KR20190033339A - Pva 브러쉬 세정 방법 및 장치 - Google Patents
Pva 브러쉬 세정 방법 및 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190033339A KR20190033339A KR1020170121997A KR20170121997A KR20190033339A KR 20190033339 A KR20190033339 A KR 20190033339A KR 1020170121997 A KR1020170121997 A KR 1020170121997A KR 20170121997 A KR20170121997 A KR 20170121997A KR 20190033339 A KR20190033339 A KR 20190033339A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pva brush
- pva
- brush
- impurities
- siloxane compound
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 109
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 114
- -1 siloxane compound Chemical class 0.000 claims abstract description 81
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 19
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 18
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 16
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 11
- 238000004148 unit process Methods 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 claims description 3
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 3
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 claims description 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims 2
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 abstract 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 256
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 255
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 55
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- RXCVUHMIWHRLDF-HXUWFJFHSA-N 5,8-dichloro-2-[(4-methoxy-6-methyl-2-oxo-1H-pyridin-3-yl)methyl]-7-[(R)-methoxy(oxetan-3-yl)methyl]-3,4-dihydroisoquinolin-1-one Chemical compound ClC1=C2CCN(C(C2=C(C(=C1)[C@@H](C1COC1)OC)Cl)=O)CC=1C(NC(=CC=1OC)C)=O RXCVUHMIWHRLDF-HXUWFJFHSA-N 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 5
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 4
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N Pyrazine Chemical compound C1=CN=CC=N1 KYQCOXFCLRTKLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M rubidium hydroxide Chemical compound [OH-].[Rb+] CPRMKOQKXYSDML-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- BPIUIOXAFBGMNB-UHFFFAOYSA-N 1-hexoxyhexane Chemical compound CCCCCCOCCCCCC BPIUIOXAFBGMNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HIQIXEFWDLTDED-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxy-1-piperidin-4-ylpyrrolidin-2-one Chemical compound O=C1CC(O)CN1C1CCNCC1 HIQIXEFWDLTDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMEMLELAMQEAIA-UHFFFAOYSA-N 6-(tert-butyl)thieno[3,2-d]pyrimidin-4(3H)-one Chemical compound N1C=NC(=O)C2=C1C=C(C(C)(C)C)S2 AMEMLELAMQEAIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940126062 Compound A Drugs 0.000 description 1
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAFNJMIOTHYJRJ-UHFFFAOYSA-N Diisopropyl ether Chemical compound CC(C)OC(C)C ZAFNJMIOTHYJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N Heterophylliin A Natural products O1C2COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC2C(OC(=O)C=2C=C(O)C(O)=C(O)C=2)C(O)C1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 NLDMNSXOCDLTTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N Phenazine Natural products C1=CC=CC2=NC3=CC=CC=C3N=C21 PCNDJXKNXGMECE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N dodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCO LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000349 field-emission scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- WDAXFOBOLVPGLV-UHFFFAOYSA-N isobutyric acid ethyl ester Natural products CCOC(=O)C(C)C WDAXFOBOLVPGLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHIWKHZACMWKOJ-UHFFFAOYSA-N isobutyric acid methyl ester Natural products COC(=O)C(C)C BHIWKHZACMWKOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940033357 isopropyl laurate Drugs 0.000 description 1
- XUGNVMKQXJXZCD-UHFFFAOYSA-N isopropyl palmitate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(C)C XUGNVMKQXJXZCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000005499 laser crystallization Methods 0.000 description 1
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000012487 rinsing solution Substances 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 description 1
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M tetrapropylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CCC[N+](CCC)(CCC)CCC LPSKDVINWQNWFE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A46—BRUSHWARE
- A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
- A46D9/00—Machines for finishing brushes
- A46D9/04—Cleaning
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A46—BRUSHWARE
- A46B—BRUSHES
- A46B17/00—Accessories for brushes
- A46B17/06—Devices for cleaning brushes after use
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A46—BRUSHWARE
- A46D—MANUFACTURE OF BRUSHES
- A46D1/00—Bristles; Selection of materials for bristles
- A46D1/04—Preparing bristles
- A46D1/045—Cleaning, e.g. washing, drying
-
- B08B1/50—
-
- B08B1/52—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
- B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
Abstract
PVA 브러쉬의 세정 방법이 제공된다. 상기 PVA 브러쉬의 세정 방법은, PVA 브러쉬를 준비하는 단계, 유기물을 포함하는 세정 용액으로 상기 PVA 브러쉬 내의 실록산(siloxane) 화합물을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 PVA 브러쉬 세정 방법 및 장치에 관련된 것으로서, 보다 자세하게는 사용되기 전 상태의 PVA 브러쉬 내의 불순물들을 제거하는 PVA 브러쉬 세정 방법 및 장치에 관련된 것이다.
화학 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization, CMP)후 기판상의 입자(particle) 또는 유기물(organic)의 잔류물(residue)을 제거하기 위한 CMP 후 세정(post CMP cleaning) 공정이 필요하고, 이를 위해 일반 적으로 원통형 구조의 PVA(Poly Vinyl Acetal) 브러시(brush)가 사용된다. 종래 PVA 브러시는 잔류물 제거 효율을 증가시키기 위해 원통형의 PVA 브러시 표면에 원기둥 형상의 결절(nodule) 구조물이 돌출되어 있으며, 회전운동에 의해 결절 구조물이 기판상에 접촉되어 잔류물을 제거 한다. 또한 세정효율을 증가시키기 위하여 세정용액(cleaning solution)을 분주(dispense)하여 사용할 수 있다.
종래 PVA 브러시는 PVA를 가교(cross linking)시키기 위한 수지(resin) 혼합물에 기공(pore)을 형성하기 위한 기공 형성제(pore-forming agent)를 혼합한 뒤 표면상에 결절 구조물을 형성하기 위하여 수지 혼합물을 사출 성형(injection molding)공정으로 성형 제조 되고 있다. 사출 성형 후 PVA 브러시 내부의 기공 형성제를 용액 등을 이용하여 제거함으로써, PVA 브러시에 기공을 형성시킬 수 있다.
PVA 브러시는 제조 공정에서 발생된 입자 또는 유기성의 불순물 (impurity)이 내부에 존재하기 때문에 세정공정 중 브러시 내부 불순물이 기판상에 전사되어 생산 수율(yield)을 저해시키는 문제점이 발생되고, 사용 전 브러시 내부 불순물을 제거하는 전처리 공정(break-in process)이 반드시 필요하다. 기공을 형성하기 위한 기공 형성제가 제조 공정 후 제거가 불완전하게 되었거나, 불완전한 가교 등에 의한 접합력이 낮은 PVA 부스러기(debris), 사출 성형 후 PVA 브러시 제품을 금형(mold)으로부터 분리하기 위한 금형 이형제(mold release agent)의 혼합물 등이 PVA 브러시 내부에 불순물로 존재할 수 있다.
종래 PVA 브러시의 전처리 공정은 CMP 장비에 장착 후 브러시의 안쪽에 위치되어 있는 코어(core)를 통해 초순수(DIW, de-ionized water)를 PVA 브러시의 기공을 통해 바깥 방향으로 밀어내는 초순수 유체 통과 방법(DIW flow-through)을 사용하거나 비사용 기판의 표면에 문지르는 스크러빙(scrubbing)방법이 사용되고 있다. 하지만 초순수 유체 통과 방법은 PVA 브러시 내부 불순물을 제거하는 효율이 낮으며, 스크러빙 방법 역시 내부 불순물 제거 효율이 낮으며 15시간 이상의 시간이 소요되어 CMP 장비의 생산성(throughput)을 저해시키는 문제점이 있다. 종래 PVA 브러시의 전처리 공정은 내부 불순물 제거 효율이 낮기 때문에 CMP 후 세정공정 중 기판상에 불순물이 전사되어 수율을 저해시키는 문제점을 해결하지 못하며, 초순수만을 사용하기 때문에 초순수에 비용해성을 갖는 불순물을 제거할 수 없다. 따라서 내부 불순물을 높은 효율로 제거할 수 있는 전처리 공정의 기술 개발이 필요한 실정이다.
