KR20030062678A - 기판의 세정 방법 및 장치 - Google Patents

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이정호
고세종
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(주)케이.씨.텍
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Abstract

회전하는 기판 표면을 브러싱하는 세정 방법 및 장치가 개시되어 있다. 기판을 진공척에 올려놓는다. 그리고, 모터를 사용하여 상기 진공척을 회전시킨다. 이때, 상기 모터로부터 발생하는 진동을 센싱하여 제어부로 출력한다. 따라서, 상기 제어부는 상기 진동을 센싱한 결과로서 상기 모터의 회전수를 제어하여 상기 진동을 최소화시킨다. 이에 따라, 상기 회전하는 기판이 상기 회전에 의해 떨리는 상황을 최소화시킬 수 있다. 그리고, 브러시를 사용하여 상기 기판을 세정한다. 따라서, 상기 세정을 수행할 때 상기 기판과 상기 브러시가 일정한 간격을 유지할 수 있다.

Description

기판의 세정 방법 및 장치{Method and apparatus for cleaning a substrate}
본 발명은 기판의 세정 방법 및 세정 장치에 관한 것으로서, 회전하는 기판 표면을 브러싱하는 세정 방법 및 장치에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.
상기 제조 기술을 진행할 때, 상기 반도체 장치는 파티클 등과 같은 오염 물질에 심각한 영향을 받는다. 따라서, 상기 오염 물질에 대한 관리가 엄격하게 요구되고 있다.
그러나, 상기 오염 물질을 철저하게 관리함에도 불구하고, 상기 반도체 장치로 제조하기 위한 기판 상에 상기 오염 물질이 흡착되는 경우가 빈번하게 발생한다. 따라서, 상기 반도체 장치의 제조 전반을 걸쳐 상기 오염 물질을 제거하기 위한 세정을 수행한다. 상기 세정은 크게 세정용 케미컬을 수용한 배스(bath)를 사용하는 방법 및 회전하는 기판 표면을 브러싱하는 방법 등이 있다.
상기 브러싱 방법의 세정은 회전하는 진공척 상에 기판을 올려 놓은 다음 상기 기판 표면에 물을 분사하고, 브러시를 사용하여 상기 회전하는 기판 표면을 브러싱하여 상기 기판 표면에 존재하는 오염 물질을 제거한다.
상기 척 및 브러시를 사용하는 세정 장치에 대한 일 예는 미합중국 특허 제5,975,098호(issued to Yoshitani et al.)에 개시되어 있다.
상기 미합중국 특허 제5,975,098호에 의하면, 회전하는 기판 표면에 물을 분사하면서 브러시를 사용하여 브러싱한다.
이외에도, 상기 세정 장치에 대한 예들은 대한민국 특허 공개번호 제97-72218호, 일본국 특허 공개 평10-4072호 등에 개시되어 있다.
상기 세정 장치는 기판을 회전시키는 방법을 사용한다. 그러므로, 상기 세정을 수행할 때 상기 기판이 놓여진 상태로부터 수직 방향으로 떨리는 상황이 발생한다. 그러나, 상기 기판이 많이 떨리는 경우에는 상기 세정 효율이 저하된다. 즉, 상기 기판이 떨림으로서 상기 브러시와 상기 기판이 설정된 간격을 일정하게 유지하지 못하기 때문이다. 그리고, 상기 기판의 떨림이 심할 경우에는 상기 기판 상에 형성되어 있는 패턴 등이 손상되는 결과를 초래한다.
