KR20160147695A - 브러쉬 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브러쉬 세정 장치에 관한 것으로, 원형 디스크 형상의 기판이 자전하도록 상기 기판을 회전시키는 기판 지지체와; 상기 기판의 판면에 접촉한 상태로 회전하여 접촉 방식으로 상기 기판의 판면을 세정하는 세정 브러쉬와; 상기 세정 브러쉬의 일측에 위치하여, 상기 세정 브러쉬의 회전 방향과 상기 기판의 자전 방향이 서로 반대 방향으로 접촉하는 제1영역의 상기 세정 브러쉬에 약액을 공급하는 제1약액 공급부와; 상기 제1영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 바깥 방향으로 분사하는 헹굼수 분사부를; 포함하여 구성되어, 상기 기판의 판면 상의 이물질이 상기 세정 브러쉬에 도달하기 이전에 이물질을 상기 기판의 바깥으로 배출되게 밀어내어, 제1영역을 통과하면서 기판의 표면으로부터 분리된 이물질이 다시 기판 표면에 들러붙거나 세정 브러쉬에 고착되어 기판에 손상을 일으키는 것을 방지하여 기판의 손상 없이 세정 효율을 향상시킬 수 있는 브러쉬 세정 장치를 제공한다.

Description

브러쉬 세정 장치 {BRUSH CLEANING APPARATUS}
본 발명은 브러쉬 세정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 원형 디스크 형상의 기판을 스핀 회전하면서 기판의 표면에 브러쉬를 회전시키면서 세정하는 효율을 향상시킨 브러쉬 세정 장치에 관한 것이다.
디스플레이 장치에 사용되는 기판이나 반도체 소자의 제작에 사용되는 웨이퍼(이하, 이들을 '기판'이라고 통칭함)를 처리한 이후에, 처리 공정 중에 표면에 묻은 이물질을 제거하는 세정 공정이 이루어진다.
도1은 화학 기계적 연마 공정이 행해진 이후에 연마 공정에서 묻은 이물질을 제거하는 종래의 기판 세정 장치(1)를 도시한 것이다. 종래의 기판 세정 장치(1)는 기판 이송부에 의하여 기판(W)을 회전 지지체(10)의 접촉부(15)에 위치시킨 상태에서, 회전 지지체(10)의 접촉부(15)를 회전시키는 것에 의하여 기판(W)을 자전(r1)시킨다.
그리고, 회전 가능하게 설치된 세정 브러쉬(99)가 기판(W)의 표면과 접촉한 상태로 회전하면서, 기판(W)의 표면에 묻어있는 이물질을 제거한다. 이 때, 세정 브러쉬(99)나 기판(W)에 세정액 성분을 함유한 약액(당업계에서 '케미칼'이라고 불리기도 함)을 도포하여, 기판(W)의 판면으로부터 이물질의 제거 효율을 높인다.
그러나, 종래의 브러쉬 세정 장치(1)는 세정 브러쉬(99)나 기판(W)에 도포되는 약액이 임의로 분사되어, 세정 브러쉬(99)에 의하여 기판(W)의 표면으로부터 분리된 이물질이 다시 기판(W)에 들러붙거나 세정 브러쉬(99)에 고착된 상태로 기판(W)과 세정 브러쉬(99)의 접촉 세정이 이루어져, 기판(W)의 2차 오염이나 세정 브러쉬에 고착된 이물질에 의하여 기판(W)의 스크래치가 발생되는 문제점이 있었다.
