을 받는다.
더욱이, 주축(1)이 반도체 웨이퍼(W)의 원 주위에 실질적으로 동일한 간격으로 배치되기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)가 연마 세정 장치로 공급될 때, 주축의 유지부와 반도체 웨이퍼(W) 사이에 동일한 간극을 형성하도록 모든 주축이 배치되지 않는다. 더 명백히 하기 위하여, 도 5a에 도시된 바와 같은 종래의 연마 세정 장치에서는, 공급되는 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C) 주위로 60。 간격으로 모든 주축이 배치된다. 구동 기구에 의해 개별적으로 구동되는 6개의 주축(11)은 3개씩 2개의 그룹(11GR, 11GL)으로 분할되고, 주축(11)의 2개의 그룹(11GR, 11GL)은 중앙선(CL)을 따라 외부로 서로 반대 방향으로 이동되므로 모든 주축(11)이 반도체 웨이퍼(W)로부터 이격된다. 주축(11)의 각 그룹(11GR, 11GL)이 중앙선(CL)을 따라 거리(L) 만큼 이동되었다고 가정하면, 중앙선(CL) 상에 위치한 주축(11) 또한 공급될 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)으로부터 반경 방향으로 거리(L) 만큼 이동된다. 그러나, 중앙선(CL)으로부터 떨어져 배치된 서로 다른 2개의 주축(11)은 공급될 반도체 웨이퍼의 중심(C)으로부터 반경 방향으로 거리 Lcos60°= 0.5L 만큼 이동된다. 이 경우에 있어서, 거리(L)가 지나치게 크면, 로봇 핸드(H)에 의해 반도체 웨이퍼가 하강할 때 주축(11)의 어깨부가 반도체 웨이퍼(W)의 외주부를 수용하지 못한다. 따라서, 주축의 어깨부의 폭 내에서 거리(L)를 설정할 필요가 있다. 이는 반도체 웨이퍼를 주축에 적절하게 전달하기 위해서는 적절한 간극이 요구된다는 것을 의미한다. 그러나, 주축(11)의 유지부와 반도체 웨이퍼 사이의 적당한 간극이 중앙선(CL)으로부터 떨어져 배치된 주축(11)에 형성될 수 없기 때문에, 주축들 사이에 반도체 웨이퍼를 배치시킬 때, 반도체 웨이퍼의 원주 가장자리가 주축(11)의 상부에 접촉되는 경우가 종종 있다.
본 발명의 목적은 롤 브러시나 브러시 암과 같은 세정 부재의 설치를 용이하게 할 수 있고, 로봇 핸드를 세정 장치를 향하여 및 세정 장치로부터 떨어져 이동시키는 경로를 용이하게 확보하게 할 수 있으며, 비교적 아주 자유롭게 설계할 수 있는 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 주축들 사이에 반도체 웨이퍼를 위치시킬 때 주축의 유지부와 반도체 웨이퍼 사이에 충분한 간극을 형성하도록 이동된 다수의 주축을 포함하는 지지 기구를 구비한 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 박판형 공작물을 세정하는 장치는, 공작물을 지지하고 자체의 축 둘레로 공작물을 회전시키는 지지 기구; 상기 공작물의 양 표면 중 적어도 하나와 미끄럼 접촉을 유지하고 자체의 축 둘레로 회전가능한 세정 부재; 상기 공작물의 양 표면 중 적어도 하나에 세정액을 공급하는 노즐을 포함하고; 상기 지지 기구는 다수의 주축, 및 상기 주축의 상단부에 제공되고 상기 공작물의 원주 가장자리와 맞물리는 각각의 원주 가장자리를 구비한 회전가능한 유지부를 포함하고, 상기 다수의 주축은 공작물 주위의 그룹 내로 밀집되고, 상기 주축의 2개의 그룹은 상기 주축의 2개의 인접한 그룹 사이에 넓은 공간을 형성하기 위해 배치되고, 상기 지지 기구로 공급되거나 혹은 상기 지지 기구로부터 제거되는 공작물이 지나가는 경로가 상기 넓은 공간 내에 위치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공작물 및 세정 부재를 공급하는 로봇 핸드와 물리적으로 간섭을 일으키지 않도록 주축의 유지부를 가깝게 배치된 그룹들 내로 밀집시킨다. 