또한 종래 초순수 유체 통과 방법을 이용한 PVA 브러시의 전처리 공정은 초순수 내 포함된 PVA 브러시의 잔류물의 농도가 낮기 때문에, 잔류물의 분석이 어렵다는 문제점이 있다. 따라서 고농도로 PVA 브러시의 잔류물을 포집 및 분석하는 기술 개발이 필요한 실정이다.
이에 따라, PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하는 방법 및 장치들에 대해 많은 연구들이 진행되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개 번호 10-2008-0073586(출원번호: 10-2007-0012361, 출원인: 주식회사 하이닉스반도체)에는, 폴리실리콘 웨이퍼를 마련하는 단계; 상기 폴리실리콘 웨이퍼의 표면에 산성 화학 용액을 분사하는 단계; 및 상기 산성 화학 용액이 분사된 폴리실리콘 웨이퍼의 표면에 오염된 PVA 브러시를 접촉시키는 단계를 포함하는 PVA 브러시 크리닝 방법이 개시되어 있다. 이 밖에도, 레이저 결정화 방법에 관한 다양한 기술들이 개발되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 입자 형태의 불순물이 용이하게 제거되는 PVA 브러쉬의 세정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 유기물을 포함하는 불순물이 용이하게 제거되는 PVA 브러쉬의 세정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 세정 효율이 향상된 PVA 브러쉬의 세정 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 PVA 브러쉬의 세정 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬의 세정 방법은, PVA 브러쉬를 준비하는 단계, 유기물을 포함하는 세정 용액으로 상기 PVA 브러쉬 내의 실록산(siloxane) 화합물을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 세정 용액은, 10 wt% 이상 50 wt% 미만의 농도를 갖는 상기 유기물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계는, 상기 PVA 브러쉬에 10분의 시간 동안 진동을 가한 경우, 상기 PVA 브러쉬로부터 제거된 상기 불순물의 양이 최대값을 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 실록산 화합물 및 상기 불순물은, 동시에 제거되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 실록산 화합물 및 상기 불순물은, 상기 실록산 화합물이 제거된 후 상기 불순물이 제거되거나, 상기 불순물이 제거된 후 상기 실록산 화합물이 제거되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기물은, THF 또는 TMAH인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 실록산 화합물은, PDMS인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬의 세정 방법은, 상기 PVA 브러쉬 내의 실록산(siloxane) 화합물을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계를 유닛 공정(unit process)로 정의하고, 상기 실록산 화합물 및 상기 불순물이 제거된 상기 PVA 브러쉬의 마찰 특성 및 탄성 특성을 측정하는 단계를 더 포함하되, 측정된 상기 PVA 브러쉬의 마찰 특성 및 탄성 특성이 기준 범위 이하인 경우, 상기 유닛 공정이 반복 수행되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계는, 상기 진동이 전달된 PVA 브러쉬의 입자 형태의 불순물을 입자 측정기를 이용하여 측정하는 과정을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 입자 측정기는, 단일 입자 광학 측정법(SPOS, single particle optical sizing), 레이저 회절법(laser diffraction), 동적 광산란법(dynamic light scattering), 및 음향 감쇄 분광학법(acoustic attenuation spectroscopy) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계는, 상기 진동이 전달된 PVA 브러쉬의 유기성 형태의 불순물을 유기물 측정기를 이용하여 측정하는 과정을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기물 측정기는, 자외선 검출기(ultravilolet detector), 전도도 검출기(conductivity analyzer), 전류 충전 검출기(current charge detector), NDIR 검출기(nondispersive infrared gas analyzer) 및 총유기탄소분석기(total organic carbon analyzer) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 세정 용액은, 상기 PVA 브러쉬와의 RED 가 1 미만의 범위를 갖는 상기 유기물을 포함
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 PVA 브러쉬 세정 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬 세정 장치는, PVA 브러쉬 내의 실록산 화합물을 제거하는 유기물을 포함하는 세정 용액이 배치되는 세정 용기, 상기 PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하는 진동을, 상기 PVA 브러쉬로 제공하고, 상기 세정 용기 내에 배치되는 진동 장치, 상기 실록산 화합물 및 상기 불순물이 제거된 상기 PVA 브러쉬의 마찰 특성을 측정하는 마찰 측정 장치, 및 상기 실록산 화합물 및 상기 불순물이 제거된 상기 PVA 브러쉬의 탄성 특성을 측정하는 탄성 측정 장치를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 유기물은, THF 또는 TMAH이고, 상기 세정 용액은, 10 wt% 이상 50 wt% 미만의 농도를 갖는 상기 유기물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬 세정 장치는, 상기 진동 장치가 10분의 시간 동안 상기 PVA 브러쉬에 진동을 제공하는 경우, 상기 PVA 브러쉬로부터 제거된 상기 불순물의 양이 최대값을 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 실록산 화합물은, PDMS인 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법은, PVA 브러쉬를 준비하는 단계, 유기물을 포함하는 세정 용액으로 상기 PVA 브러쉬 내의 실록산(siloxane) 화합물을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA 브러쉬 내의 실리콘과 같은 유기성 물질 및 입자 형태의 불순물 등이 용이하게 제거될 수 있다. 결과적으로, 화학 기계적 평탄화 공정, 반도체 공정, 및 디스플레이 공정 등에서 얻어지는 생산물의 수율을 향상시킬 수 있는, PVA 브러쉬의 세정 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치가 포함하는 마찰 특성 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치가 포함하는 탄성 특성 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법이 수행되기 전, PVA 브러쉬의 특성을 측정하는 방법의 도면 및 측정 장치 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법으로 세정된, PVA 브러쉬의 특성을 측정하는 방법의 도면 및 측정 장치 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법 중, 진동 시간에 따라 제거된 불순물의 양을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 LC-MS 측정한 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 TOF-SIMS 측정한 그래프이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법 중 세정 용액의 효율을 비교하는 사진이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법으로 세정된 PVA브러쉬의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치가 포함하는 마찰 특성 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치가 포함하는 탄성 특성 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법이 수행되기 전, PVA 브러쉬의 특성을 측정하는 방법의 도면 및 측정 장치 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법으로 세정된, PVA 브러쉬의 특성을 측정하는 방법의 도면 및 측정 장치 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법 중, 진동 시간에 따라 제거된 불순물의 양을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 LC-MS 측정한 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 TOF-SIMS 측정한 그래프이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법 중 세정 용액의 효율을 비교하는 사진이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법으로 세정된 PVA브러쉬의 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
PVA 브러쉬는, 화학 기계적 평탄화(CMP)공정, 반도체 공정 및 디스플레이 공정 등에서 기판상의 잔류물을 제거하기 위한 용도로 사용된다. 이러한 PVA 브러쉬는, 제조 공정 상의 결함으로 인해 상기 PVA 브러쉬 내에 기공 형성제, 금형 이형제, PVA 부스러기 등과 같은 불순물들을 포함할 수 있다. 이러한 불순물들은, 기판상의 잔류물을 제거하는 중, 기판으로 전사될 수 있고, 이에 따라 화학 기계적 평탄화 공정, 반도체 공정, 및 디스플레이 공정 등에서 얻어지는 생산물의 수율(yield)를 저하시키는 문제점이 발생될 수 있다. 이하, PVA 브러쉬 내의 불순물들을 제거하는 방법이 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, PVA 브러쉬(100)가 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬(100)는 사용되기 전 상태 일 수 있다. 즉, 상기 PVA 브러쉬(100)는, 화학 기계적 평탄화(Chemical Mechanical Planarization, CMP)공정 반도체 공정, 및 디스플레이 공정 등에서 기판상의 잔류물(residue)을 제거하기 전 상태 일 수 있다.