따라서, 세정 공정 중에 기판(W)으로부터 분리된 이물질이 다시 기판(W)에 들러붙거나 세정 브러쉬(99)에 고착되어, 기판(W)의 세정 효율이 저하되거나 기판(W)을 손상시키는 문제점을 근본적으로 해소할 필요성이 높아지고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원형 디스크 형상의 기판을 자전시키면서 기판의 표면을 브러쉬로 접촉 세정하는 동안에, 브러쉬에 의한 접촉으로 이물질이 기판의 표면으로부터 분리되면, 분리된 이물질이 다시 기판 표면에 들러붙는 것을 방지하여 세정 효율을 향상시킨 브러쉬 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 세정 브러쉬와 기판의 이동 방향이 정 반대인 영역에서 집중적으로 세정함으로써, 기판으로부터 이물질을 분리하는 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 표면을 세정 브러쉬로 접촉 세정하는 동안에, 세정 브러쉬의 접촉에 의해 분리된 이물질이 세정 브러쉬의 표면에 들러붙어, 세정 브러쉬가 회전하면서 기판과 접촉 세정할 때에 세정 브러쉬의 표면에 붙어있는 이물질에 의해 기판 표면을 손상시키는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 기판의 세정 효율을 향상시키고 기판의 접촉 세정이 행해지는 동안에 기판에 스크래치 등의 손상이 발생되지 않게 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 원형 디스크 형상의 기판이 자전하도록 상기 기판을 회전시키는 기판 지지체와; 상기 기판의 판면에 접촉한 상태로 회전하여 접촉 방식으로 상기 기판의 판면을 세정하는 세정 브러쉬와; 상기 세정 브러쉬의 일측에 위치하여, 제1영역의 상기 세정 브러쉬에 약액을 공급하는 제1약액 공급부와; 상기 제1영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 바깥 방향으로 분사하는 헹굼수 분사부를; 포함하여 구성되어, 상기 기판의 판면 상의 이물질이 상기 세정 브러쉬에 도달하기 이전에 이물질을 상기 기판의 바깥으로 배출되게 밀어내는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치를 제공한다.
이를 통해, 본 발명은 기판이 제1영역을 통과하면서 기판의 표면에 부착되어 있던 이물질이 기판의 표면으로부터 분리되면, 제1영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 바깥 방향으로 분사하여 상기 기판의 판면 상의 이물질이 상기 제2영역에 도달하기 이전에 상기 기판의 바깥으로 배출되게 헹굼으로써, 제1영역을 통과하면서 기판의 판면으로부터 분리된 이물질이 다시 세정 브러쉬에 도달하는 것을 근본적으로 차단하는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 상기 제1영역은 세정 브러쉬의 회전 방향과 기판의 자전 방향이 서로 반대 방향으로 접촉하는 영역인 것이 바람직하다. 이를 통해, 세정 브러쉬의 회전 방향과 기판의 자전 방향이 서로 반대이어서, 세정 브러쉬와 기판의 접촉부에서 상대 이동 속도가 가장 빠른 제1영역에 세정 성분을 갖는 약액을 공급하여, 제1영역에서 세정 브러쉬와 기판의 마찰 접촉에 의하여 기판의 판면에 잔류하는 이물질을 분리시키는 효율을 극대화하기 위함이다.
따라서, 본 발명은, 제1영역에서 가장 높은 마찰 접촉력으로 브러쉬와 기판이 접촉하여 이물질을 기판의 표면으로부터 분리시키면, 곧바로 기판의 바깥으로 분사되는 헹굼수에 의하여 분리된 이물질이 기판의 바깥으로 밀려 배출되게 헹굼 공정을 행함으로써, 기판의 표면으로부터 분리된 이물질이 다시 기판 표면에 들러붙는 것을 방지하여 세정 효율을 향상시킬 수 있고, 동시에 세정 브러쉬의 접촉에 의해 분리된 이물질이 세정 브러쉬의 표면에 다시 들러붙는 것을 방지하여 이물질에 의해 기판 손상 문제를 해소할 수 있다.
이 때, 상기 헹굼수 분사부는 헹굼수가 배출되는 구멍에 비하여 넓은 면적에 걸쳐 헹굼수를 분사하여, 기판의 표면으로부터 분리된 이물질이 헹굼수에 의하여 기판 바깥으로 확실하게 밀려 배출될 수 있도록 한다.
이를 위하여, 상기 헹굼수 분사부는 헹굼수와 압축 가스가 혼합된 형태로 분사될 수 있다. 이를 통해, 기판의 표면을 헹굼수가 때리는 힘을 크게 증가시켜, 기판의 표면으로부터 이물질을 밀어내는 힘을 극대화할 수 있다.