따라서, 로봇 핸드, 세정 부재 및 주축의 유지부는 서로 간에 넓은 공간을 두고 배치될 수 있다. 결과적으로, 세정 부재를 용이하게 설치할 수 있으며 로봇 핸드를 원하는 경로를 따라 용이하게 이동시킬 수 있다. 더욱이, 로봇 핸드의 크기 및 경로, 세정 부재의 직경 및 위치, 그리고 주축의 유지부의 직경을 훨씬 더 자유롭게 설계할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징으로서, 공작물은 사실상 원형이며, 주축의 그룹은 3개 이상의 주축으로 이루어진 2개의 그룹을 포함하고, 주축의 각 그룹이 공작물의 중심으로부터 반경 방향으로 거리(L) 만큼 떨어진 곳에서 전체 그룹으로 배치될 때, 각 그룹 내의 모든 주축은 공작물의 중심으로부터 반경 방향으로 0.7L 이상의 거리를 두고 배치된다.
상기 구성에 의해, 공작물을 지지하기 이전에 주축 사이에 공작물을 위치결정할 때, 주축의 유지부 모두와 공작물 사이에 충분한 간극 형성되므로 주축의 상부에 공작물의 원주 가장자리가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 상기 목적 및 다른 목적, 특징 및 장점은 예를 통해 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제2세정 공정에 사용되는 세정 장치의 분해사시도,
도 2는 본 발명에 다른 제3세정 장치에 사용되는 세정 장치의 평면도,
도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도,
도 4는 종래 세정 장치의 분해사시도,
도 5a 및 도 5b는 반도체 웨이퍼와 주축의 유지부 사이의 관계를 도시하는 평면도,
도 6은 주축의 구동 기구를 도시하는 개략도.
본 발명의 이론은 폴리싱 장치에 의해 폴리싱 처리된 반도체 웨이퍼를 세정하는 세정 장치에 적용될 경우에 특히 유용하다.
폴리싱 공정에서, 반도체 웨이퍼(W)는 연마 입자를 함유한 연마액이 반도체 웨이퍼(W) 상으로 공급되는 동안 폴리싱 처리된다. 따라서, 폴리싱 처리된 반도체 웨이퍼(W)는 연마액에 함유된 표면 연마 입자와 반도체 웨이퍼의 탈락 입자를 운반한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼가 8인치(200mm)의 직경을 가질 경우, 이는 폴리싱처리 이 후 1㎛ 혹은 그 이상의 직경을 갖는 수십만 개의 입자를 운반한다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 폴리싱 처리된 표면은 다수의 세정 공정에 의해 세정된다.
제1세정 공정에 따르면, 폴리싱 처리된 반도체 웨이퍼(W)는 세정 장치(도시되지 않음)에 의해 수평으로 유지되고, 초순수(ultrapure water) 같은 세정액이 노즐로부터 반도체 웨이퍼(W)의 양 표면으로 공급되어 반도체 웨이퍼(W)의 양 표면으로부터 연마 입자나 탈락 입자를 씻어 낸다. 이와 동시에, 반도체 웨이퍼(W)는 자체의 축 둘레로 회전된다. 고압의 초순수가 노즐로부터 반도체 웨이퍼(W)의 양 표면으로 분사된다. 대안적으로, 내부에 케비테이션을 함유한 초순수가 반도체 웨이퍼(W)의 양 표면으로 분사되고, 또는 초음파 진동 에너지가 공급된 초순수가 반도체 웨이퍼(W)의 양 표면으로 분사된다. 상기 물 분사 방법의 조합이 또한 사용되기도 한다.