상기 PVA 브러쉬(100)의 제조 공정에서 실록산 화합물이 사용될 수 있고, 제조된 상기 PVA 브러쉬(100) 내에 실록산 화합물, 및 불순물 등이 남아있을 수 있다. 구체적으로, 상기 PVA 브러쉬(100)가 사출 성형 등을 통해 제조되는 경우, 제조 공정에서 실록산 화합물이 사용될 수 있고, 실록산 화합물은 상기 PVA 브러쉬(100)의 표면 및 내부에 잔존할 수 있다.
이하, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 실록산 화합물, 및 불순물을 제거하는 방법이 구체적으로 설명된다.
상기 PVA 브러쉬(100) 내의 실록산(siloxane) 화합물(110a)이 제거될 수 있다(S120). 상기 실록산 화합물(110a)은 세정 용액(200)으로 제거될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 실록산 화합물(110a)은, 상기 세정 용액(200)이 채워진 용기 내에 상기 PVA 브러쉬(100)를 침지하는 방법으로 제거될 수 있다. 즉, 상기 세정 용액(200)과 상기 실록산 화합물(110a)이 반응하는 경우, 상기 실록산 화합물(110a)이 상기 세정 용액(200) 내로 용해되어, 상기 PVA 브러쉬(100)로부터 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 세정 용액(200)은 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기물은 THF(tetrahydrofuran), 또는 TMAH(tetramethylammonium hydroxide)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 실록산 화합물(110a)은 PDMS(polydimethylsiloxane)일 수 있다.
상기 실록산 화합물(110a)은, 상기 세정 용액(200) 내의 상기 유기물의 농도가 높아질수록 제거되는 양이 많아질 수 있다. 하지만, 상기 세정 용액(200) 내의 상기 유기물의 농도가 일정 범위 이상 높아지면, 상기 PVA 브러쉬(100)가 손상될 수 있다. 이에 따라, 일 실시 예에 따르면, 상기 세정 용액(200)은 10 wt% 이상 50 wt% 미만의 농도를 갖는 상기 유기물을 포함할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 세정 용액(200)은, 유기 용매, 염기성 용액, 및 산성 용액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 용매는, toluene, xylene, benzene, solvent naptha, kerosene, cyclohexane, n-hexane, n-heptane, diisopropyl ether, hexyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, isopropyl laurate, isopropyl palmitate, tetrahydrofuran, isopropyl myristate, dimethyl sulfoxide, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl isobutyhl ketone, 및 lauryl alcohol 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 염기성 용액은 KOH, NaOH, CeOH, RbOH, NH4OH, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, ethylene diamine, pyrocatechol, 및 pyrazine 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 산성 용액은, HCl, H2SO4, HF, 및 HNO3 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 불순물(110b)이 제거될 수 있다(S130). 상기 불순물은, 상기 PVA 브러쉬(100)에 진동을 가하여 제거될 수 있다. 이를 위해, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 불순물(110b)을 제거하는 용기 내에 진동 장치(300)가 마련될 수 있다. 즉, 상기 진동 장치(300)에 의해 발생된 진동이 상기 PVA 브러쉬(100)에 가해지는 경우, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 불순물(110b)이 탈락되어, 상기 PVA 브러쉬(100)로부터 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 불순물(110b)은 기공 형성제, 및 불완전한 가교 등에 의한 접착력이 낮은 PVA 부스러기 등일 수 있다. 예를 들어, 상기 기공 형성제는 감자 전분, 또는 옥수수 전분 등일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 진동 장치(300)는 초음파(ultrasonic) 발생장치 일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬(100)에 10분의 시간 동안 진동을 가한 경우, 상기 PVA 브러쉬(100)로부터 제거된 상기 불순물(110b)의 양이 최대값을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA 브러쉬(100)에 진동을 가하고 나서, 10분 내에 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 불순물(110b)이 대부분 제거될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬(100)에 가해지는 진동의 진동수가 낮은 경우, 상기 PVA 브러쉬(100)에 가해지는 진동의 진동수가 높은 경우보다 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 불순물(110b)의 양이 더 적을 수 있다. 즉, 상기 PVA 브러쉬(100)에 진동을 가해 상기 불순물(110b)을 제거하는 경우, 높은 진동수를 갖는 진동을 가하는 것 보다, 낮은 진동수를 갖는 진동을 가하는 것이 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 불순물(110b) 제거 효율이 높을 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거되는 경우, 상기 실록산 화합물(110a)이 먼저 제거되고, 상기 불순물(110b)이 후에 제거되는 것으로 설명하였지만, 상기 불순물(110b)이 제거된 후, 상기 실록산 화합물(110a)이 제거될 수 있다. 즉, 상기 PVA 브러쉬(100)에 진동을 가하여 상기 불순물(110b)을 먼저 제거하고, 이후 상기 PVA 브러쉬(100)를 상기 세정 용액(200) 내에 침지시켜, 상기 실록산 화합물(110a)을 제거할 수 있다.
뿐만 아니라, 일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 동시에 제거될 수 있다. 즉, 세정 용액(200)이 담긴 용기 내에 상기 진동 장치(300)를 배치하고, 상기 PVA 브러쉬(100)가 침지되는 동안 진동을 가해, 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 동시에 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(100)는 린싱(rinsing)될 수 있다. 즉, 상기 PVA 브러시(100)의 표면 및 내부에 잔존하는 상기 세정 용액(200)을 린싱 용액으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 린싱 용액은 초순수(DI water)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬(100)의 세정 방법은, 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(100)의 마찰 특성 및 탄성 특성을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(100)는, 상기 PVA 브러쉬(100)와 마찰 부재 사이의 마찰 특성 변화에 따라, 회전 모터의 회전력 변화를 측정하여 마찰 특성이 측정될 수 있다.
예를 들어, 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(100)는, 상기 PVA 브러쉬(100)와 마찰 부재 사이의 탄성 특성 변화에 따라, 탄성 특성 측정 장치의 압력 변화를 측정하여 탄성 특성이 측정될 수 있다.
상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 실록산 화합물(110a)을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 불순물(110b)을 제거하는 단계는, 유닛 공정(unit process)로 정의될 수 있다. 상기 유닛 공정은, 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(100)의 마찰 특성 및 탄성 특성이 기준 범위 이하인 경우, 반복수행 될 수 있다. 상기 유닛 공정은, 상기 마찰 특성 및 상기 탄성 특성이 기준 범위를 가질 때까지 반복 수행될 수 있다.