한편, 상기 제1세정 브러쉬와 상기 제2세정 브러쉬 중 어느 하나 이상은 세정 공정 중에 축선 방향으로 왕복 이동되거나 정해진 회전각만큼 회전하게 왕복 선회 운동이 행해짐으로써, 세정 브러쉬의 표면에 형성된 세정 돌기에 의하여 웨이퍼에 대하여 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 이동하게 된다. 이를 통해 세정 돌기가 규칙적으로 배열되더라도 웨이퍼의 전체 표면에 접촉하면서 웨이퍼의 표면 일부에 이물질이 모이지 않고 전체적으로 균일하게 세정할 수 있다.
한편, 상기 헹굼수 분사부는 상기 액체 공급체에 위치하여, 하나의 액체 공급체에서 헹굼수와 약액을 모두 공급할 수 있게 되어, 부품의 관리와 제어가 용이해지는 잇점을 얻을 수 있다.
그리고, 상기 액체 공급체는 길게 형성되어 상기 세정 브러쉬와 나란히 배열될 수 있다. 이에 의하여, 액체 공급체는 세정 브러쉬의 제1영역과 제2영역에 대하여 서로 대향하게 배치될 수 있다.
상기 헹굼수 분사부는 상기 기판의 판면에 대하여 45도 이하의 각도를 이루면서 헹굼수가 분사되어, 분사되는 헹굼수의 에너지가 수평 방향으로 미는 힘으로 크게 작용함으로써, 기판의 판면으로부터 떨어진 이물질을 보다 효과적으로 기판 바깥으로 밀어낼 수 있다.
한편, 상기 액체 공급체에는 상기 세정 브러쉬의 회전 방향과 상기 기판의 자전 방향이 서로 동일한 제2영역의 상기 세정 브러쉬에 약액을 분무하는 제2분사부가 형성될 수도 있다. 제1영역과 달리 제2영역은 세정 브러쉬의 회전 방향과 기판의 자전 방향이 동일하므로 제1영역에 비하여 이물질을 기판 판면으로부터 분리시키는 효율이 낮지만, 제2영역에서도 기판의 판면의 이물질을 판면으로부터 분리시키는 데 활용할 수 있다.
그리고, 상기 세정 브러쉬는 상기 기판의 중심을 지나도록 배치되고, 상기 액체 공급체가 배치되지 않은 상기 기판의 일측에는, 상기 제2영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 바깥 방향으로 분사하여, 상기 기판의 판면 상의 이물질이 상기 제2영역에 도달하기 이전에 상기 기판의 바깥으로 배출되게 하는 제2헹굼수 분사부를 더 포함하여 구성되어, 제2영역에서 분리된 이물질을 곧바로 기판 바깥으로 배출시켜 기판의 세정 효율을 향상시키고 기판의 손상을 방지할 수 있다.
본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '약액'은 세정 효능이 있는 화학 물질로서, 당업계에서 케미칼, 세정제, 세정액 등으로 호칭되는 물질을 통칭하는 것으로 정의하기로 한다. 그리고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '헹굼수'는 헹굼에 사용되는 물질로서, 당업계에서 순수, 탈염수 등으로 호칭되는 물질을 통칭하는 것으로 정의하기로 한다
상술한 바와 같이 본 발명은, 세정 브러쉬의 회전 방향과 상기 기판의 자전 방향이 서로 반대인 제1영역의 세정 브러쉬에 약액을 공급하도록 구성됨으로써, 세정 브러쉬의 회전 방향과 기판의 자전 방향이 서로 반대 방향이어서 세정 브러쉬와 기판의 접촉부에서 상대 속도가 가장 빠른 제1영역에서 약액이 공급됨에 따라, 세정 브러쉬와 기판의 마찰 접촉에 의하여 기판의 판면에 잔류하는 이물질을 분리시키는 효율을 극대화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
무엇보다도, 본 발명은 세정 브러쉬의 회전 방향과 상기 기판의 자전 방향이 서로 반대인 제1영역을 통과한 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 바깥 방향으로 분사하도록 구성됨으로써, 기판이 제1영역을 통과하면서 기판의 표면에 부착되어 있던 이물질이 기판의 표면으로부터 분리되면, 제1영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 바깥 방향으로 분사하여 상기 기판의 판면 상의 이물질이 상기 제2영역에 도달하기 이전에 상기 기판의 바깥으로 배출되게 함으로써, 제1영역을 통과하면서 기판의 표면으로부터 분리된 이물질이 다시 기판 표면에 들러붙는 것을 방지하여 세정 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
부수적으로, 본 발명은, 제1영역에서 기판의 판면으로부터 분리된 이물질이 세정 브러쉬에 도달하기 이전에 기판의 바깥으로 밀려 배출되므로, 동시에 세정 브러쉬의 접촉에 의해 분리된 이물질이 세정 브러쉬의 표면에 다시 들러붙는 것을 방지하여 이물질에 의해 기판 손상 문제를 해소할 수 있다.