제2세정 공정에 따르면, 도 1에 도시된 브러시 세정 장치가 반도체 웨이퍼(W)를 세정하는데 사용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 브러시 세정 장치는 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리를 지지하고 반도체 웨이퍼(W)를 자체의 축 둘레로 회전시키는 6개의 주축(11), 반도체 웨이퍼(W)의 아래로 한 방향으로 직경방향으로 연장하고 그 전체 원통형 표면 상에 다수의 돌출부를 갖는 롤 브러시, 및 화살표(G1)에 표시된 방향으로 브러시 암(12)을 수직으로 이동시키고 화살표(F1)에 표시된 방향으로 브러시 암을 자체의 축 둘레로 회전시키는 브러시 작동 기구(13)를 포함한다. 상기 브러시 세정 장치는 초순수 같은 세정액을 반도체 웨이퍼(W)의 상부 및 하부 표면으로 공급하는 한 쌍의 세정액 노즐을 더욱 포함한다. 상기 브러시 암(12)은 PVA 등으로 만들어진다. 도시된 세정액 노즐(14)은 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면과 면하고, 도시되지 않은 세정액 노즐(14)은 반도체 웨이퍼(W)의 하부 표면과 면한다. 상기 반도체 웨이퍼(W)는 그 원형 원주 가장자리의 일부를 절단하여 형성되는 방위 플랫을 구비한다.
각각의 주축(11)은 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리와 맞물림가능한 원주 가장자리를 갖는 상부면 상의 유지부(11a)를 구비한다. 상기 주축(11)은 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리를 따르는 원 상에 배치되고, 각기 3개의 주축(11)을 포함하는 2개의 그룹(11GR, 11GL) 안으로 밀집된다. 주축(11)의 상기 2개의 그룹은 브러시 암(12)의 양측에서 서로가 직경방향으로 반대 위치에 있도록 배치된다. 넓은 공간(S)이 주축(11)의 2개의 그룹(11GR, 11GL) 사이에 형성된다. 각 그룹 내의 인접한 2개의 그룹(11GR, 11GL)은 그들 사이에 좁은 공간을 갖는다. 상기 브러시 암(12)이 반도체 웨이퍼(W)의 전체 표면과 미끄럼 접촉을 유지할 필요가 있기 때문에, 상기 브러시 암(12)은 반도체 웨이퍼(W)의 최대 크기 혹은 최대 직경 보다 큰 축길이를 갖는다. 각 주축(11)의 유지부(11a)의 2개의 그룹은 브러시 암(12)을 물리적으로 간섭하지 않고 그리고 반도체 웨이퍼(W)의 중심축에 대하여 사실상 동일하도록 배치된다.
유지부(11a)는 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리에 대하여 가압되고, 반도체 웨이퍼(W)를 자체의 축 둘레로 회전시키기 위해 자체의 축 둘레를 회전한다. 6개 중 2개의 유지부(11a)가 반도체 웨이퍼(W)로 회전력을 공급하기 위해 정방향으로 회전되고, 남은 4개의 유지부(11a)는 회전하는 반도체 웨이퍼(W)를 지지하는 베이링으로써 공회전 된다.