따라서, 종래의 세정에서는 기판이 떨리는 상황을 적절하게 제어하지 못함으로서 상기 세정 효율이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 제1목적은, 기판을 세정할 때 회전하는 기판의 떨림을 최소화하기 위한 세정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2목적은, 기판을 세정할 때 회전하는 기판의 떨림을 최소화하기 위한 세정 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 브러시가 구동하는 방향을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
상기 제1목적을 달성하기 위한 세정 방법은,
기판을 진공척에 올려놓는 단계;
회전 수단을 사용하여 상기 진공척을 회전시키는 단계;
상기 회전 수단으로부터 발생하는 진동을 센싱하여 제어부로 출력하는 단계;
상기 진동을 센싱한 결과로서 상기 회전 수단의 회전수를 제어하여 상기 진동을 최소화시키는 단계; 및
브러시를 사용하여 상기 기판을 세정하는 단계를 포함한다.
상기 제2목적을 달성하기 위한 세정 장치는,
진공 흡입으로 기판 이면을 파지하기 위한 진공척;
상기 진공척을 회전시키기 위한 회전 수단;
상기 회전 수단으로부터 발생하는 진동을 센싱하기 위한 진동 센싱 수단;
상기 진동 센싱 수단으로부터의 센싱 결과를 판단하여 상기 진동이 최소화되도록 상기 회전 수단의 회전수를 제어하기 위한 제어부; 및
상기 회전하는 기판을 세정하기 위한 브러시를 포함한다.
이와 같이, 상기 방법 및 장치를 사용한 세정에서는 상기 기판을 회전시키는 부재의 회전수를 적절하게 제어할 수 있다. 따라서, 상기 회전하는 기판의 떨림 현상을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부하는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 상기 세정 장치(1)를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 상기 장치(1)는 기판(10) 이면을 진공 흡착하기 위한 진공척(12) 및 상기 진공척(12)을 회전시키기 위한 회전부(14)를 포함한다. 그리고, 상기 회전부(14)는 모터인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 회전부(14)를 사용하여 상기 진공척(12)을 회전시킴으로서, 상기 진공척(12)에 놓여있는 기판(10)이 회전한다.
상기 기판(10)이 회전할 때 상기 기판(10)은 떨림 현상이 발생한다. 즉, 상기 회전부(14)의 진동 및 상기 기판(10)의 회전력에 의해 상기 기판(10)이 놓여진 상태로부터 수직 방향으로 떨리는 것이다. 그리고, 상기 기판(10)이 계속적으로 떨리는 경우에는 세정 효율이 저하된다. 따라서, 상기 기판(10)의 떨림 현상을 최소화할 수 있는 회전수를 찾아야 한다.
그러므로, 상기 장치(1)는 상기 회전부(14)로부터 발생하는 진동을 센싱하기 위한 진동 센서부(16) 및 상기 진동 센서부(16)로부터의 센싱 결과를 판단하여 상기 회전부(14)의 회전수를 제어하는 제어부(18)를 포함한다.
따라서, 상기 제어부(18)는 상기 회전부(14)의 진동이 최소화되는 회전수로 상기 회전부(14)를 제어한다.
그리고, 상기 장치(1)는 상기 기판(10)이 수직 방향으로 떨리는 변위를 센싱하기 위한 변위 센싱부(20)를 더 포함한다. 상기 변위 센싱부(20)는 상기 기판(10)의 주연 부위를 센싱하도록 배치되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 장치(1)는 상기 진동 센싱부(16)와 상기 변위 센싱부(20)의 센싱 결과들에 근거하여 상기 회전부(14)의 회전수를 최적의 조건으로 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 회전하는 기판(10)의 떨림 현상을 최소화할 수 있다.
그리고, 상기 장치(1)는 상기 회전하는 기판(10)을 세정하기 위한 브러시(22)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 브러시(22)는 상기 기판(10)의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하면서 상기 기판(10)을 세정할 수 있도록 구동되는 것이 바람직하다.
이외에도, 상기 장치(1)는 상기 기판(10)을 세정할 때 상기 기판(10) 표면에 물을 분사하는 물 분사부(도시되지 않음) 및 기타 다양한 부재들을 더 포함할 수 있다.
상기 세정 장치(1)를 사용하여 기판(10)을 세정하는 방법은 다음과 같다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 기판(10)을 진공척(12) 상에 올려 놓는다.(S30 단계) 따라서, 상기 진공척(12)이 상기 기판(10) 이면을 진공 흡착한다.