도1은 종래의 브러쉬 세정 장치의 구성을 도시한 사시도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 브러쉬 세정 장치의 구성을 도시한 사시도,
도3은 도2의 평면도,
도4는 액체 공급바의 구성을 도시한 정면도,
도5a 내지 도5f는 도2의 브러쉬 세정 장치의 작용 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 브러쉬 세정 장치(100)를 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브러쉬 세정 장치(100)는 원형 디스크 형상의 기판(W)이 자전(r1)하도록 기판(W)을 회전시키는 기판 지지체(10)와, 자전하는 기판(W)의 판면에 접촉한 상태로 회전하여 접촉 방식으로 기판(W)의 판면을 세정하는 세정 브러쉬(110)와, 세정 브러쉬(110)를 회전지지하는 지지대(90)와, 세정 브러쉬(110)에 약액(33)을 공급하는 약액 분사노즐(131, 132)과 기판(W)의 판면에 헹굼수를 분사하는 헹굼액 분사구(141)가 구비된 액체 공급체(120)와, 액체 공급체(120)의 반대측에 기판(W)의 표면에 반경 바깥 방향 성분으로 헹굼수를 분사하는 제2헹굼액 분사구(142)를 포함하여 구성된다.
상기 기판 지지체(10)는 도1 및 도3에 도시된 바와 같이 3개 이상으로 배치되어 기판(W)의 가장자리와 접촉부(15)에서 접촉한 상태로 회전 구동(10d)되어, 원형 기판(W)을 회전(r1)시킨다. 도면에 도시된 기판 지지체(10)는 기판의 저면이 개방되어 브러쉬 세정이 가능한 상태로 기판(W)을 회전 구동하지만, 본 발명에 따른 기판 지지체는 도면에 도시된 형태에 국한되지 않으며 기판(W)의 저면이나 측면을 고정시킨 상태에서 회전시키는 형태를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 기판 지지체는 기판의 저면이 개방되지 않은 형태도 포함한다.
상기 세정 브러쉬(110)는 구동 모터(M)로부터 회전축을 통해 연결되어 구동 모터(M)에 의해 회전 구동된다. 도면에 도시되지 않았지만, 세정 브러쉬(110)는 기판(W)이 기판 지지체(10)로 공급될 때에는 상하 방향으로 이동하여 기판(W)의 이동 경로를 터주고, 기판(W)이 기판 지지체(10)에 안착되어 회전 구동할 수 있는 상태가 되면 상하 반대 방향으로 이동하여 기판(W)의 상,하측 판면에 접촉한 상태가 된다. 그리고, 구동 모터(M)에 의해 회전 구동됨으로써, 기판(W)의 판면을 접촉 세정한다.
세정 브러쉬(110)는 기판(W)과의 접촉 면적을 크게 하기 위하여 기판(W)의 중심을 지나는 형태로 배열되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 기판 지지체(10)에 의하여 기판(W)이 자전(r1)하고, 동시에 세정 브러쉬(110)가 회전 구동되면, 기판(W)의 자전 방향(r1)과 세정 브러쉬(110)의 회전 방향(110r)이 서로 반대 방향으로 접촉하는 제1영역(A1)과, 기판(W)의 자전 방향과 세정 브러쉬(110)의 회전 방향(110r)이 서로 동일한 방향으로 접촉하는 제2영역(A2)으로 나뉘게 된다.