세정 유닛(30)은 반도체 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 외부에 배치된 수직 샤프트(31) 상에서 지지되는 수평 암(32), 및 반도체 웨이퍼(W) 위의 수평 암(32)의 선단부 상에 배치된 스폰지 홀더(33)를 구비한다. 상기 샤프트(31)는 수직으로 이동가능하고, 이 샤프트(31) 상에서 지지되는 상기 암(32)은 샤프트(31)에 일치하여 수직으로 이동가능하고 샤프트(31)가 자체의 축 둘레로 회전될 때 화살표(B)에 표시된 방향으로 회전 이동가능하다. 스폰지(34)는 스폰지 홀더(33) 상에 유지되고 반도체 웨이퍼(W)를 향해 아래로 면한다. 스폰지(34)는 스폰지 홀더(33)가 자체의 축 둘레를 회전할 때 화살표(D)에 표시된 방향으로 자체의 축 둘레로 회전가능하다. 세정 컵(도시되지 않음)이 주축(11)의 2개의 그룹 중 하나에 인접하여 제공된다. 연마 세정이 수행되지 않을 때, 스폰지(34)를 지지하는 스폰지 홀더(32)는 순수가 공급될 수 있는 세정 컵 안에 배치되므로, 순수에 의해 스폰지(34)를 세정한다.
반도체 웨이퍼(W)는 세정 장치의 외부로부터 세정 장치로 공급된다.
반도체 웨이퍼(W)를 세정 장치로 공급하는 공정이 아래에 설명된다.
스폰지 홀더(33)와 스폰지(34)가 세정 컵 내에서 유지되고, 브러시 암(12)이 브러시 작동 기구(13)에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 아랫방향으로 후퇴되고, 주축(11)의 2개의 그룹(11GR, 11GL)이 도 1에 도시된 위치로부터 서로가 떨어지도록 직선으로 이격된다. 이러한 상태에서, 반도체 웨이퍼(W)는 로봇 핸드에 의해 브러시 작동 기구(13)로부터 멀리 떨어진 직경 반대 위치로부터 브러시 암(12)의 세로축을 따라 주축(11) 위의 위치로 공급된다. 다음으로 로봇 핸드는 주축(11)의 유지부(11a)의 어깨부(11s)(도 2 및 도 3 참조) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 외주부를 배치하도록 하강되고, 주축(11)의 2개의 그룹(11GR, 11GL)은 주축의 유지부(11a)가 로봇 핸드에 의해 하강되는 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리를 지지하도록 하기 위해 도 1에 도시된 위치로 직선으로 내부로 이동된다. 이 후 로봇 핸드는 세정 장치로부터 떨어져서 뒤로 이동된다.
다음으로, 샤프트(31)는 세정 컵으로부터 스폰지 홀더(33)를 상승시키도록 상승되어, 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면 위로 배치되는 스폰지(34)를 스폰지 홀더(33)가 지지할 때까지 암(32)을 회전시키도록 회전된다.
반도체 웨이퍼(W)가 유지부(11a)에 의해 회전되는 동안, 샤프트(31)는 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면에 대하여 스폰지(34)를 가압하도록 하강된다. 브러시 작동 기구(13)는 브러시 암(12)이 반도체 웨이퍼(W)의 하부 표면과 접촉을 하게 될 때까지 반도체 웨이퍼(W)를 향하여 브러시 암(12)을 상승시키고, 이 후 브러시 암(12)은 자체의 축 둘레로 회전된다. 따라서, 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면이 스폰지(34)에 의해 문질러지고, 반도체 웨이퍼(W)아 하부 표면은 브러시 암(12)에 의해 문질러진다. 암(32)은 화살표(B)에 표시된 방향으로 축(31) 둘레로 회전 이동되어 스폰지(34)가 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면을 문지르게 한다. 반도체 웨이퍼(W)가 세정되는 동안, 새정액은 세정액 노즐(14)로부터 반도체 웨이퍼(W)의 상부 및 하부 표면으로 분사된다.
세정 장치는 세정액이 산란되는 것을 방지하기 위해 고리형 커버가 제공된다.