이어서, 상기 회전부(14)를 사용하여 상기 진공척(12)을 회전시킨다.(S32 단계) 따라서, 상기 기판(10)이 회전한다.
그리고, 상기 회전부(14)의 진동 및 상기 회전하는 기판(10)이 상기 진공척(12)에 놓여진 상태로부터 수직 방향으로 떨리는 변위를 센싱한다.(S34 및 S36 단계) 이때, 상기 기판(10)의 변위 센싱은 상기 기판(10)의 주연 부위를 센싱하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 제어부(18)는 상기 센싱 결과들을 판단하여 상기 기판(10)의 떨림이 최소화되도록 상기 회전부(14)의 회전수를 제어한다.(S38 단계) 상기 제어는 상기 기판(10)의 회전하는 동안 계속적으로 이루어진다.
그리고, 상기 브러시(22)를 사용하여 상기 기판(10) 표면을 세정한다.(S39 단계) 상기 세정에서는 상기 기판(10) 표면에 물을 분사하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 브러시(22)는 상기 기판(10)의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하면서 상기 기판(10)을 세정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 회전부(14)의 진동 및 상기 회전하는 기판(10)의 떨림을 센싱한 결과로 상기 회전부(14)의 회전수를 제어함으로서 상기 회전하는 기판(10)이 떨림으로서 발생하는 변위를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 상기 세정을 수행할 때상기 브러시(22)와 상기 기판(10)은 일정 간격을 항상 유지할 수 있다. 따라서, 상기 기판(10)의 세정 효율을 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 세정 장치(40)를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 장치(40)는 기판(400)이 놓여지고, 상기 기판(400) 이면을 진공 흡착하는 진공척(402)을 포함한다. 상기 진공 흡착은 상기 진공척(40) 내부에 에어를 강재 배기시킴으로서 이루어진다. 따라서, 상기 진공척(402)은 상기 에어를 강재 배기시키는 부재(도시되지 않음)와 상기 에어의 강제 배기를 조절하는 조절 밸브(404)와 연결된다.
그리고, 상기 장치(40)는 상기 진공척을 회전시키기 위한 모터(406)를 포함한다. 따라서, 상기 모터(406)를 사용하여 상기 진공척(402)을 회전시킴으로서 상기 기판(400)이 회전한다.
상기 장치(40)는 상기 기판(400)을 세정할 때 물과 같은 세정액을 분사하기 위한 물 분사부(도시되지 않음)를 포함한다. 그리고, 상기 장치(40)는 상기 기판(400)을 세정할 때 상기 기판(400) 주위의 기류를 원할하게 형성하기 위한 상부컵(408) 및 하부컵(410)을 포함한다. 또한, 상기 장치(40)는 상기 기판(400) 주위의 기류를 배기시키는 배기 밸브(412) 및 상기 세정액을 배출시키는 배출 라인(414) 등을 포함한다.
그리고, 상기 장치(40)는 상기 기판(400)을 회전시킬 때 상기 모터(406)가진동하는 정도를 센싱하기 위한 진동 센싱부(500) 및 상기 기판(400) 주연 부위가 수직 방향으로 떨리는 변위를 센싱하기 위한 변위 센싱부(502)를 포함한다. 이에 따라, 제어부(504)는 상기 센싱부들(500, 502)로부터의 센싱 결과를 입력받아 상기 모터(406)의 회전수를 최적 상태로 제어한다. 따라서, 상기 기판(400)을 회전시킬 때 상기 기판(400)이 떨리는 변위가 최소화된다.