상기 액체 공급체(120)는 도4에 도시된 바와 같이 바 형태로 길게 형성되며, 세정 브러쉬(110)와 나란이 배치된다. 액체 공급체(120)에는, 기판(W)의 자전 방향(r1)과 세정 브러쉬(110)의 회전 방향(110r)이 서로 반대 방향으로 접촉하는 제1영역(A1)에 약액(33)을 분사하는 분사 노즐(131)이 다수 구비된 제1약액 분사부(130A)와, 기판(W)의 자전 방향(r1)과 세정 브러쉬(110)의 회전 방향(110r)이 서로 같은 방향으로 접촉하는 제2영역(A2)에 약액(33)을 분사하는 분사 노즐(132)이 다수 구비된 제2약액 분사부(130B)와, 기판(W)의 바깥을 향하여 헹굼수 또는 헹굼수와 압축 가스가 혼합된 혼합 가스를 분사하는 헹굼액 분사구(141)가 설치된다.
다수의 분사 노즐(131, 132)을 통해 분사되는 약액은 약액 공급부(150)로부터 약액 공급배관(130p)을 통해 공급되며, 헹굼수 분사부(141)를 통해 분사되는 헹굼수 또는 혼합 가스는 헹굼수 공급부(160)와 압축 가스 공급부(170)가 혼합되이어 혼합가스 공급배관(140p)을 통해 공급된다. 이 때, 제1약액 분사부(130A)와 제2약액 분사부(130B)는 독립적으로 약액(33)을 분사할 수 있도록, 캐미칼 공급배관(130p)의 배관이 정해진다.
이와 같이, 바 형태로 길게 형성된 액체 공급체에 제1약액 공급부(130A)와 제2약액 공급부(130B) 및 헹굼액 분사구(141)가 마련됨에 따라, 이들(130A, 130B, 141)을 원하는 위치에 배치하고 설치하는 것이 보다 용이해지고, 제어가 간편해지는 잇점을 얻을 수 있다.
그리고, 제2헹굼액 분사구(142)는 별도로 설치되어 기판 바깥 방향으로 헹굼수(44) 또는 혼합 가스를 분사하여, 제2영역(A2)에서 분리된 이물질(88)을 기판의 바깥으로 밀어 배출시킨다.
이에 반하여, 세정 브러쉬(110)의 회전 방향(110r)과 기판(W)의 자전 방향(r1)이 서로 같은 방향으로 접촉하는 제2영역(A2)에서는, 세정 브러쉬(110)가 기판(W)을 접촉하여 닦아내는 마찰에 의한 접촉 세정력이 작아지므로, 기판(W)으로부터 이물질을 분리시키는 효율이 낮아진다. 따라서, 제1영역(A1)에서의 접촉 세정력을 활용하여 기판(W)의 이물질 세정을 행하는 것이 필요하다.
한편, 세정브러쉬(110)를 회전시키는 회전축은 구동 모터와 함께 축선 방향으로 왕복 이동하게 구성된다. 이를 통해, 세정 브러쉬(110)의 표면에 배열되는 세정 돌기가 웨이퍼 전체 표면에 골고루 접촉하여 웨이퍼(W)의 전체 표면이 세정 돌기에 의하여 균일하게 세정될 수 있도록 한다. 이와 같은 구성은 세정 브러쉬(110)의 회전축과 구동 모터가 함께 리드 스크류에 의하여 세정 돌기의 간격만큼 1초~10초에 왕복 스트로크를 이동하도록 구성하는 것에 의해 가능하다.
