KR20010054422A - 크리닝 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 혹은 액정 디스플레이 기판같은 작업대상물을 크리닝하기 위한 장치에 관한 것이다. 작업대상물을 크리닝하기 위한 본 발명의 크리닝 장치는 상기 작업대상물을 홀딩하기 위한 홀딩 유닛, 상기 작업대상물에 상대적으로 이동가능한 크리닝 유닛, 상기 크리닝 유닛에 설치되어 상기 작업대상물을 스크러빙하기 위한 브러쉬 그리고 상기 크리닝 유닛에 설치되어 상기 작업대상물에 초순수를 분사하기 위한 세정액 분사 부재를 구비한다. 이와 같은 본 발명의 크리닝 장치에 의하면, 상기 브러쉬와 상기 세정액 분사 부재가 하나의 크리닝 유닛에 설치되어 있으므로, 크리닝 장치의 공간 이용을 효율적으로 할 수 있고 동시에 장치의 설치 비용 역시 감소된다. 또한, 상기 브러쉬와 상기 세정액 분사 부재가 하나의 크리닝 유닛에서 동작하므로 공정의 진행 속도 역시 빨라진다.

Description

크리닝 장치{CLEANING APPARATUS}
본 발명은 크리닝 장치(cleaning apparatus)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)나 액정 디스플레이 기판(liquid crystaldisplay substrate)과 같은 작업대상물을 크리닝하기 위한 장치에 관한 것이다.
제조 과정에서 예를 들어 VLSI같은 초고집적 반도체 디바이스는 표면이 극도록 청결해야 하는 경우가 필요하다. 이런 이유로 상기 반도체 디바이스의 표면은 항상 제조 공정상의 전후에 크리닝을 하게 된다. 특별히, 포토리소그래픽 공정(photolithographic process)에서는 상기 반도체 웨이퍼 표면에 높은 수준의 크리닝이 요구된다.
일반적으로, 반도체 디바이스 표면의 크리닝은 Jpn. Pat. Appln. KOKAI Publication NO. 57-102024에 개시된 스크러브 크리닝 장치(scrub cleaning apparatus)에 의해 많이 이루어진다. 상기 스크러브 크리닝 장치에서, 회전식 브러쉬(rotary brush)와 같은 크리닝 몸체는 크리닝하고자 하는 대상물의 표면와 접촉하게 된다. 그리고 일정 압력을 가지고 회전하면서 반도체 디바이스 표면에 부착된 이물질들을 제거한다. 이러한 기술은 Mackawa et al.에 의한 U. S. Pat. No. 5,860,181에도 개시되어 있다.
이런 회전식 브러쉬에 의한 크리닝 동작이 끝나면 일반적으로 초순수를 이용한 세정 작업이 이어진다. 그러므로 크리닝 공정은 일반적으로 브러쉬를 이용한 이물질 제거 작업 그리고 연속해서 초순수를 이용한 세정 작업이 이루어진다. 일반적으로는 회전식 브러쉬를 동작하는 크리닝 유닛과 초순수를 분사하는 크리닝 유닛이 분리되어 설치되는 경우가 많다. 이 경우에는 서로 다른 크리닝 유닛이 각각 시스템상에서 다른 공간을 차지하여 구동하게 되므로 설치 공간이 많이 필요하고 장치 구성상의 비용도 많이 발생하는 단점이 발생하게 된다. 또한 서로 다른 크리닝 유닛이 동작하게 되므로 연속적으로 공정이 진행되지 못하고 한 작업이 끝나고 다른 크리닝 유닛이 이동하게 되어 작업이 진행하게 되므로 공정의 진행 시간이 많이 소요되는 단점이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 크리닝 유닛을 이용하여 표면 이물질제거와 세정이 연속적으로 실행가능한 새로운 형태의 크리닝 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 크리닝 장치를 설명하기 위한 도면; 및
도 2는 도 1에 도시된 크리닝 장치를 측면에서 본 경우를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 크리닝 장치 110 : 반도체 웨이퍼
120 : 브러쉬 130 : 세정액 분사 부재
140 : 척 150 : 크리닝 유닛
160 : 암 170 : 바디
180 : 브러쉬 회전 모터 190 : 바디 회전 모터
200 : 업-다운 모터 210 : 제어부
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 작업대상물을 크리닝하기 위한 장치는 상기 작업대상물을 홀딩하기 위한 홀딩 유닛, 상기 작업대상물에 상대적으로 이동가능한 크리닝 유닛, 상기 크리닝 유닛에 설치되어 상기 작업대상물을 스크러빙하기 위한 브러쉬 그리고 상기 크리닝 유닛에 설치되어 상기 작업대상물에 초순수를 분사하기 위한 세정액 분사 부재를 구비한다.