다시 말해, 상기 PVA 브러쉬(100)는, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 실록산 화합물(110a)을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 불순물(110b)을 제거하는 단계가 수행되어, 상기 PVA 브러쉬(100)내의 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거될 수 있다. 상기 실록산 화합물(110a) 및 상기 불순물(110b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(100)는, 마찰 특성 및 탄성 측성이 측정되고, 측정된 마찰 특성 및 탄성 특성이 기준 범위 이하인 경우, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 실록산 화합물(110a)을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 불순물(110b)을 제거하는 단계가, 마찰 특성 및 탄성 특성이 상기 기준 범위를 가질 때까지 반복 수행 될 수 있다. 이에 따라, 세정된 상기 PVA 브러쉬(100)의 마찰 특성 및 탄성 특성이 용이하게 제어될 수 있다.
상술된 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬(100)의 세정 방법과 달리, PVA 브러쉬 내에 초순수(DI water)를 통과시키는 PVA 브러쉬 세정 방법은, 실리콘과 같은 유기물들을 제거할 수 없다. 또한, 초순수 유체를 통과시키는 PVA 브러쉬 세정 방법은, 불순물의 제거효율이 낮기 때문에 전처리 시간이 오래 소요되어 CMP 장비의 생산성(throughput)을 저해시키는 문제점이 있고, CMP 후 세정공정 중 기판상에 불순물이 전사되어 수율을 저해시키는 문제점이 있다.
이와 달리, 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬(100)의 세정 방법은, 상기 PVA 브러쉬(100)를 준비하는 단계, 상기 유기물을 포함하는 상기 세정 용액(200)으로 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 실록산(siloxane) 화합물(110a)을 제거하는 단계, 및 상기 PVA 브러쉬(100)에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 불순물(110b)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 실리콘과 같은 유기성 물질 및 입자 형태의 불순물 등이 용이하게 제거될 수 있다. 결과적으로, 화학 기계적 평탄화 공정, 반도체 공정, 및 디스플레이 공정 등에서 얻어지는 생산물의 수율(yield)을 향상시킬 수 있는 PVA 브러쉬의 세정 방법이 제공될 수 있다.
이하, 상기 PVA 브러쉬(100) 내의 상기 실리콘 화합물(110a), 및 상기 불순물(110b)을 제거하기 위한 PVA 브러쉬 세정 장치가 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치가 포함하는 마찰 특성 측정 장치를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치가 포함하는 탄성 특성 측정 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치(10)는, 세정 용기(40), 세정 용액 공급 장치(50), 입자 측정 장치(60a), 유기물 측정 장치(60b), 마찰 특성 측정 장치(70), 및 탄성 특성 측정 장치(80)를 포함할 수 있다.
상기 세정 용기(40) 내에, PVA브러쉬(20), 세정 용액(25), 진동 장치(30), 및 진동 발생기(31)가 배치될 수 있다.
상기 PVA 브러쉬(20) 및 상기 세정 용액(25)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된, 상기 PVA 브러쉬의 세정 방법에서 설명된 PVA 브러쉬 및 상기 세정 용액과 같을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬는 코어(21) 및 돌기(22)로 구성될 수 있다.
상기 PVA 브러쉬(20)는 제조 공성 상의 결함에 의해 실록산 화합물(23a), 및 불순물(23b)등을 포함할 수 있다. 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 상기 실록산 화합물(23a)은 유기물을 포함하는 상기 세정 용액(25)으로 제거될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 상기 실록산 화합물(23a)은 상기 세정 용액 (25) 내에 상기 PVA 브러쉬(20)를 침지시키는 방법으로 제거될 수 있다.
상기 실록산 화합물(23a)은, 상기 세정 용액(25) 내의 상기 유기물의 농도가 높아질수록 제거되는 양이 많아질 수 있다. 하지만, 상기 세정 용액(25) 내의 상기 유기물의 농도가 일정 범위 이상 높아지면, 상기 PVA 브러쉬(20)가 손상될 수 있다. 이에 따라, 일 실시 예에 따르면, 상기 세정 용액(25)은 10 wt% 이상 50 wt% 미만의 농도를 갖는 상기 유기물을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 유기물은 THF 또는 TMAH일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 실록산 화합물은 PDMS일 수 있다.
상기 브러쉬(20) 내의 상기 불순물(23b)은, 상기 브러쉬(20)로 진동이 제공되어 제거될 수 있다. 이를 위해, 상기 진동 발생기(31)는 진동을 생성하고, 상기 진동 장치(30)는 생성된 진동을 상기 브러쉬(20)로 제공할 수 있다. 상기 불순물(23b) 및 진동은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된, 상기 PVA 브러쉬의 세정 방법에서 설명된 불순물 및 진동과 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 진동 장치(30)가 상기 PVA 브러쉬(20)에 10분의 시간 동안 진동을 제공하는 경우, 상기 PVA 브러쉬(20)로부터 제거된 상기 불순물(23b)의 양이 최대값을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA 브러쉬(20)에 진동을 가하고 나서, 10분 이하의 시간 내에 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 불순물(23b)이 대부분 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 진동 발생기(31)는 상기 진동 발생기(31)를 발진시키는 발진기(32), 주파수 제어장치(33), 및 파워 제어장치(34)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 진동 장치(30)는 쿼츠, 알루미나, 세라믹, 및 금속 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 세정 용액 공급 장치(50)는, 노즐(51), 탱크(52), 펌프(53), 필터(54), 압력계(55), 유량계(56), 및 펌프 조절 장치(57)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 세정 용액 공급 장치(50)는, 상기 노즐(51)을 통해 상기 PVA 브러시(20)상의 상기 코어(21)에 직접 상기 세정 용액(25)을 공급하거나, 상기 세정 용기(40)에 상기 세정 용액(25)을 공급할 수 있다. 상기 탱크(52)는 상기 세정 용액(25)을 저장할 수 있다. 상기 펌프(53)는 상기 탱크(52)와 상기 세정 용기(40) 사이의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 펌프(53)는 다이어프램 펌프(diaphragm pump), 벨로우즈 펌프(bllows metering pump), 연동 펌프(peristaltic pump), 주사기 펌프(syringe pump), 솔레노이드 펌프(solenoid diaphragm pump), 마그네트 임펠러식 펌프(magnetic drive impeller pump), 및 자기 부상 펌프(magnetically levitated centrifugal pump)등 일 수 있다.
상기 필터(54)는 상기 펌프(53)로부터 상기 세정 용기(40) 내로 제공되는 상기 세정 용액(25) 내의 불순물을 제거할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 필터(54)는 10nm 내지 200nm 크기의 기공을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 필터(54)는 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 밸브는, 벤트 밸브 또는 배출 밸브일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 필터(54)는, PES(Polyethersulfone), PTFE(polytetrafluorethylene), SFCA(sufactant-free cellulose acetate), PVDF(polyvinylidene fluoride), cellulose, nylon, cellulose acetate, cellulose nitrate, glass microfiber, 및 polypropylene 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 압력계(55)는, 상기 세정 용액(25)의 공급 압력을 확인할 수 있다. 상기 유량계(56)는, 상기 세정 용액(25)의 공급 유량을 확인할 수 있다. 상기 펌프 조절 장치(57)는 상기 세정 용액(25)의 공급 압력 및 공급 유량 조건을 조절할 수 있다.
상기 입자 측정 장치(60a)는, 세정된 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 상기 불순물(23b)의 크기 및 개수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 입자 측정 장치(60a)는, 세정된 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 잔류 기공 형성제, 및 불완전한 가교 등에 의한 접합력이 낮은 PVA 부스러기를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 입자 측정 장치(60a)는, 소멸 측정기(extinction detector), 단일 입자 광학 측정법(SPOS, single particle optical sizing) 장치, 레이저 회절법(laser diffraction) 장치, 동적 광산란법(dynamic light scattering) 장치, 및 음향 감쇄 분광학법(acoustic attenuation spectroscopy) 장치 등 일 수 있다.