한편, 세정브러쉬(110)를 회전시키는 회전축은 구동 모터와 함께 웨이퍼(W)의 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 왕복 이동하게 구성된다. 이를 통해, 세정 브러쉬(110)의 표면에 배열되는 세정 돌기가 웨이퍼의 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 이동하여, 웨이퍼의 전체 표면에 세정 돌기가 골고루 접촉하여 웨이퍼(W)의 전체 표면이 세정 돌기에 의하여 균일하게 세정될 수 있도록 한다. 이와 같은 구성은 세정 브러쉬(110)를 회전 구동하는 회전축과 구동 모터를 리드 스크류에 의하여 세정 돌기의 간격만큼 1초~10초에 왕복 스트로크를 함께 이동하도록 구성하거나, 이들을 함께 회전축(103, 203)과 구동 모터를 회전 중심을 기준으로 정해진 회전각만큼 선회운동시키는 것에 의해 가능하다.
이와 같은 필요성을 만족시키기 위한 브러쉬 세정 장치(100)의 작동 원리를 도5a 내지 도5f를 참조하여 상술한다.
단계 1: 기판(W)의 중심을 통과하게 설치되는 세정 브러쉬(110)가 회전(110r)하고, 기판(W)이 자전(r1)하면, 세정 브러쉬(110)와 기판(W)의 접촉부(C1, C2)는, 세정 브러쉬(110)와 기판(W)의 접촉부에서 서로 반대 방향으로 이동하는 제1영역(A1)과 서로 같은 방향으로 이동하는 제2영역(A2)으로 나뉘게 된다.
그런데, 세정 브러쉬(110)의 회전 방향(110r)과 기판(W)의 자전 방향(r1)이 서로 반대로 접촉하는 제1영역(A1)에서는, 세정 브러쉬(110)가 기판(W)을 접촉하여 닦아내는 마찰에 의한 접촉 세정력이 극대화되므로, 기판(W)으로부터 이물질을 분리시키는 효율이 높아진다.
따라서, 도5a에 도시된 바와 같이, 액체 공급체(120)의 제1약액 공급부(130A)에서는 제1영역(A1)의 세정 브러쉬(110)에 약액(33)을 도포한다. 제1영역(A1)에서 이루어지는 세정 효율이 높으므로, 제1영역(A1)에 공급되는 약액의 단위 시간당 공급량은 제2영역(A2)에 공급되는 약액의 단위 시간당 공급량에 비하여 더 크게 정해진다.
이와 같이, 제1약액공급부(130A)로부터 약액(33)이 세정 브러쉬(110)의 제1영역(A1)에 다량 공급됨에 따라, 제1영역(A1)의 제1접촉부(C1)에서 세정 브러쉬(110)가 기판(W)의 표면을 접촉할 때에, 세정 브러쉬(110)와 기판(W)의 큰 마찰력에 의하여 기판(W)의 표면에 묻은 이물질을 물리적으로 분리시키는 힘을 크게 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 충분히 공급된 약액의 화학적 세정력이 배가되어, 이물질을 기판(W)의 판면으로부터 분리시키는 높은 세정력이 발휘된다.
단계 2: 세정 브러쉬(110)의 제1영역(A1)에서 높은 세정력에 의하여 기판(W)의 표면으로부터 분리된 이물질(88)은 도5b에 도시된 바아 같이 기판(W)의 자전(r1)에 따라 회전 이동된다.
단계 3: 이 때, 기판(W)의 자전 방향(r1)을 기준으로 제1영역(A1)과 제2영역(A2)의 사이에는, 기판의 판면에 대하여 45도 이하의 수평에 가까운 각도로 순수 등의 헹굼수를 넓은 면적에 걸쳐 기판 바깥 방향을 향하여 분산된 형태로 고압 분사하는 제1헹굼액 분사구(141)가 마련되어 있다. 제1헹굼액 분사구(141)는 순수만을 분사하도록 구성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 순수와 압축 공기 또는 압축 가스를 혼합하여 혼합 가스 형태로 분사하도록 구성될 수도 있다.
따라서, 도5c에 도시된 바와 같이 제1헹굼액 분사구(141)로부터 분사되는 헹굼수에 의하여, 기판(W)으로부터 분리되어 기판(W) 상에 위치하고 있는 이물질(88)은 헹굼수(44)의 유동에 휩쓸려 기판(W)의 바깥으로 밀려 배출(99)된다.