반도체 웨이퍼(W)가 세정된 이 후, 세정 유닛(30)은 동작을 중단하고, 스폰지(34)와 브러시 암(12)은 반도체 웨이퍼(W)의 각 표면으로부터 떨어져서 후퇴된다. 상부에 스폰지(34)가 장착된 스폰지 홀더(33)는 세정 컵 내에 배치된다. 로봇 핸드는 상술된 경로를 따라 반도체 웨이퍼(W)를 향하여 이동된다. 주축(11)의 2개의 그룹(11GR, 11GL)은 서로가 떨어지는 방향으로 이동된다. 로봇 핸드는 반도체 웨이퍼(W)를 지지하고, 세정 장치로부터 떨어져서 제3세정 공정으로 반도체 웨이퍼(W)를 운반한다.
제3세정 공정에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 브러시 세정 장치는 반도체 웨이퍼(W)를 세정하는데 사용된다. 도 2 및 도 3에 도시된 브러시 세정 장치는 반도체 웨이퍼(W)의 상부 및 하부 표면이 한 쌍의 동일한 브러시 암(12)에 의해 세정된다는 점에서 도 1에 도시된 브러시 세정 장치와는 다르다. 도 1에 도시된 것과 동일한 도 2 및 도 3에 도시된 이러한 부분은 동일한 참조 번호로 지시된다. 반도체 웨이퍼(W)가 로봇 핸드(15)에 의해 도 2에 도시된 브러시 세정 장치로 공급될 때, 브러시 암(12)은 반도체 웨이퍼(W)로부터 떨어지는 방향으로 이동된다. 로봇 핸드(15)는 반도체 웨이퍼(W)를 지지하는 직각형의 지지부(15a), 및 반도체 웨이퍼(W)의 원주 가장자리와 맞물리도록 지지부(15a)로부터 돌출된 가이드부(15b, 15b)를 구비한다. 지지부(15a)의 폭은 주축(11)의 2개의 그룹(11GR, 11GL) 사이의 공간(S) 보다 작게 설정된다. 로봇 핸드(15)의 후단부는 로봇(도시되지 않음)에 연결된다. 반도체 웨이퍼(W)가 도 3에 도시된 바와 같이 주축(11)의 유지부(11a)에 의해 유지될 때, 브러시 암(12)은 반도체 웨이퍼(W)의 상부 및 하부 표면과 각각 접촉을 하게 된다. 브러시 암(12)은 자체의 축 둘레를 회전하고, 반도체 웨이퍼(W)도 또한 자체의 축 둘레를 회전한다. 초순수와 같은 세정액이 세정액 노즐(도 2 및 도 3에는 도시되지 않음)로부터 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로 공급되는 동안, 반도체 웨이퍼(W)의 상부 및 하부 표면이 각각의 브러시 암(12)에 의해 세정된다. 다음으로, 반도체 웨이퍼는 제4 및 제5세정 공정(아래에 설명됨)에서 세정될 것이다.
각각의 브러시 암(12)이 아래에 설명된다. 브러시 암(12)은 원통형 표면 상에 배치되고 브러시 암(12)의 세로로 소정 피치(P) 만큼 이격된 다수의 돌출부(12a)를 구비한다. 돌출부(12a)의 열은 브러시 암(12)의 주위로 주어진 피치로 원주 방향으로 이격된다. 브러시 암(12)의 원주 방향으로 인접한 돌출부(12a)는 브러시 암(12)의 세로 방향으로 피치(P)의 절반 거리(P/2) 만큼 서로 이격된다. 브러시 암(12)이 자체의 회전축 둘레로 회전될 때, 돌출부(12a)의 제1열은 반도체 웨이퍼(W)를 문지른다. 돌출부(12a)의 제1열에 의해 문질러진 반도체 웨이퍼(W)의 표면적은 돌출부(12a)의 제1열에 인접한 돌출부(12a)의 제2열에 의해 문질러진다. 반도체 웨이퍼(W)가 연속하는 돌출부(12a)의 열에 의해 문질러짐에 따라, 전체 표면이 돌출부(12a)에 의해 문질러진다. 결과적으로, 반도체 웨이퍼(W)는 브러시 암(12)에 의해 효율적으로 세정된다.