상기 장치(40)는 상기 기판(400) 표면을 세정하는 브러시(600), 상기 브러시(600)를 지지하는 브러시 암(602), 상기 세정을 수행할 때 상기 브러시(600) 자체를 회전시키는 브러시 모터(604)와, 상기 브러시가 배치되는 암을 회전시키는 암 모터(607) 및 상기 브러시(600)를 상,하로 구동시키는 브러시 실린더(606) 등을 포함한다. 이에 따라, 상기 브러시(600)를 사용하여 상기 기판(400) 표면을 세정한다.
이외에도, 도시되지는 않지만, 상기 장치(40)는 메가소닉 세정이 가능하도록 메가소닉 노즐, 상기 노즐을 지지하는 메가소닉 암, 상기 암을 지지하는 메가소닉 샤프트, 상기 샤프트를 상,하로 구동시키는 메가소닉 실린더 그리고 상기 메가소닉을 조절하기 위한 메가소닉-제너레이터 및 상기 메가소닉 노즐을 통하여 분사되는 물의 유량을 조절하기 위한 밸브 등을 더 포함할 수 있다.
마찬가지로, 도시되지는 않지만, 상기 장치(40)는 상기 세정을 수행할 때 기판(400) 표면에 물을 분사하기 위한 분사 노즐, 상기 물의 유량을 조절하기 위한 밸브 및 상기 세정을 마친 후 상기 기판(400)을 건조시키기 위한 가스를 분사하는 가스 분사부 등을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 장치(40)는 상기 세정이 이루어지는 공간을 밀폐시키고, 상기 기판(400)을 출입시키는 도어 및 상기 도어를 개폐하기 위한 부재들을 더 포함할 수 있다.
또한, 도시되지는 않지만, 상기 장치(40)는 상기 장치(40) 내에서 상기 기판의 이송을 담당하는 이송 부재 및 상기 장치 내에서의 세정 작업을 조정하기 위한 조정부를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 조정부는 별도로 구비하거나 또는 상기 제어부(504)와 통합적으로 구비할 수 있다. 이는, 상기 제어부(504)에 상기 조정부의 기능을 입력시킬 경우 충분히 가능하다.
상기 구성을 갖는 세정 장치를 사용하여 기판을 세정하는 방법을 설명하기로 한다.
카세트 또는 기판 적재 기구(front opening unified pod : FOUP)에 적재되어 있는 기판을 로봇을 사용하여 로딩한다. 그리고, 상기 로봇이 상기 기판을 상기 진공척에 올려놓는다. 이에 따라, 상기 진공척은 상기 기판의 이면을 진공 흡착한다. 그리고, 상기 모터를 사용하여 상기 진공척을 회전시킨다. 이에 따라, 상기 기판이 회전된다.
여기서, 상기 기판이 회전함에 따라 상기 기판은 놓여진 상태로부터 수직 방향으로 떨리게 된다. 따라서, 상기 진동 센싱부를 사용하여 상기 모터의 진동을 센싱한다. 그리고, 상기 기판 주연 부위가 떨리는 변위를 상기 변위 센싱부를 사용하여 센싱한다. 그리고, 상기 센싱 결과를 제어부로 출력한다. 이에 따라, 상기 제어부는 상기 모터의 회전수를 제어한다. 즉, 상기 회전하는 기판이 떨리는 정도가 최소화되도록 상기 모터의 회전수를 제어하는 것이다.
여기서, 상기 회전하는 기판이 떨리는 상황은 다음과 같은 이유들 때문에 발생한다. 첫째로, 상기 기판을 로딩하는 로봇 자체가 갖는 위치 오차로 인하여 상기 기판 중심이 상기 진공척 중심에 올바르게 놓여지지 않기 때문이다. 둘째로, 상기 진공척을 사용하여 상기 기판을 진공 흡착할 때 상기 기판이 놓여지 위치가 미세하게 흐트러지기 때문이다. 셋째로, 상기 기판이 회전할 때 상기 기판 주위에서 발생하는 기류로 인하여 상기 기판에 진동이 전달되어 이로 인해 상기 기판의 위치가 흐트러지기 때문이다. 이외에도, 상기 장치 자체의 레벨 정렬의 불량 때문에 상기 상황이 발생하기도 하고, 상기 장치의 외부 충격 때문에 상기 상황이 발생하기도 한다.