상기 유기물 측정 장치(60b)는, 세정된 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 실록산 화합물(23a)의 양을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기물 측정 장치(60b)는, 세정된 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 PDMS의 양을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 유기물 측정 장치(60b)는 자외선 검출기(ultravilolet detector), 전도도 검출기(conductivity analyzer), 전류 충전 검출기(current charge detector), NDIR 검출기(nondispersive infrared gas analyzer) 및 총유기탄소분석기(total organic carbon analyzer) 등 일 수 있다.
상기 실록산 화합물(23a) 및 상기 불순물(23b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(20)는, 상기 마찰 특성 측정 장치(70) 및 상기 탄성 특성 측정 장치(80)로 이동되어, 마찰 특성 및 탄성 특성이 측정될 수 있다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 상기 마찰 특성 측정 장치(70) 및 상기 탄성 특성 측정 장치(80)가 구체적으로 설명된다. 마찰 특성 측정 장치(70)가 먼저 설명되고, 이후 탄성 특성 측정 장치(80)가 설명되지만, 상기 PVA 브러쉬(20)의 마찰 특성 측정 및 탄성 특성 측정 순서가 이에 국한되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 상기 마찰 특성 측정 장치(70)는, 회전 모터(70a), 마찰 측정기(70b), 및 제1 마찰 부재(70c)로 구성될 수 있다. 상기 PVA 브러쉬(20)는, 상기 코어(21)의 일단이 상기 회전 모터(70a)와 연결되고, 상기 돌기(22)의 일단이 상기 제1 마찰 부재(70c)와 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA 브러쉬(20)와 상기 제1 마찰 부재(70c)간의 마찰 특성 변화 및, 상기 회전 모터(70a)의 회전력 변화를 측정하여, 상기 PVA 브러쉬(20)의 마찰 특성을 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 마찰 측정기(70b)는, SAW(surface acoustic wave) 토크(torque) 센서, EMD(embedded magnetic domain) 토크 센서, optical electronics 토크 센서, telemetry 토크 센서, wire 토크 센서, 정현 고정식(stationary) 토크 센서, 접촉 회전식(slip ring rotational) 토크 센서, 및 비접촉 회전식(contactless rotational) 토크 센서 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 탄성 특성 측정 장치(80)는, 이동 모터(80a), 탄성 측정기(80b), 및 제2 마찰 부재(80c)로 구성될 수 있다. 상기 PVA 브러쉬(20)는, 상기 코어(21)의 일단이 상기 회전 모터(80a)와 연결되고, 상기 돌기(22)의 일단이 상기 제2 마찰 부재(80c)와 접촉될 수 있다. 또한, 상기 제2 마찰 부재(80c)와 접촉하는 상기 돌기(22)의 반대편에 배치된 상기 돌기(22)의 타단은 상기 탄성 측정 장치(80)와 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA 브러쉬(20)와 상기 제2 마찰 부재(80c)간의 탄성 특성 변화 및, 상기 탄성 측정기(80b)의 압력 변화를 측정하여, 상기 PVA 브러쉬(20)의 탄성 특성을 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기 탄성 측정기(80b)는 스트레인 게이지식 로드셀(strain gauge load cell), 빔 로드셀(beam load cell), 및 기둥형 로드셀(column load cell) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 장치(10)는, 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 상기 실록산 화합물(23a)을 제거하는 상기 유기물을 포함하는 상기 세정 용액(25)이 배치되는 상기 세정 용기(40), 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 상기 불순물(23b)을 제거하는 진동을, 상기 PVA 브러쉬(20)로 제공하고, 상기 세정 용기 (40)내에 배치되는 상기 진동 장치(30), 상기 실록산 화합물(23a) 및 상기 불순물(23b)이 제거된 상기 PVA 브러쉬(20)의 마찰 특성을 측정하는 상기 마찰 측정 장치(70), 상기 PVA 브러쉬(20)의 탄성 특성을 측정하는 탄성 측정 장치(80)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 PVA 브러쉬(20) 내의 실리콘과 같은 유기성 물질 및 입자 형태의 불순물 등이 용이하게 제거될 수 있다. 결과적으로, 화학 기계적 평탄화 공정, 반도체 공정, 및 디스플레이 공정 등에서 얻어지는 생산물의 수율(yield)이 향상된 PVA 브러쉬의 세정 장치가 제공될 수 있다.
이하, 상기 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법의 구체적인 실험 예 및 특성 평가가 설명된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법이 수행되기 전, PVA 브러쉬의 특성을 측정하는 방법의 도면 및 측정 장치 사진이다.
도 6을 참조하면, PVA 브러쉬의 일부를 H3PO4 용액 내에서 microwave ashing을 수행 후, Agilent(USA)사의7900 ICP-MS를 사용하여, PVA 브러쉬 내의 물질들의 특성을 측정하였다. 측정 결과는 아래 <표 1>을 통해 정리된다.
| Element | Concentration(ug/g) | SD(Standard Devation) | Relative SD (%) |
Composition (%) | Total Amount (ug/g) |
| Si | 4278.596 | 157.878 | 3.690 | 88.650 | 4,826 |
| Ti | 523.721 | 25.080 | 4.789 | 10.851 | |
| W | 0.036 | 0.002 | 4.162 | 0.001 | |
| Cu | 14.118 | 0.672 | 4.764 | 0.293 | |
| Fe | 9.916 | 0.751 | 7.575 | 0.205 |
도 6 및 <표 1>에서 알 수 있듯이, H3PO4 용액 내에서 microwave ashing된 PVA 브러쉬 내에는 약 88.65 wt%농도의 Si, 약 10.85 wt% 농도의 Ti등이 포함되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법이 수행되기 전의 PVA 브러쉬 내에는 많은 양의 siloxane및 불순물이 포함되어 있는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법으로 세정된, PVA 브러쉬의 특성을 측정하는 방법의 도면 및 측정 장치 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법 중, 진동 시간에 따라 제거된 불순물의 양을 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, PVA 브러쉬를 20 wt% 농도의 THF 및 80 wt%의 DI water가 혼합된 용액 내에 침지하고, 40 kHz의 주파수 및 600W의 파워를 갖는 초음파를 사용하여 PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하고, 제거된 불순물의 양을 측정하였다. 제거된 불순물의 측정은 PSS(USA)사의 Accusizer 780AD가 사용되었다.
도 8을 참조하면, 도 7에서 상술된 방법으로 PVA 브러쉬를 0 내지 40분의 시간 동안 초음파를 제공하여 세정한 후, PVA 브러쉬로부터 제거된 불순물의 양을 측정하였다. 도 8에서 알 수 있듯이, PVA 브러쉬에 10분의 시간 동안 초음파가 제공된 경우, PVA 브러쉬로부터 제거된 불순물의 양이 현저하게 많은 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법을 수행하는 경우, 초음파를 제공하는 10분 이내의 시간 동안 대부분의 불순물이 제거되는 것을 알 수 있다. 또한 PVA 브러쉬에 초음파를 제공할 경우, 불순물을 고농도로 포집할 수 있기 때문에, PVA 브러쉬의 불순물을 용이하게 분석할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 LC-MS 측정한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 도 7에서 상술된 방법으로 제거된 물질들을 LC-MS(liquid chromatography-mass spectrometry)측정 하였다. 도 9의 A에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법이 수행되어, PVA 브러쉬로부터 제거된 물질들 중에 PDMS가 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 10 및 도 11는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 촬영한 전자현미경 사진이다.