제4 및 제5세정 공정이 아래에 설명된다. 제4세정 공정에서, 반도체 웨이퍼(W)는 반도체 웨이퍼(W) 아래에 브러시 암(12)이 없다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 세정 장치와 유사한 세정 장치(도시되지 않음)에 의해 세정되므로, 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면만이 세정된다.
제5세정 공정에서, 반도체 웨이퍼(W)는 반도체 웨이퍼(W) 아래에 브러시 암(12)과 세정 유닛(30)이 없다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 세정 장치와 유사한 세정 장치(도시되지 않음)에 의해 세정된다. 제5세정 공정에 따르면, 제1세정 공정에 사용된 세정액과 동일한 초순수와 같은 세정액이 회전하는 반도체 웨이퍼(W)의 상부 표면에 공급되어 세정된다.
제4 및 제5세정 공정에서 세정된 이 후, 반도체 웨이퍼(W)는 표면에 남아있는 액체를 원심력에 의해 제거하기 위해 건조 장치(도시되지 않음)에 의해 유지되어 회전된다. 따라서 세정된 반도체 웨이퍼(W)가 건조된다.
다음으로, 본 발명의 주축(11)과 반도체 웨이퍼(W) 사이의 관계가 도 5b를 참조하여 아래에 설명될 것이다.
상술된 바와 같이 본 발명에서는, 6개의 주축(11)은 구동 기구에 의해 개별적으로 구동되는 3개의 주축(11)을 각각 포함하는 2개의 그룹(11GR, 11GL)으로 분할되고, 주축(11)의 2개의 그룹(11GR, 11GL)은 중앙선(CL)을 따라 반대 방향으로 외부로 이동되므로 모든 주축(11)은 반도체 웨이퍼(W)로부터 이격된다. 각 그룹(11GR, 11GL) 내의 중앙 주축(11)은 중앙선(CL) 상에 위치되고 각 그룹(11GR, 11GL) 내의 다른 주축(11)은 중앙선(CL)으로부터 36°의 각도로 떨어져 위치된다. 주축(11)의 각 그룹(11GR, 11GL)이 거리(L) 만큼 중앙선(CL)을 따라 떨어졌다고 가정하면, 중앙선(CL) 상에 위치된 주축은 공급될 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)으로부터 반경 방향으로 거리(L) 만큼 떨어진다. 그러나, 중앙선(CL)으로부터 떨어져서 위치된 다른 2개의 주축(11)은 공급될 반도체 웨이퍼(W)의 중심(C)으로부터 반경방향으로 L*COS36°= 0.81L 의 거리만큼 이동된다. 따라서, 주축의 어깨부의 폭 사이가 거리(L)로 유지되는 동안, 주축(11)의 유지부(11a)와 반도체 웨이퍼(W) 사이에 적당한 간극이 주축들 사이에 반도체 웨이퍼를 위치선정할 때 중앙선(CL)으로부터 떨어져서 위치되는 주축(11)에 형성된다.
본 발명에서, 인접한 주축(11) 사이의 피치(Y)는 방위 플랫 즉, 현(chord)의 길이 보다 크게 설정되므로, 방위 플랫은 주축(11)의 2개의 유지부(11a)와 동시에 접촉을 하지 않게 된다. 상기 예에서, 8인치(200mm) 직경의 반도체 웨이퍼 내의 방위 플랫의 길이가 57.5mm이기 때문에, 인접한 주축(11) 사이의 피치(Y)는 61.7mm가 된다.