이와 같은 본 발명의 크리닝 장치에 의하면, 상기 세정액 분사 부재는 상기 브러쉬가 작업대상물을 스크러빙한 후에 상기 브러쉬의 작업 위치보다 일정 높이로 상승하여 상기 작업대상물에 초순수를 분사한다.
이와 같은 본 발명의 크리닝 장치에 의하면, 상기 브러쉬와 상기 세정액 분사 부재가 하나의 크리닝 유닛에 설치되어 있으므로, 크리닝 장치의 공간 이용을 효율적으로 할 수 있고 동시에 장치의 설치 비용 역시 감소된다. 또한, 상기 브러쉬와 상기 세정액 분사 부재가 하나의 크리닝 유닛에서 동작하므로 공정의 진행 속도 역시 빨라진다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 2에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 크리닝 장치를 설명하기 위한 도면 그리고 도 2는 도 1에 도시된 크리닝 장치를 측면에서 본 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 크리닝 장치(100)는 작업 대상물을 반도체 웨이퍼(110)로 하고 화학적 기계적 평탄화(CMP) 공정 후에 크리닝 공정을 실행하는 경우에 적용된다. 상기 화학적 기계적 평탄화 공정은 슬러리를 사용하여 상기 반도체 웨이퍼의 표면에서 화학적인 작용과 압력에 의한 기계적인 작용이 동시에 발생하도록 하는 평탄화 공정을 말한다. 이와 같은 화학적 기계적 평탄화 공정은 공정 진행 후에 많은 이물질이 표면에 부착되어 세정 공정이 반드시 필요하다. 일반적으로 세정 공정은 먼저 화학적 기계적 평탄화 공정이 진행된 표면의 이물질을 제거하고 다시 반도체 웨이퍼의 양면을 다시 크리닝 하는 방식으로 공정이 많이 진행된다. 또한, 상기 표면의 이물질을 제거하는 공정은 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 접촉하여 회전하면서 상기 표면에 부착된 이물질을 제거하는 스크러브 장치(scrub apparatus)를 일반적으로 사용한다. 상기 스크러브 장치는 대개 반도체 웨이퍼에 비해 운동가능한 로봇 암(robot arm)의 일단에 브러쉬를 구비하여 상기 반도체 웨이퍼의 표면을 회전하면서 이물질을 제거하도록 한다. 그리고 이물질을 제거하는 공정이 끝나면 초순수를 분사하여 표면을 세정하고 건조하는 방식으로 크리닝 공정이 마무리된다.
본 발명의 크리닝 장치(100)는 상술한 바와 같이 상기 반도체 웨이퍼(110)의 표면의 이물질을 제거하는 브러쉬(120)와 초순수로 분사하는 세정액 분사 부재(130)를 하나의 크리닝 유닛에 설치한 것을 특징으로 한다.
그럼, 본 발명의 크리닝 장치(100)를 이용하여 상기 반도체 웨이퍼(110)의 표면을 크리닝하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 화학적 기계적 평탄화 공정이 진행되어 일면에 이물질이 부착된 반도체 웨이퍼(100)가 상기 크리닝 장치(100)에서 상기 반도체 웨이퍼(110)를 홀딩하기 위한 홀딩 유닛(holding unit)인 척(140)에 로딩된다. 상기 척(140)에 의해 홀딩되는 반도체 웨이퍼(110)는 크리닝 유닛(cleaning unit)(150)에 의해 크리닝 공정이 진행된다. 상기 크리닝 유닛(150)은 크게 브러쉬(120), 세정액 분사 부재(130), 암(arm)(160), 바디(170) 그리고 동력 전달 부재로 구성된다. 특히 동력 전달 부재는 상기 브러쉬(120)을 회전시키기 위한 브러쉬 회전 모터(180), 상기 바디(170)를 회전시키기 위한 바디 회전 모터(190) 그리고 상기 바디(170)의 수직방향 운동을 가능하게 하기 위한 업-다운 모터(up-down motor)(200)로 구성된다. 상기 브러쉬 회전 모터(180), 상기 바디 회전 모터(190) 그리고 상기 업-다운 모터(200)는 모두 제어부(210)와 연결되어 일정한 동작을 수행한다. 상기 바디 회전 모터(190)의 동작에 의해서 상기 바디(170)가 회전하게 되고, 상기 업-다운 모터(200)의 동작에 의해 상기 바디(170)가 하부 방향으로 수직이동하여 상기 반도체 웨이퍼(110)가 놓여있는 위치까지 상기 브러쉬(120)를 이동한다. 