도 10을 참조하면, 도 7에서 상술된 방법으로 제거된 물질들을 건조시킨 후, 0.5k의 배율로 FE-SEM(field emission-scanning electron microscope)촬영하였다. 도 10에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 방법으로 제거된 물질들 곳곳에 불순물 입자(particle)들이 분포되어 있는 것을 확인 할 수 있었다.
도 11를 참조하면, 도 10의 B 부분을 확대하여 5k의 배율로 FE-SEM 촬영하였다. 도 11에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 방법으로 제거된 물질들 곳곳에 불순물 입자(particle)뿐만 아니라 PDMS(Organic Containment)들도 분포되어 있는 것을 확인 할 수 있었다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 제거된 물질들을 TOF-SIMS 측정한 그래프이다.
도 12을 참조하면, 도 7에서 상술된 방법으로 제거된 물질들을 건조시킨 후, TOF-SIMS(time of flight - secondary mass spectrometry)측정하였다. 도 12의 C 및 D에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 방법으로 제거된 물질들이 실록산을 포함하고 있는 것을 알 수 있다.
도 8 내지 도 12를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로, PVA 브러쉬를 세정한 경우, PVA 브러쉬로부터 PDMS 및 불순물 들이 용이하게 제거되는 것을 알 수 있다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법 중 세정 용액의 효율을 비교하는 사진이다.
도 13의 (a) 및 (b)를 참조하면, 도 7에서 상술된 방법으로 PVA 브러쉬를 세정하되, THF 없이 DI water 만을 포함하는 세정 용액으로 PVA 브러쉬를 세정하고, 세정된 PVA 브러쉬 표면을 1k 및 5k의 배율로 FE-SEM 촬영하였다. 도 13의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, THF 없이 DI water 만을 포함하는 세정 용액으로 PVA 브러쉬를 세정한 경우, PVA 브러쉬 표면에 많은 양의 PDMS가 남아 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 14의 (a) 및 (b)를 참조하면, 도 7에서 상술된 방법으로 PVA 브러쉬를 세정하고, 세정된 PVA 브러쉬 표면을 1k 및 5k의 배율로 FE-SEM 촬영하였다. 도 14의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 PVA 브러쉬 세정 방법으로 PVA 브러쉬를 세정한 경우, PVA 브러쉬 표면에 PDMS가 실질적으로 남아있지 않은 것을 확인할 수 있었다.
즉, 도 13 및 도 14를 통해 알 수 있듯이, PVA 브러쉬를 세정하는 경우, THF에 의해 PDMS가 용이하게 제거되는 것을 알 수 있다. 다만, THF의 농도가 높아짐에 따라, PVA 브러쉬가 손상될 수 있어, 적정한 THF 농도의 조절이 필요하다. PVA 브러쉬의 손상 없이 PDMS를 제거할 수 있는 THF의 농도를 알아보기 위한 실험 결과가 아래 <표 2> 내지 <표 4>를 통해 정리된다.
| THF농도 (wt%) | 제거율 (wt%) |
| 0 (DIW) | 0.555 |
| 10 | 21.0145 |
| 20 | 30.3738 |
| 30 | 46.3964 |
| 40 | 67.9012 |
| 50 | 77.7778 |
| 100 | 100 |
(제거율 = (제거된 PDMS 무게 / 전체 PDMS 무게) * 100 %)
| Type | δD(Mpa1 /2) | δP(Mpa1 /2) | δH(Mpa1 /2) | R0 | |
| Solute | PVAcetal | 21.3 | 13.3 | 17.4 | 13.3 |
| Solvent | THF(S1) | 16.8 | 5.7 | 8 | |
| Water(S2) | 15.6 | 16 | 42.3 |
(δD: dispersion force, δp: polar force, δH: hydrogen-bonding force, R0: radius of solubility sphere)
| % S1 | % S2 | δD(Mpa1/2) | δP(Mpa1/2) | δH(Mpa1/2) | RED(PVA) | PVA손상 |
| 100 | 0 | 16.8 | 5.7 | 8 | 1.13 | O |
| 90 | 10 | 16.68 | 6.73 | 11.43 | 0.96 | O |
| 80 | 20 | 16.56 | 7.76 | 14.86 | 0.85 | O |
| 70 | 30 | 16.44 | 8.79 | 18.29 | 0.81 | O |
| 60 | 40 | 16.32 | 9.82 | 21.72 | 0.86 | O |
| 50 | 50 | 16.2 | 10.85 | 25.15 | 0.98 | O |
| 40 | 60 | 16.08 | 11.88 | 28.58 | 1.16 | X |
| 30 | 70 | 15.96 | 12.91 | 32.01 | 1.36 | X |
| 20 | 80 | 15.84 | 13.94 | 35.44 | 1.59 | X |
| 10 | 90 | 15.72 | 14.97 | 38.87 | 1.82 | X |
| 0 | 100 | 15.6 | 16 | 42.3 | 2.07 | X |
(δD: dispersion force, δp: polar force, δH: hydrogen-bonding force, R0: radius of solubility sphere, RED: relative energy difference)
<표 4>의 RED는 아래 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 통해 계산되었다.
<수학식 1>
RA 2=4(δD1- δD2)2 + (δP1- δp2)2 + (δH1- δH2)2
(RA: Distance between molecules, 1: solvent, 2: solute)
<수학식 2>
RED = RA / R0
(RA: Distance between molecules, R0: radius of solubility sphere)
상술된 <표 2> 내지 <표 4>를 통해 알 수 있듯이, THF 의 농도가 높아짐에 따라, PDMS의 제거율도 향상되지만, THF의 농도가 50% 이상이 되는 경우, PVA 브러쉬에 손상이 가해지는 것을 알 수 있다. 또한, 상술된 <표 4>의 RED의 값이 1 미만일 경우, PVA 브러쉬에 손상이 가해지는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 실시 예에 다른 PVA 브러쉬의 세정 방법에 사용되는 세정 용액은, 10 wt 이상 50 wt% 미만의 농도를 갖는 THF를 포함하는 것이, PVA 브러쉬가 손상되지 않고 PDMS를 제거할 수 있는 효율적인 THF 농도 범위인 것을 알 수 있다.
도 15은 본 발명의 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법으로 세정된 PVA브러쉬의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 15을 참조하면, 도 7에서 상술된 방법으로 PVA 브러쉬를 세정하되, 세정 용액에 포함된 THF의 농도를 0 wt% 내지 50 wt%로 변화시키고, THF의 농도에 따른 porosity(%)를 측정하였다.
도 15에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 PVA 브러쉬의 세정 방법으로 세정된 PVA 브러쉬는, 세정 용액에 포함된 THF의 농도가 40%가 초과되는 경우 점점 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 세정된 PVA 브러쉬의 porosity(%)는 아래 <수학식 3>을 통해 계산되었다.