본 발명에 의한 실험에 따르면, 주축(11)의 그룹은 3개의 주축(11)의 그룹 보다 작지 않은 2개의 그룹을 포함하는 것이 바람직하다는 것이 밝혀졌고, 주축의 2개의 그룹 각각이 반도체 웨이퍼(W)의 중앙(C)으로부터 반경 방향으로 전체 그룹으로서 거리(L) 만큼 이동되고, 각 그룹 내의 모든 주축(11)은 0.7L 보다 작지 않은 거리로 이동된다. 3개의 주축(11)을 포함하는 주축(11)의 2개의 그룹의 각각의 경우에 있어서, 각각의 그룹(11GR, 11GL) 내의 중앙 주축(11)이 중앙선(CL) 상에 배치되고, 각각의 그룹(11GR, 11GL) 내의 다른 2개의 주축(11)이 45°보다 작은 각도로 배치되는 것이 바람직하다.
도 6은 주축(11)의 그룹을 수평방향으로 이동시키는 이동 기구를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 주축(11)의 그룹(11GR)은 공기 실린더(20)에 의해 이동되고, 주축(11)의 그룹(11GL)은 스토퍼(23)에 의해 정지된다. 공기 실린더(20)의 가압력은 공기 실린더(21)의 가압력 보다 작다.
상기 구조에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 주축(11)의 유지부(11a)에 의해 유지될 때, 그룹(11GL) 내의 유지부(11a)는 스토퍼(23)에 의해 소정 위치에 고정되고, 그룹(11GR) 내의 유지부(11a)는 반도체 웨이퍼(W)의 수평 이동을 다소 따르므로, 그룹(11GR) 내의 유지부(11a)는 그룹(11GR) 내의 유지부(11a)에 대하여 적절한 가압력으로 반도체 웨이퍼(W)를 가압한다. 이러한 이동 기구의 특정 구조는 소정 간극을 갖는 반도체 웨이퍼(W)가 세정 중에 주축(11)의 유지부(11a)에 의해 유지될 수 있게 한다.
본 발명이 반도체 웨이퍼의 세정에 적용되는 것이 설명되었지만, 본 발명의 이론은 유리 기판 혹은 LCD(액정 표시장치)의 세정에도 적용될 수 있다. 도 1 내지 도 3에서, 반도체 웨이퍼(W)가 브러시 암 혹은 브러시(12)의 세로 방향으로 평행한 방향으로 세정 장치로 공급된다. 그러나, 반도체 웨이퍼(W)는 브러시 암 혹은 암(12)의 세로 방향으로 원하는 각도로 기울어져 세정 장치로 공급될 수도 있다. 이러한 경우, 주축(11)의 유지부(11a)는 반도체 웨이퍼(W)의 공급 방향 및 브러시 암 혹은 암(12)의 세로 방향으로 물리적인 간섭을 받지 않도록 위치될 수도 있다. 더욱이, 세정액으로써, 수용성 암모니아 혹은 불화수소산이 순수 혹은 초순수 대신에 사용될 수 있다.
상술된 실시예에서, 세정 부재는 평평한 공작물의 양 표면 혹은 상부 표면과 미끄럼 접촉을 유지한다. 그러나, 세정 부재는 평평한 공작물의 하부 표면과만 미끄럼 접촉을 유지할 수도 있다. 상기 세정 부재는 평평한 공작물의 상부 및 하부 표면 중 적어도 하나와 미끄럼 접촉을 유지할 수 있고, 세정액 노즐이 평평한 공작물의 상부 및 하부 표면 중 적어도 하나에 세정액을 공급할 수 있다.
도 1에서, 주축의 모든 유지부(11a)는 유지부가 베어링으로 기능하지 않고도 반도체 웨이퍼(W)에 회전력을 공급하도록 정방향으로 구동된다. 상술된 실시예에서 반도체 웨이퍼(W)에 회전력을 공급하기 위해 6개 중 2개의 유지부(11a)가 정방향으로 회전되지만, 하나 혹은 3개 혹은 그이상의 유지부(11a)가 반도체 웨이퍼(W)에 회전력을 공급하도록 정방향으로 구동될 수도 있다. 더욱이, 유지부(11a)의 개수는 6개로 한정되지 않고, 변경될 수도 있다.