이와 같이, 세정 브러쉬(110)의 제1영역(A1)에서 분리된 이물질(88)은 기판(W)에 남지 않고 세정 브러쉬(110)의 제2영역(A2)에 도달하기 이전에 기판(W)의 바깥으로 배출되므로, 기판(W)으로부터 분리된 이물질(88)이 다시 기판(W)의 표면에 들러붙어 세정 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있고, 동시에 세정 브러쉬(110)의 제2영역(A2)에 붙으면서 세정 브러쉬(110)와 함께 회전하면서 기판(W)에 스크래치 등의 손상을 일으키는 것도 방지할 수 있다.
단계 4: 그리고, 도5d에 도시된 바와 같이, 세정 브러쉬(110)의 회전 방향(110r)과 기판(W)의 자전 방향(r1)이 서로 동일한 방향으로 접촉하는 제2영역(A2)에서는 제1영역(A1)에 비하여 접촉 세정력이 낮다. 따라서, 도5d에 도시된 바와 같이, 제1영역(A1)에서 공급했던 것에 비하여 단위 시간당 적은 공급량으로 세정 브러쉬(110)의 제2영역(A2)에 제2약액 공급부(130B)로부터 약액(33)을 공급한다.
단계 5: 세정 브러쉬(110)의 제2영역(A2)에서 기판(W)의 표면으로부터 분리된 이물질(88)은 도5e에 도시된 바와 같이 기판(W)의 자전(r1)에 따라 회전 이동된다. 제1영역(A1)에서 분리된 이물질에 비하여 보다 적은 양이 기판(W)의 표면으로부터 분리되어 회전 이동하게 된다.
단계 6: 마찬가지로, 기판(W)의 자전 방향(r1)을 기준으로 제2영역(A2)과 제1영역(A1)의 사이에는, 기판의 판면에 대하여 45도 이하의 수평에 가까운 각도로 순수 등의 헹굼수를 넓은 면적에 걸쳐 기판 바깥 방향을 향하여 분산된 형태로 고압 분사하는 제2헹굼액 분사구(142)가 마련되어 있다. 이 때, 제2헹굼액 분사구(142)도 순수만을 분사하도록 구성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 순수와 압축 공기 또는 압축 가스를 혼합하여 혼합 가스 형태로 분사하도록 구성될 수도 있다.
따라서, 도5f에 도시된 바와 같이 제2헹굼액 분사구(142)로부터 분사되는 헹굼수에 의하여, 기판(W)으로부터 분리되어 기판(W) 상에 위치하고 있는 이물질(88)은 헹굼수(44)의 유동에 휩쓸려 기판(W)의 바깥으로 밀려 배출(99)된다.
이와 같이, 세정 브러쉬(110)의 제2영역(A2)에서 분리된 이물질(88)은 기판(W)에 남지 않고 세정 브러쉬(110)의 제1영역(A2)에 도달하기 이전에 기판(W)의 바깥으로 배출되므로, 기판(W)으로부터 분리된 이물질(88)이 다시 기판(W)의 표면에 들러붙어 세정 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있고, 동시에 세정 브러쉬(110)의 제2영역(A2)에 붙으면서 세정 브러쉬(110)와 함께 회전하면서 기판(W)에 스크래치 등의 손상을 일으키는 것도 방지할 수 있다.
전술한 단계 1 내지 단계 6은 하나의 단계가 서로 순차적으로 이루어질 수도 있지만, 단계 1 내지 단계 6이 동시에 계속하여 진행하는 형태로 이루어진다. 이를 통해, 연속적으로 행해지는 기판의 브러쉬 세정 공정이 보다 효율적으로 행해지는 잇점이 얻어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 브러쉬 세정 장치(100)는, 기판(W)이 제1영역(A1)을 통과하면서 기판(W)의 표면에 부착되어 있던 이물질(88)이 기판의 표면으로부터 분리되면, 제1영역(A1)을 통과한 기판(W)의 판면에 헹굼수(44)를 기판의 바깥 방향으로 분사하여 기판의 판면 상의 이물질(88)이 세정 브러쉬(110)의 다른 영역인 제2영역(A2)에 도달하기 이전에 기판의 바깥으로 배출시킴으로써, 기판의 2차 오염이 방지되어 세정 효율을 향상시킬 수 있고, 기판의 표면으로부터 분리된 이물질이 세정 브러쉬에 들러붙어 회전하는 세정 브러쉬에 의해 기판에 스크래치 등의 손상을 일으키는 것을 근본적으로 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 본 발명은 제2헹굼수 분사구나 제2약액 공급부의 구성을 포함하지 아니한 구성만으로 구성될 수도 있다.
100: 브러쉬 세정 장치 90: 기판 지지체
110: 세정 브러쉬 120: 액체 공급체
130A: 제1약액 공급부 130B: 제2약액 공급부
131: 제1약액 노즐 132: 제2약액 노즐
141: 헹굼액 분사구 142: 제2헹굼액 분사구

Claims (9)

  1. 원형 디스크 형상의 기판이 제자리에서 자전하도록 상기 기판을 회전시키는 기판 지지체와;
    상기 기판의 중심을 지나도록 배치되어 상기 기판의 판면에 접촉한 상태로 회전하며, 상기 기판의 판면을 세정하는 세정 브러쉬와;
    상기 세정 브러쉬의 회전 방향과 상기 기판의 자전 방향이 서로 반대 방향으로 접촉하는 제1영역에 약액을 공급하는 제1약액 공급부와, 상기 세정 브러쉬의 회전 방향과 상기 기판의 자전 방향이 동일한 방향으로 접촉하는 제2영역에 약액을 공급하는 제2약액 공급부와, 상기 제1영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 바깥 방향으로 분사하는 제1헹굼수 분사부가 구비되고, 하나의 바 형태로 형성되어 상기 세정 브러쉬의 일측에 상기 세정 브러쉬와 나란히 배치된 액체 공급체를;
    포함하여 구성되어, 상기 기판의 판면 상의 이물질이 상기 세정 브러쉬에 도달하기 이전에 이물질을 상기 기판의 바깥으로 배출되게 밀어내는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1약액 공급부는 상기 세정 브러쉬에 약액을 도포하는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2약액 공급부는 상기 세정 브러쉬와 상기 기판 중 어느 하나 이상에 약액을 도포하는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1약액 공급부에서 공급하는 단위 시간당 약액의 공급량은 상기 제2약액 공급부에서 공급하는 단위 시간당 약액의 공급량보다 더 많은 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1헹굼수 분사부는 헹굼수가 배출되는 구멍에 비하여 넓은 면적에 걸쳐 45도 이하의 낮은 각도로 분사하는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1헹굼수 분사부는 헹굼수와 압축 가스가 혼합된 형태로 분사되는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1헹굼수 분사부는, 상기 제1영역에서 상기 기판으로부터 분리된 제1이물질이 상기 세정 브러쉬의 회전 방향과 상기 기판의 자전 방향이 서로 동일하게 접촉하는 제2영역에 도달하기 전에, 상기 제1영역과 상기 제2영역의 사이에서 상기 제1영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 안쪽에서 바깥 방향으로 분사하여 상기 제1이물질을 상기 기판의 바깥으로 쓸어내어 배출시키는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판의 중심선을 기준으로 상기 제1헹굼수 분사부의 반대측에 배치되며, 상기 제2영역에서 상기 기판으로부터 분리된 제2이물질이 상기 제1영역에 도달하기 전에, 상기 제2영역과 상기 제1영역의 사이에서 상기 제2영역을 통과한 상기 기판의 판면에 헹굼수를 상기 기판의 안쪽에서 바깥 방향으로 분사하여 상기 제2이물질을 상기 기판의 바깥으로 쓸어내어 배출시키는 제2헹굼수 분사부를;
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.
  9. 제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 브러쉬는 세정 공정 중에 웨이퍼의 반경 방향 성분을 갖는 방향으로 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 브러쉬 세정 장치.


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