<수학식 3>
Porosity (%) = WB - WA / (WB - WA) - (WA/Dpva)
(WA: 건조된 브러쉬의 무게, WB: 물에 젖어있는 브러쉬의 무게, DPVA: PVA 브러쉬의 밀도(1.3g/cm3)
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: PVA 세정 장치
20, 21, 22: PVA 브러쉬, 코어, 돌기
23a, 23b: 실록산 화합물, 불순물
25: 세정 용액
30: 진동 장치
31: 진동 발생기
32: 발진기
33, 34: 주파수 제어장치, 파워 제어장치
50: 세정 용액 공급 장치
51: 노즐
52: 탱크
53: 펌프
54: 필터
55: 압력계
56: 유량계
57: 펌프 조절 장치
60a: 입자 측정 장치
60b: 유기물 측정 장치
70: 압력 특성 측정 장치
80: 탄성 특성 측정 장치
100: PVA 브러쉬
110a: 실록산 화합물
110b: 불순물
200: 세정 용액
300: 진동 장치
20, 21, 22: PVA 브러쉬, 코어, 돌기
23a, 23b: 실록산 화합물, 불순물
25: 세정 용액
30: 진동 장치
31: 진동 발생기
32: 발진기
33, 34: 주파수 제어장치, 파워 제어장치
50: 세정 용액 공급 장치
51: 노즐
52: 탱크
53: 펌프
54: 필터
55: 압력계
56: 유량계
57: 펌프 조절 장치
60a: 입자 측정 장치
60b: 유기물 측정 장치
70: 압력 특성 측정 장치
80: 탄성 특성 측정 장치
100: PVA 브러쉬
110a: 실록산 화합물
110b: 불순물
200: 세정 용액
300: 진동 장치
Claims (17)
- PVA 브러쉬를 준비하는 단계;
유기물을 포함하는 세정 용액으로 상기 PVA 브러쉬 내의 실록산(siloxane) 화합물을 제거하는 단계; 및
상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하는 단계를 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 세정 용액은, 10 wt% 이상 50 wt% 미만의 농도를 갖는 상기 유기물을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계는,
상기 PVA 브러쉬에 10분의 시간 동안 진동을 가한 경우, 상기 PVA 브러쉬로부터 제거된 상기 불순물의 양이 최대값을 갖는 것을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 PVA 브러쉬 내의 상기 실록산 화합물 및 상기 불순물은, 동시에 제거되는 것을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 PVA 브러쉬 내의 상기 실록산 화합물 및 상기 불순물은, 상기 실록산 화합물이 제거된 후 상기 불순물이 제거되거나, 상기 불순물이 제거된 후 상기 실록산 화합물이 제거되는 것을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 유기물은, THF 또는 TMAH인 것을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 실록산 화합물은, PDMS인 것을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 PVA 브러쉬 내의 실록산(siloxane) 화합물을 제거하는 단계; 및
상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계를 유닛 공정(unit process)로 정의하고,
상기 실록산 화합물 및 상기 불순물이 제거된 상기 PVA 브러쉬의 마찰 특성 및 탄성 특성을 측정하는 단계를 더 포함하되,
측정된 상기 PVA 브러쉬의 마찰 특성 및 탄성 특성이 기준 범위 이하인 경우, 상기 유닛 공정이 반복 수행되는 것을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계는,
상기 진동이 전달된 PVA 브러쉬의 입자 형태의 불순물을 입자 측정기를 이용하여 측정하는 과정을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제9 항에 있어서,
상기 입자 측정기는, 단일 입자 광학 측정법(SPOS, single particle optical sizing), 레이저 회절법(laser diffraction), 동적 광산란법(dynamic light scattering), 및 음향 감쇄 분광학법(acoustic attenuation spectroscopy) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 PVA 브러시의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 PVA 브러쉬에 진동을 가하여, 상기 PVA 브러쉬 내의 상기 불순물을 제거하는 단계는,
상기 진동이 전달된 PVA 브러쉬의 유기성 형태의 불순물을 유기물 측정기를 이용하여 측정하는 과정을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- 제11 항에 있어서,
상기 유기물 측정기는,
자외선 검출기(ultravilolet detector), 전도도 검출기(conductivity analyzer), 전류 충전 검출기(current charge detector), NDIR 검출기(nondispersive infrared gas analyzer) 및 총유기탄소분석기(total organic carbon analyzer) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 세정용 PVA 브러시의 세정 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 세정 용액은, 상기 PVA 브러쉬와의 RED 가 1 미만의 범위를 갖는 상기 유기물을 포함하는 PVA 브러쉬의 세정 방법.
- PVA 브러쉬 내의 실록산 화합물을 제거하는 유기물을 포함하는 세정 용액이 배치되는 세정 용기;
상기 PVA 브러쉬 내의 불순물을 제거하는 진동을, 상기 PVA 브러쉬로 제공하고, 상기 세정 용기 내에 배치되는 진동 장치;
상기 실록산 화합물 및 상기 불순물이 제거된 상기 PVA 브러쉬의 마찰 특성을 측정하는 마찰 측정 장치; 및
상기 실록산 화합물 및 상기 불순물이 제거된 상기 PVA 브러쉬의 탄성 특성을 측정하는 탄성 측정 장치를 포함하는 PVA 브러쉬 세정 장치.
- 제14 항에 있어서,
상기 유기물은, THF 또는 TMAH이고,
상기 세정 용액은, 10 wt% 이상 50 wt% 미만의 농도를 갖는 상기 유기물을 포함하는 PVA 브러쉬 세정 장치.
- 제14 항에 있어서,
상기 진동 장치가 10분의 시간 동안 상기 PVA 브러쉬에 진동을 제공하는 경우, 상기 PVA 브러쉬로부터 제거된 상기 불순물의 양이 최대값을 갖는 것을 포함하는 PVA 브러쉬 세정 장치.
- 제14 항에 있어서,
상기 실록산 화합물은, PDMS인 것을 포함하는 PVA 브러쉬 세정 장치.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170121997A KR102022076B1 (ko) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Pva 브러쉬 세정 방법 및 장치 |
| TW107132730A TWI816697B (zh) | 2017-09-21 | 2018-09-18 | Pva刷子的清洗方法及清洗裝置 |
| US16/648,994 US11382412B2 (en) | 2017-09-21 | 2018-09-20 | Method and apparatus for cleaning PVA brush |
| PCT/KR2018/011169 WO2019059683A1 (ko) | 2017-09-21 | 2018-09-20 | Pva 브러쉬 세정 방법 및 장치 |
| CN201880061024.4A CN111132577B (zh) | 2017-09-21 | 2018-09-20 | Pva刷子的清洗方法及清洗装置 |
| JP2020515697A JP7168941B2 (ja) | 2017-09-21 | 2018-09-20 | Ｐｖａブラシの洗浄方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170121997A KR102022076B1 (ko) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Pva 브러쉬 세정 방법 및 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190033339A true KR20190033339A (ko) | 2019-03-29 |
| KR102022076B1 KR102022076B1 (ko) | 2019-09-23 |
Family
ID=65811447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170121997A KR102022076B1 (ko) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Pva 브러쉬 세정 방법 및 장치 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11382412B2 (ko) |
| JP (1) | JP7168941B2 (ko) |
| KR (1) | KR102022076B1 (ko) |
| CN (1) | CN111132577B (ko) |
| TW (1) | TWI816697B (ko) |
| WO (1) | WO2019059683A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220026395A (ko) | 2020-08-25 | 2022-03-04 | 주식회사 브러쉬텍 | 폴리비닐아세탈 브러쉬의 제조방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7137941B2 (ja) * | 2018-03-15 | 2022-09-15 | 株式会社荏原製作所 | 基板洗浄装置、及び基板洗浄方法 |
| JP7368992B2 (ja) * | 2019-09-27 | 2023-10-25 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 基板処理装置およびブラシ収納容器 |
| JP2023004002A (ja) * | 2021-06-25 | 2023-01-17 | 株式会社荏原製作所 | 洗浄部材処理装置、ブレークイン方法及び洗浄部材のクリーニング方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10223583A (ja) * | 1997-02-06 | 1998-08-21 | Yuasa Seisakusho:Kk | ブラシ式洗浄装置 |
| JPH11323000A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-11-26 | Rippey Corp | スポンジまたは多孔性ポリマ―製品のマイクロクリ―ニング方法 |
| JP2003332287A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-21 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板洗浄方法及びその装置 |
| KR20060134663A (ko) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 평판표시장치용 브러쉬 세정유닛 및 이를 이용한 브러쉬세정방법 |
| JP2007317703A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Fujifilm Corp | ブラシ洗浄方法、半導体の製造方法及びブラシ洗浄装置 |