도시된 장치에 의해, 주축(11)은 로봇 핸드와 브러시 암 혹은 암(12)에 물리적으로 간섭받지 않도록 하기 위해 가깝게 위치된 2개의 그룹 내로 밀집되고, 따라서 로봇 핸드, 브러시 암 혹은 암(12), 및 유지부(11a)를 구비한 주축(11)은 서로가 넓게 떨어져서 위치될 수 있다. 결과적으로, 브러시 암 혹은 브러시(12)가 용이하게 설치될 수 있고 로봇 핸드가 원하는 경로를 따라 용이하게 이동될 수 있다. 더욱이, 로봇 핸드의 크기와 경로, 브러시 암 혹은 브러시(12)의 크기와 위치, 및 유지부(11a)의 크기는 아주 자유롭게 설계될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 상세하게 설명되었지만, 다양한 변경과 수정이 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (7)

  1. 박판형 공작물을 세정하는 장치에 있어서,
    공작물을 지지하고 자체의 축 둘레로 공작물을 회전시키는 지지 기구;
    상기 공작물의 양 표면 중 적어도 하나와 미끄럼 접촉을 유지하고, 자체의 축 둘레로 회전가능한 세정 부재; 및
    상기 공작물의 양 표면 중 적어도 하나에 세정액을 공급하는 노즐을 포함하고,
    상기 지지 기구는 다수의 주축, 및 상기 주축의 상단부에 제공되고 상기 공작물의 원주 가장자리와 맞물리는 각각의 원주 가장자리를 구비한 다수의 회전가능한 유지부를 포함하고, 상기 다수의 주축은 공작물 주위의 그룹 내로 밀집되고, 상기 주축 중 인접한 2개의 그룹은 그룹 사이에 넓은 공간을 형성하도록 배치되고, 상기 지지 기구로 공급되거나 혹은 상기 지지 기구로부터 제거되는 공작물이 지나가는 경로가 상기 넓은 공간 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공작물은 실질적으로 원형이며, 상기 주축 그룹은 3개 이상의 주축 중 2개의 그룹을 포함하고, 상기 주축의 상기 2개의 그룹 각각이 상기 공작물의 중앙으로부터 반경 방향으로 거리(L) 만큼 전체적인 그룹으로서 떨어지는 경우, 상기 각 그룹의 상기 모든 주축은 상기 공작물의 상기 중앙으로부터 0.7L 보다 작지 않은 거리 만큼 상기 반경 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 세정 부재는 공작물의 직경 방향으로 가로질러 연장하고 또한 공작물에 평행한 롤 브러시를 포함하고, 상기 주축의 상기 그룹은 상기 롤 브러시를 물리적으로 간섭 하지 않도록 배치되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공작물은 실질적으로 원형이며, 상기 주축의 상기 유지부는 공작물의 원주 가장자리를 따라 원 위에 배치되고, 상기 롤 브러시는 상기 경로를 따라 연장하고, 상기 주축의 상기 그룹은 상기 롤 브러시를 물리적으로 간섭하지 않도록 상기 공작물의 회전축에 대하여 사실상 대칭적으로 배치되는 상기 주축의 2개의 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 주축을 바깥쪽으로 이동시키고, 상기 주축의 상기 유지부 위의 위치로 이동시키고, 상기 유지부의 어깨부 위로 공작물의 외주부를 배치하도록 공작물을 하강시키고, 상기 유지부가 공작물의 원주 가장자리와 맞물리도록 상기 주축을 안쪽으로 이동시킴으로써, 공작물이 상기 지지 기구에 공급되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 주축을 공작물로부터 떨어지도록 바깥쪽으로 이동시키고 이 공작물을 들어올림으로써 공작물이 상기 지지 기구로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 주축의 상기 2개의 그룹은 각각의 이동 기구에 의해 이동되고, 이들 중 하나는 다른 것 보다 작은 가압력을 가하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
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