상기 브러쉬(120)가 상기 반도체 웨이퍼(110)와 접촉하게 되면 동력 전달 부재(185)를 통해서 상기 브러쉬 회전 모터(180)의 동작이 전달되어 상기 브러쉬(120)가 상기 반도체 웨이퍼(110)와 접촉하여 일정압력으로 회전하면서 상기 반도체 웨이퍼(110)의 표면을 크리닝하게 된다. 상기 브러쉬(120)에 의한 반도체 웨이퍼(110)의 표면 이물질 제거 공정이 완료되면, 세정액 분사 부재(130)(도 2에 명확하게 도시됨)가 이물질이 제거된 반도체 웨이퍼(110)에 초순수(DI water)를 분사하는 공정이 진행된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 세정액 분사 부재(130)로 메가-소닉 제트(mega-sonic jet)(130)를 사용한다. 상기 메가-소닉 제트(130)는 상기 초순수를 분사하기 전에 상기 초순수에 초음파를 가해서 분사시키는 장치이다. 상기 반도체 웨이퍼(110)의 표면에 초순수를 분사하기 위해서는 먼저 브러쉬(120)가 상기 반도체 웨이퍼(110)와 접촉하여 회전하는 위치보다 일정 높이 만큼 도 2의 A로 도시된 화살표 방향을 따라 상부방향으로 상승해야 상기 반도체 웨이퍼(110)에 초순수를 정확하게 분사할 수 있는 지점에 이르게 된다. 상기 지점까지 상승한 후에 상기 반도체 웨이퍼(110)로 초순수를 분사하여 상기 반도체 웨이퍼(110)의 표면을 세정하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 세정액 분사 노즐인 메가-소닉 제트(130)가 상기 브러쉬(120)와 인접하여 설치되어 있다. 상기 메가-소닉 제트(130)는 상기 암(160)의 일면에 설치되는 브라킷(135)에 부착되는 구조를 가지고 있으며 도 2의 D로 도시된 화살표 방향으로 움직일 수 있도록 상기 브라킷(135)에 설치되어 있다.
이와 같은 공정 방법을 종래와 비교하면, 종래처럼 상기 브러쉬를 구동하는 크리닝 유닛과 초순수를 분사하는 세정액 분사 부재가 설치된 크리닝 유닛이 다른 경우에는 먼저 브러쉬가 상기 반도체 웨이퍼에 접촉하는 일정한 위치로 도달하고 브러쉬의 회전 동작에 의해 반도체 웨이퍼의 이물질이 제거되고 상기 크리닝 유닛이 원지점으로 이동한 후에, 다시 세정액 분사 부재가 설치된 크리닝 유닛이 이동하여 일정한 지점에 도달한 후에 초순수를 상기 반도체 웨이퍼상에 분사하는 방법으로 작업이 진행된다. 이러한 종래의 방법과 비교할 경우에 본 발명에서는 하나의 크리닝 유닛에서 브러쉬에 의한 크리닝 동작이 끝나고 단지 상부방향으로 이동하는 단순한 동작만으로 다음 공정을 진행할 수 있는 지점에 도달하게 되므로 종래와 비교하면 실제의 공정상에서도 약 20초 정도의 공정 시간이 단축된다. 또한 하나의 크리닝 유닛에 모든 크리닝 부재들이 설치되므로 서로 다른 크리닝 유닛 즉 2개의 크리닝 유닛이 필요하던 종래의 비교하면 약 50 퍼센트정도의 설치 비용이 절감되는 효과를 가져온다.
이와 같은 본 발명의 크리닝 장치에 의하면, 상기 브러쉬와 상기 세정액 분사 부재가 하나의 크리닝 유닛에 설치되어 있으므로, 크리닝 장치의 공간 이용을 효율적으로 할 수 있고 동시에 장치의 설치 비용 역시 감소된다. 또한, 상기 브러쉬와 상기 세정액 분사 부재가 하나의 크리닝 유닛에서 동작하므로 공정의 진행 속도 역시 빨라진다.

Claims (2)

  1. 작업대상물을 크리닝하기 위한 장치에 있어서:
    상기 작업대상물을 홀딩하기 위한 홀딩 유닛;
    상기 작업대상물에 상대적으로 이동가능한 크리닝 유닛;
    상기 크리닝 유닛에 설치되어 상기 작업대상물을 스크러빙하기 위한 브러쉬; 및
    상기 크리닝 유닛에 설치되어 상기 작업대상물에 초순수를 분사하기 위한 세정액 분사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 크리닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액 분사 부재는, 상기 브러쉬가 작업대상물을 스크러빙한 후에 상기 브러쉬의 작업 위치보다 일정 높이로 상승하여 상기 작업대상물에 초순수를 분사하는 것을 특징으로 하는 크리닝 장치.
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