이와 같이, 상기 기판의 떨리는 변위가 클 경우 상기 기판의 세정을 올바르게 이루어지지 않는다. 즉, 상기 기판과 브러시가 일정 간격을 유지하지 못함으로서, 상기 세정을 수행할 때 상기 기판과 상기 브러시가 심하게 접촉할 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 센싱부들 및 상기 제어부를 사용하여 상기 기판의 떨리는 상황을 최소할 수 있도록 제어하는 것이다.
그리고, 상기 브러시를 상기 기판의 중심 부위로 이동시킨 다음 상,하 구동을 통하여 상기 브러시와 기판이 일정 간격을 유지하도록 조정한다. 그리고, 상기 브러시를 회전시키고, 상기 기판 표면에 물을 분사한다. 이에 따라, 상기 브러시와 상기 기판은 일정한 간격을 유지한 상태에서 상기 세정이 이루어진다. 이때, 상기 브러시는 상기 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로 구동되도록 조정된다.
여기서, 상기 브러시를 사용한 세정과, 상기 메가소닉을 사용한 세정은 공정조건에 따라 선택적으로 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 상기 세정을 수행할 때 기판이 놓여진 상태로부터 떨리는 변위가 최소화되도록 회전수를 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 세정을 수행할 때 브러시와 기판의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 상기 기판이 상기 진공척의 중심으로부터 다소 어긋나게 놓여지더라도 상기 회전수를 조정함으로서 상기 변위를 최소화할 수 있다. 또한, 계속적으로 투입되는 기판들 각각을 제어함으로서 수시로 변화하는 공정 환경에 신속하게 대처할 수 있다.
이에 따라, 상기 장치를 사용함으로서 세정 효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. a) 기판을 진공척에 올려놓는 단계;
    b) 회전 수단을 사용하여 상기 진공척을 회전시키는 단계;
    c) 상기 회전 수단으로부터 발생하는 진동을 센싱하여 제어부로 출력하는 단계;
    d) 상기 진동을 센싱한 결과로서 상기 회전 수단의 회전수를 제어하여 상기 진동을 최소화시키는 단계; 및
    e) 브러시를 사용하여 상기 기판을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판이 회전함으로서 상기 기판이 놓여진 상태로부터 수직 방향으로 떨리는 변위를 센싱하여 상기 제어부로 출력하는 단계; 및
    상기 변위를 센싱한 결과로서 상기 회전 수단의 회전수를 제어하여 상기 변위를 최소화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 변위는 상기 기판의 주연 부위를 센싱하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 브러시를 상기 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로이동시키면서 상기 기판을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 방법.
  5. 진공 흡입으로 기판 이면을 파지하기 위한 진공척;
    상기 진공척을 회전시키기 위한 회전 수단;
    상기 회전 수단으로부터 발생하는 진동을 센싱하기 위한 진동 센싱 수단;
    상기 진동 센싱 수단으로부터의 센싱 결과를 판단하여 상기 진동이 최소화되도록 상기 회전 수단의 회전수를 제어하기 위한 제어부; 및
    상기 회전하는 기판을 세정하기 위한 브러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기판이 회전함으로서 상기 기판이 놓여진 상태로부터 수직 방향으로 떨리는 변위를 센싱하여 상기 제어부로 출력하기 위한 변위 센싱 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 변위 센싱 수단은 상기 기판의 주연 부위의 변위를 센싱하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 브러시는 상기 기판을 세정할 때 상기 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하는 것을 특징으로 하는 기판의 세정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100683276B1 (ko) * 2005-11-07 2007-02-15 세메스 주식회사 기판 세정 장치
JP2008114349A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Disco Abrasive Syst Ltd ウエーハの研削方法および研削装置
KR20150125117A (ko) * 2014-04-29 2015-11-09 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

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