| KR20080073586A (ko) | 2007-02-06 | 2008-08-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | Ｐｖａ 브러시 크리닝 방법 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4080584B2 (ja) * | 1998-01-20 | 2008-04-23 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 洗浄処理装置 |
| FR2786376B1 (fr) * | 1998-11-27 | 2001-10-26 | Oreal | Pinceau de vernis a ongles et ensemble d'application de vernis a ongles muni d'un tel pinceau |
| US6623355B2 (en) * | 2000-11-07 | 2003-09-23 | Micell Technologies, Inc. | Methods, apparatus and slurries for chemical mechanical planarization |
| KR100790273B1 (ko) * | 2003-12-12 | 2007-12-31 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 펜슬 스펀지 클리닝 장치 및 그 방법 |
| JP4012180B2 (ja) * | 2004-08-06 | 2007-11-21 | 株式会社東芝 | Ｃｍｐ用スラリー、研磨方法、および半導体装置の製造方法 |
| JP2006278392A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板洗浄装置および基板洗浄方法 |
| JP5029611B2 (ja) * | 2006-09-08 | 2012-09-19 | 株式会社ニコン | クリーニング用部材、クリーニング方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 |
| DE102007018766A1 (de) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Braun Gmbh | Zahnbürste |
| EP2269485B1 (en) * | 2008-03-31 | 2015-12-02 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polyacetal-containing brush |
| JP2010021457A (ja) | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Fujitsu Microelectronics Ltd | ブラシの洗浄方法 |
| EP2483333B1 (de) * | 2009-09-30 | 2015-08-05 | THÜRINGISCHES INSTITUT FÜR TEXTIL- UND KUNSTSTOFF-FORSCHUNG e.V. | Formkörper mit mantel- und trägermaterial sowie verfahren zu dessen herstellung |
| US10522369B2 (en) * | 2015-02-26 | 2019-12-31 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method and system for cleaning wafer and scrubber |
| JP6674628B2 (ja) * | 2016-04-26 | 2020-04-01 | 信越化学工業株式会社 | 洗浄剤組成物及び薄型基板の製造方法 |
| KR102373044B1 (ko) * | 2017-02-20 | 2022-03-11 | 후지필름 가부시키가이샤 | 약액, 약액 수용체, 및 패턴 형성 방법 |
| US10410936B2 (en) * | 2017-05-19 | 2019-09-10 | Illinois Tool Works Inc. | Methods and apparatuses for effluent monitoring for brush conditioning |
| US10170343B1 (en) | 2017-06-30 | 2019-01-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Post-CMP cleaning apparatus and method with brush self-cleaning function |
-
2017
- 2017-09-21 KR KR1020170121997A patent/KR102022076B1/ko active IP Right Grant
-
2018
- 2018-09-18 TW TW107132730A patent/TWI816697B/zh active
- 2018-09-20 WO PCT/KR2018/011169 patent/WO2019059683A1/ko active Application Filing
- 2018-09-20 CN CN201880061024.4A patent/CN111132577B/zh active Active
- 2018-09-20 US US16/648,994 patent/US11382412B2/en active Active
- 2018-09-20 JP JP2020515697A patent/JP7168941B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10223583A (ja) * | 1997-02-06 | 1998-08-21 | Yuasa Seisakusho:Kk | ブラシ式洗浄装置 |
| JPH11323000A (ja) * | 1998-03-27 | 1999-11-26 | Rippey Corp | スポンジまたは多孔性ポリマ―製品のマイクロクリ―ニング方法 |
| JP2003332287A (ja) * | 2002-05-17 | 2003-11-21 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板洗浄方法及びその装置 |
| KR20060134663A (ko) * | 2005-06-23 | 2006-12-28 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 평판표시장치용 브러쉬 세정유닛 및 이를 이용한 브러쉬세정방법 |
| JP2007317703A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Fujifilm Corp | ブラシ洗浄方法、半導体の製造方法及びブラシ洗浄装置 |
| KR20080073586A (ko) | 2007-02-06 | 2008-08-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | Ｐｖａ 브러시 크리닝 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220026395A (ko) | 2020-08-25 | 2022-03-04 | 주식회사 브러쉬텍 | 폴리비닐아세탈 브러쉬의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201920644A (zh) | 2019-06-01 |
| TWI816697B (zh) | 2023-10-01 |
| US20200281347A1 (en) | 2020-09-10 |
| JP7168941B2 (ja) | 2022-11-10 |
| WO2019059683A1 (ko) | 2019-03-28 |
| CN111132577B (zh) | 2022-09-13 |
| CN111132577A (zh) | 2020-05-08 |
| KR102022076B1 (ko) | 2019-09-23 |
| US11382412B2 (en) | 2022-07-12 |
| JP2020534690A (ja) | 2020-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7168941B2 (ja) | Ｐｖａブラシの洗浄方法及び装置 | |
| US7569493B2 (en) | Nitride-based compound semiconductor, method of cleaning a compound semiconductor, method of producing the same, and substrate | |
| US6277753B1 (en) | Removal of CMP residue from semiconductors using supercritical carbon dioxide process | |
| KR101379570B1 (ko) | 격리된 베벨 에지 세정을 위한 방법 및 장치 | |
| US20140311379A1 (en) | Method for Preparing Liquid Chemical for Forming Water Repellent Protective Film | |
| JP2007208250A (ja) | 半導体製造装置用のフッ素ゴム系成形品の洗浄方法および洗浄された成形品 | |
| KR102349982B1 (ko) | 압송 용기 | |
| KR101625703B1 (ko) | 손상이 없는 고효율 파티클 제거 세정 | |
| EP1886341A1 (en) | Polar fluid removal from surfaces using supercritical fluids | |
| EP1145287A1 (en) | Method and apparatus for cleaning a semiconductor wafer | |
| JP3183335B2 (ja) | 積層体及び半導体基板の製造方法 | |
| US9457385B2 (en) | Ultrasonic cleaning method and ultrasonic cleaning apparatus | |
| US11107672B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device and method of cleaning substrate | |
| JP2011139004A (ja) | 基板の洗浄方法 | |
| JP2013516062A (ja) | 水の分析方法および水中で洗浄される基板の分析方法 | |
| JP3350627B2 (ja) | 半導体素子の異物除去方法及びその装置 | |
| US11839907B2 (en) | Breaking-in and cleaning method and apparatus for wafer-cleaning brush | |
| US8551252B2 (en) | Methods for removing residual particles from a substrate | |
| US8778085B2 (en) | Dissolved nitrogen concentration monitoring method, substrate cleaning method, and substrate cleaning apparatus | |
| TWI744416B (zh) | 清潔半導體基底的方法 | |
| Barbagini et al. | Time-dependent attractive force between a silica particle and a silica substrate in dodecane | |
| DE102018106643B4 (de) | Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung und verfahren zum reinigen eines substrats | |
| Salhab et al. | Indirect nanoscale characterization of polymer photoresist wetting using ultra-high frequency acoustic waves | |
| Bansal | Control of time-dependent contamination during bonding of semiconductor and optical substrates | |
| Burke et al. | Evaluation of contaminant-induced charge from oxide chemical-mechanical polish |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |