KR100683275B1 - 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치 - Google Patents

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KR100683275B1
KR100683275B1 KR1020050108189A KR20050108189A KR100683275B1 KR 100683275 B1 KR100683275 B1 KR 100683275B1 KR 1020050108189 A KR1020050108189 A KR 1020050108189A KR 20050108189 A KR20050108189 A KR 20050108189A KR 100683275 B1 KR100683275 B1 KR 100683275B1
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megasonic energy
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KR1020050108189A
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안영기
강동영
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세메스 주식회사
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Abstract

장치의 부피 효율 및 세정 공정의 효율을 향상시키는 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치가 제공된다. 진동 유닛은 메가소닉 에너지를 기판 상의 세정액에 전달하여 진동시키고, 내부에 공간을 구비하는 트랜스미터, 외부로부터 제공받은 세정액이 통과되고, 트랜스미터의 내부에 배치되며, 세정액에 메가소닉 에너지가 전달되도록 소정의 경로를 가지는 배관 및 트랜스미터 내부에서 배관과 연결되고, 기판 상으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 노즐 라인을 포함한다.
메가소닉 세정, 트랜스미터, 배관, 노즐 라인, 진동자

Description

진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치{Vibrating unit and megasonic cleaning apparatus comprising the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도들 및 진동자와 노즐 라인의 배치를 나타낸 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도 및 노즐 라인의 배치를 나타낸 평면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도 및 노즐 라인의 배치를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 유닛이 기판을 세정하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치을 나타낸 개념도이다
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 평면도들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 단 면도들이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 나타낸 개념도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 이용하여 세정하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 이용하여 세정하는 과정을 나타낸 개념도들이다.
(도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명)
1,2, 3: 메가소닉 세정 장치 100: 챔버
200: 지지부 300: 회전 구동부
400a, 400b, 400c: 진동 유닛 410: 트랜스미터
420: 진동자 425: 버퍼
430: 노즐 라인 440: 배관
500: 고주파 발진기 600: 제1 세정액 공급부
700: 제1 건조 기체 공급부 800: 진동 유닛 이동 제어부
900: 후면 노즐부
본 발명은 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장치의 부피 효율 및 세정 공정의 효율을 향상시키는 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 평판 표시 장치의 제조는 그 집적도가 높아져 감에 따라 패턴의 크기 및 패턴들 사이의 간격이 매우 작아지고 있다. 이에 따라 세정 공정의 중요성도 점차 증가하고 있다. 그 이유는 기판의 표면에 오염 입자가 존재할 경우 후속 공정시 패턴 불량이 유발될 수 있으며, 오염 입자가 도전막으로 이루어진 미세 패턴들 사이에 존재할 경우 반도체 소자 또는 평판 표시 장치의 오작동이 유발될 수 있기 때문이다.
그런데 미세 패턴의 크기가 1μm 이하로 줄어들면서 허용 가능한 오염 입자의 크기도 작아진다. 그리고 이런 미세한 크기의 오염 입자는 기판과 작용하는 강한 점착력 때문에 세정이 용이하지 않다. 따라서, 세정 효율을 높이기 위한 방법들이 다각적으로 강구되고 있다.
이러한 세정 방법 중의 하나로 메가소닉 세정 장치가 사용되고 있다. 메가소닉(megasonic) 세정 장치는 기판 상에 분사되는 세정액에 고주파수의 메가소닉 에너지를 전달하여 세정액을 진동시켜 강력한 유체의 음파 흐름(acoustic stream)을 만들어 내며, 이러한 흐름이 기판과 충돌하여 기판 상의 오염 입자를 제거하는 장치이다. 메가소닉 세정 장치는 기판 상에 세정액을 제공하는 노즐, 메가소닉 에너지를 발생시키는 압전 변환기(piezioelectric tranducer) 등을 포함하는 진동자 및 진동자로부터 메가소닉 에너지를 제공받아 기판 상에 세정액에 전달하는 트랜스미 터(transmitter)를 포함한다.
여기서, 트랜스미터는 바(bar) 형상으로 형성되어 있어 기판 상의 세정액에 메가소닉 에너지를 전달한다. 이러한 바 형상의 트랜스미터는 기판 상의 세정액 중 일부분에만 직접적으로 메가소닉 에너지를 전달하고, 그 이외의 세정액에는 간접적으로 전달하여 균일한 메가소닉 에너지를 제공하지 못한다. 따라서, 세정 공정의 효율을 저하시킨다. 또한, 노즐이 따로 분리됨으로써 세정액이 기판 상으로 제공된 후, 비로소 세정액이 메가소닉 에너지를 전달받음으로써 세정 공정의 효율을 저하시킬뿐더러, 메가소닉 세정 장치의 설치 부피가 커짐으로써 장치의 부피 효율을 저하시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 장치의 부피 효율 및 세정 공정의 효율을 향상시키는 진동 유닛을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 장치의 부피 효율 및 세정 공정의 효율을 향상시키는 메가소닉 세정 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 유닛은 메가소닉 에너지를 기판 상의 세정액에 전달하여 진동시키고, 내부에 공간을 구 비하는 트랜스미터, 외부로부터 제공받은 세정액이 통과되고, 상기 트랜스미터의 내부에 배치되며, 세정액에 메가소닉 에너지가 전달되도록 소정의 경로를 가지는 배관 및 상기 트랜스미터 내부에서 상기 배관과 연결되고, 상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 노즐 라인을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치는 기판을 세정하는 공간인 챔버, 상기 챔버에 포함되고, 상기 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부 상에 배치되고, 메가소닉 에너지를 상기 기판 상의 세정액에 전달하여 진동시키고, 내부에 공간을 구비하는 트랜스미터, 외부로부터 제공받은 세정액이 통과되고, 상기 트랜스미터의 내부에 배치되며, 세정액에 메가소닉 에너지가 전달되도록 소정의 경로를 가지는 배관 및 상기 트랜스미터 내부에서 상기 배관과 연결되고, 상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 노즐 라인을 구비하는 진동 유닛을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치를 상세히 설명하기로 한다
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 나타낸 개념도이며, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예들에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도들 및 진동자와 노즐 라인의 배치를 나타낸 평면도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도 및 노즐 라인의 배치를 나타낸 평면도이며, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도 및 노즐 라인의 배치를 나타낸 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 유닛이 기판을 세정하는 원리를 설명하는 도면이다.
메가소닉 세정 장치(1)는 세정 공정이 진행되는 공간인 챔버(100), 기판(10)을 지지하는 지지부(200), 지지부(200)를 회전시키는 회전 구동부(300), 기판(10) 상에 제1 세정액을 공급하고, 기판(10) 상의 제1 세정액에 메가소닉 에너지를 전달하는 진동 유닛(400a), 고주파 전기 신호를 발생시키는 고주파 발진기(500), 제1 세정액 공급부(600), 제1 건조 기체 공급부(700), 진동 유닛 이동 제어부(800) 및 기판(10)의 저면에 제2 세정액을 공급하는 후면 노즐부(900)를 포함한다.
챔버(100)는 기판(10)에 대한 세정 공정이 진행되는 공간이고, 챔버(100)는 상부가 개방된 형태로 된 외벽(110) 및 외벽(110)의 하부에 세정 공정이 완료된 세정액이 배출되도록 배치된 배출구(120)를 포함한다. 여기서 기판(10)은 식각 공정, 사진 공정, 증착 공정 등이 진행된 후에 이송된 것을 말한다
챔버(100)의 내부 중앙에는 기판(10)이 안착되는 지지부(200)가 배치된다. 지지부(200)는 세정 공정 진행시에 기판(10)을 고속으로 회전시키는 회전 테이블(210) 및 회전 테이블(210)의 외주연에 소정 간격으로 이격되어 배치되고, 기판(10)의 측면을 고정시키는 클램프(220)를 포함한다. 도 1에서는 기판(10)의 고정 수단을 클램프(220)로 도시하고 있으나, 기판(10)을 진공 또는 다른 기구적인 방법으로 고정시킬 수 있는 수단을 사용할 수 있다.
지지부(200)의 아래에는 지지부(200)의 회전력을 제공하는 회전 구동부(300)가 배치된다. 회전 구동부(300)는 회전력을 발생하는 모터(310) 및 이러한 회전력을 회전 테이블(210)로 전달하는 회전축(320)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 유닛(400a)은 메가소닉 에너지를 기판(10) 상의 제1 세정액에 전달하는 원형의 트랜스미터(410), 메가소닉 에너지를 발생시키는 진동자(420), 진동자(420)와 트랜스미터(410) 사이에 배치된 버퍼(425), 진동자 (420)에 고주파의 전기적 신호를 전달하는 도선(422), 기판(10) 상에 제1 세정액 또는 제1 건조 기체를 분사하는 노즐 라인(430) 및 외부로부터 제공되는 제1 세정액 또는 제1 건조 기체를 노즐 라인(430)에 제공하는 배관(440)을 포함한다.
트랜스미터(410)는 그 내부의 배관(440)을 통과하는 제1 세정액에 메가소닉 에너지를 전달하고, 기판(10)으로 분사된 제1 세정액에 직접 접촉하여 메가소닉 에너지를 전달하여 제1 세정액을 진동하게 한다. 트랜스미터(410)는 기판(10) 상의 제1 세정액과 넓은 면적으로 접촉하기 위하여 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 원형으로 형성된다. 이렇게 함으로써 트랜스미터(410)는 기판(10) 상에 흐르는 제1 세정액에 메가소닉 에너지를 균일하게 전달한다. 또한, 세정 공정 진행시 트랜스미터(410)는 주기적으로 기판(10)과 평행하게 수평 이동되어 기판(10)의 전 면적에 메가소닉 에너지 전달이 가능하다. 따라서 메가소닉 에너지를 전달받은 제1 세정액이 기판(10) 상에 동일한 에너지를 갖는 진동을 하게 되어 기판(10)의 전 부분에서 고른 세정을 한다. 그리고 트랜스미터(410)는 내부가 비어 있는 형태로 노즐 라인(430) 및 배관(440) 등을 배치할 수 있는 공간을 가진다. 또한, 트랜스미터(410)는 메가소닉 에너지를 기판(10) 상의 제1 세정액에 효과적으로 전달하기 위하여 비활성의 비오염 물질로 제조됨이 바람직하다. 대부분의 제1 세정액에 내식성을 가지는 석영을 사용할 수도 있으나, 불화수소산을 함유하는 제1 세정액은 석영으로 이루어진 트랜스미터(410)를 부식시킬 수 있다. 따라서, 트랜스미터(410)는 사파이어, 탄화 규소, 질화 붕소 또는 탄소 유리로 이루어질 수 있다. 또한, 석영은 탄화 규소 또는 탄소 유리와 같이 불화수소산에 내식성 있는 물질로 코팅할 수도 있다.
진동자(420)는 고주파 발진기(500)에서 발생된 고주파의 전기적 신호를 도선(422)을 통하여 제공받아 메가소닉 에너지를 발생시키고, 이러한 메가소닉 에너지를 트랜스미터(410)에 제공한다. 진동자(420)는 트랜스미터(410)의 상면에 배치되며, 열경화 수지 등을 이용하여 접착 고정될 수 있다. 여기서, 진동자(420)는 압전 변환기(미도시) 등을 포함하여 제조되어질 수 있다.
그리고, 진동자(420)는 도 2d에 나타낸 바와 같이, 트랜스미터(410) 상면 전부를 덮어 트랜스미터(410)에 균일한 메가소닉 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 진동자(420)는 트랜스미터(410) 상면의 소정의 위치에서 단수개 또는 복수개로 배치될 수 있다. 여기서, 진동자(420)가 복수개로 배치될 경우에 트랜스미터(410) 상면에 일정한 각도의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 2c에 나타낸 바와 같이, 진동자(420)는 트랜스미터(410)의 반경과 실질적으로 동일한 길이를 가지며 90도 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이렇게 함으로써 복수개의 진동자(420)들은 트랜스미터(410)의 상면의 각부분에서 동일한 주파수의 메가소닉 에너지를 발생하더라도 트랜스미터(410)에서 복합 공진이 발생하여 다양한 주파수를 가진 메가소닉 에너지를 기판(10) 상의 제1 세정액에 전달할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 복수의 진동자들을 도 2d에서 나타낸 바와 같이, 90도의 간격으로 배치하고 있으나, 이에 제한되지 않고, 복수의 진동자들이 원형의 트랜스미터에 메가소닉 에너지를 효과적으로 전달할 수 있다면 진동자의 배치 및 모양은 다양한 형태로 변형될 수 있다.
진동자(420)와 트랜스미터(410) 사이에는 버퍼(425)가 배치된다. 버퍼(425) 는 진동자(420)에서 발생되는 메가소닉 에너지를 손실없이 트랜스미터(410) 상면에 제공하게 하고, 버퍼(425)의 재질은 알루미늄 또는 석영으로 이루어질 수 있다.
한편, 노즐 라인(430)은 기판(10) 상에 제1 세정액 또는 제1 건조 기체를 제공하고, 노즐 라인(430)은 트랜스미터(410) 내의 하부에 위치한다. 노즐 라인(430)은 도 2e에 나타낸 바와 같이, 트랜스미터(410)의 하부에서 직경 방향으로 뻗은 직선 형태로 배치될 수 있다. 이렇게 하여, 기판(10)이 회전할 경우, 노즐 라인(430)은 기판(10) 상면의 모든 위치에 제1 세정액을 분사할 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 노즐 라인(430)은 일 방향으로 뻗은 진동자(420)와 평행되게 배치될 수 있다. 그리고 3a 및 3b에 나타낸 바와 같이, 노즐 라인(430)은 십자 형태로 배치될 수 있으며, 90도 간격으로 이격된 진동자(420)들과 평행되게 배치될 수 있다. 또한, 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 바와 같이, 노즐 라인(430)은 원형의 트랜스미터(410)의 중심에서부터 원을 그리는 형태로 배치될 수 있다.
노즐 라인(430)과 연결된 배관(440)은 외부로부터 제공되는 제1 세정액 또는 제1 건조 기체를 통과시켜서 노즐 라인(430)에 이들을 제공한다. 배관(440)은 트랜스미터(410) 내부에서 노즐 라인(430)과 연결되는 지점까지 소정의 경로를 가진다. 배관(440, 442)의 경로는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 수직 방향으로 뻗는 형태를 가지거나, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 지그재그 형태를 가질 수 있다. 여기서, 지그재그 형태의 배관(442)은 직선 방향의 배관(440)보다 제1 세정액이 트랜스미터(410) 내부를 통과하는 시간이 길어지므로 트랜스미터(410)로 제공된 메가소닉 에너지를 더 장시간으로 전달받는 형태를 가진다. 도 4a에 나타낸 바와 같이, 배관 (444, 446)은 노즐 라인(430) 방향으로 나선 형태의 경로를 가질 수 있고, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 나선의 반경이 노즐 라인(430) 방향으로 점진적으로 증가할 수 있다. 이런 나선 형태의 경로도 제1 세정액이 트랜스미터(410) 내부를 통과하는 시간이 길어지므로 메가소닉 에너지를 장시간으로 전달받는 형태를 가진다. 제1 세정액에 장시간 메가소닉 에너지를 제공함으로써 제1 세정액은 화학 반응이 일어나 라디칼을 형성하고, 이러한 라디칼을 포함하는 제1 세정액은 강력한 활성을 가진다. 따라서, 이러한 제1 세정액은 기판(10)의 오염 입자와 화학적인 반응을 하여 오염 입자를 효과적으로 제거하거나 이미 제거된 오염 입자가 기판(10)에 재점착되지 않도록 한다. 도면에서는 배관이 제1 세정액과 제1 건조 기체 둘 다 통과되는 것으로 도시하고 있으나, 제1 건조 기체가 통과되는 배관을 제1 세정액이 통과되는 배관과 별도로 설치할 수 있다.
고주파 발진기(500)는 고주파 전기 신호를 발생하여, 진동자(420)에 도선(422)을 통하여 제공한다. 이때 고주파 발진기(500)에서 발생하는 고주파의 주파수는 0.1 내지 4MH일 수 있다. 이런 고주파는 배관(440)을 통과하는 제1 세정액에서 라디칼을 형성시킨다. 또한, 1MHz 이상의 고주파는 기판(10) 상의 제1 세정액에서 케비테이션(cavitation)을 형성시키지 않고, 기판(10) 상의 제1 세정액의 분자로 하여금 강력한 음파 가속도를 가지게 한다. 이러한 강력한 음파 가속도를 가진 제1 세정액은 기판(10)과 충돌하여 오염 입자를 이탈시켜 제거한다. 이러한 음파 가속도에 의한 세정은 케비테인션에 의한 세정보다 기판(10)의 손상을 주지 않는 장점이 있다.
제1 세정액 공급부(600)는 진동 유닛(400a)으로 제1 세정액을 공급한다. 제1 세정액은 초순수(deionized water)를 포함할 수 있으며, 트랜스미터(410) 내부를 흐를 때, 제1 세정액에서 라디칼의 발생을 더 촉진시키기 위하여 수소 기체를 포함할 수도 있다.
제1 건조 기체 공급부(700)는 메가소닉 에너지를 이용하여 기판의 오염 입자를 제거한 다음, 기판(10) 상의 잔존하는 제1 세정액을 제거하기 위해 제1 건조 기체를 진동 유닛(400a)에 제공한다. 이때 제1 건조 기체는 비활성 기체로서 주로 질소 기체를 사용한다. 본 발명의 실시예에서는 제1 건조 기체가 제1 세정액이 통과되는 배관으로 통과하나, 이와는 별도의 배관을 배치하여 통과할 수 있다.
진동 유닛 이동 제어부(800)는 기판(10)이 로딩 또는 언로딩될 경우나 기판(10)과 진동 유닛(400a)을 소정의 간격을 두고 제1 세정액을 분사하는 경우에 진동 유닛(400a)을 상하로 이동시키도록 한다. 또한, 진동 유닛 이동 제어부(800)는 진동 유닛(400a)이 기판(10)의 전부분에 균일한 메가소닉 에너지를 전달하기 위하여 진동 유닛(400a)을 기판(10)과 평행하게 이동시킬 수 있다.
후면 노즐부(900)는 기판(10)의 저면에 제2 세정액을 분사하여 기판(10)의 저면에 점착된 오염 입자를 제거한다. 후면 노즐부(900)는 제2 세정액 공급부(910), 제2 건조 기체 공급부(920) 및 후면 노즐(930)을 포함한다.
제2 세정액 공급부(910)는 후면 노즐(930)과 연결되어 기판(10)의 저면의 오염 입자를 제거하기 위하여 제2 세정액을 공급한다. 이때, 제2 세정액은 제1 세정액 공급부(600)에서 사용하는 제1 세정액과 동일한 초순수를 포함할 수 있다.
제2 건조 기체 공급부(920)는 후면 노즐(930)과 연결되어 기판(10) 저면에서 제2 세정액의 분사가 완료한 후, 기판(10) 저면에 잔존하는 제2 세정액을 제거하기 위하여 제2 건조 기체를 공급한다. 이때, 제2 건조 기체는 제1 건조 기체 공급부(700)에서 사용하는 제1 건조 기체와 동일한 질소 기체를 포함할 수 있다.
후면 노즐(930)은 기판(10)의 저면에 제2 세정액 또는 제2 건조 기체를 공급한다. 후면 노즐(930)은 회전축(320) 내부를 따라 배치될 수 있다. 또한, 후면 노즐(930)은 외벽(110)을 관통하여 지지부(200) 하부의 소정의 위치까지 연장되어 형성될 수 있다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 유닛이 기판을 세정하는 원리에 대하여 설명한다.
진동자(420)에서 트랜스미터(410)에 제공된 메가소닉 에너지는 배관(440)을 통과하는 제1 세정액으로 하여금 라디칼을 형성케 하고, 이를 포함하는 제1 세정액을 노즐 라인(430)을 통하여 기판(10) 상에 분사한다. 이렇게 분사된 제1 세정액은 노즐 라인(430)과 회전하는 기판(10) 사이에 액체층(20)을 형성한다. 트랜스미터(410)는 액체층(20)에 메가소닉 에너지를 전달하여 액체층(20)을 진동시킬 뿐만 아니라, 기판(10)도 진동시킨다. 액체층(20)의 진동으로 인하여 액체층(20)을 이루는 제1 세정액은 강력한 음파 가속도를 가지게 되어 제1 세정액의 분자는 강한 충격력으로 기판(10)과 충돌한다. 이때, 제1 세정액 분자는 이러한 충돌 에너지로 기판(10)에 점착된 오염 입자를 흔들리게 하며, 기판(10)과 오염 입자의 계면에 침입하여 오염 입자를 이탈시킨다. 또한, 기판(10)의 진동으로 인하여 기판(10)에 점착된 오염 입자가 이탈된다. 한편, 라디칼을 포함하는 제1 세정액은 기판(10) 에 점착된 오염 입자와 화학 반응을 하여 오염 입자를 이탈시키거나, 이미 이탈된 오염 입자가 기판(10)에 재점착되지 않도록 한다.
이하, 도 6 내지 도 8b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메가 소닉 세정 장치에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치을 나타낸 개념도이며, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 평면도들이고, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 단면도들이다.
설명의 편의상, 도 1 내지 도 5에서 설명한 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다. 본 실시예의 메가소닉 세정 장치는, 도 6 내지 도 8b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치와 다음을 제외하고는 기본적으로 동일한 구조를 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치(2)는 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치(1)와 구성 요소 중 진동 유닛(400b)에서 차이를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 유닛(400b)에서 트랜스미터(450)는 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 수평 단면이 소정의 중심각을 가진 부채꼴 형상으로 형성된다. 여기서, 트랜스미터(450)의 반경은 기판(10)의 반경과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
진동자(420)는 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 트랜스미터(450)의 상면을 전부 덮거나 일부분을 덮을 수 있고, 도면에서는 나타내지 않았으나, 복수의 진동자(420)들을 배치할 수 있다.
노즐 라인(430)은 도 7c에 나타낸 바와 같이, 트랜스미터(450)의 반경을 따라 배치시켜 회전하는 기판(10)의 반경을 따라 전부 제1 세정액을 분사시킬 수 있다.
배관(440, 447)의 경로는 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 수직 방향으로 뻗은 형태를 갖거나 트랜스미터(450) 내에서 지그재그 형태의 경로를 가질 수 있다. 지그재그 형태의 경로를 갖는 이유는 본 발명의 일 실시예의 진동 유닛에서 설명한 이유와 동일하다.
이하, 도 9 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메가 소닉 세정 장치에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 나타낸 개념도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진동 유닛을 나타낸 사시도이다.
설명의 편의상, 도 1 내지 도 5에서 설명한 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다. 본 실시예의 메가소닉 세정 장치는, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치와 다음을 제외하고는 기본적으로 동일한 구조를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치(3)는 본 발명의 일 실 시예에 따른 메가소닉 세정 장치(1)와 구성 요소 중 진동 유닛(400c)에서 차이를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 유닛(400a)에서 트랜스미터(460)는 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 바 형상으로 형성될 수 있다. 트랜스미터(460)는 선단(462), 길게 뻗은 전방부(464) 및 전방부(464)의 직경보다 더 큰 직경을 가진 후방부(466)를 포함한다. 여기서, 전방부(464)는 진동자(420)에서 제공받은 메가소닉 에너지를 기판(10) 상의 제1 세정액에 전달한다. 전방부(464)는 그 내부에 노즐 라인(430) 및 배관(440)이 배치되도록 중공 형태를 갖는다.
진동자(420)는 전방부(464) 상에 배치되며, 진동자(420)의 배치 및 개수는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 유닛에서 설명한 진동자(420)의 것과 동일하다.
노즐 라인(430) 및 배관(440)은 도면에서는 수평 방향으로 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않고, 노즐 라인(430) 및 배관(440)의 배치 및 경로는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 유닛에서 설명한 노즐 라인(430) 및 배관(440)의 것과 동일하다.
이하, 도 11 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 이용하여 기판을 세정하는 과정을 설명한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 이용하여 세정하는 과정을 나타낸 흐름도이고, 도 12 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 이용하여 세정하는 과정을 나타낸 개념도들이다.
도 12를 참조하면, 로봇암(미도시) 등의 이송 수단에 의해 기판(10)을 지지부(200)에 로딩하여 안착시키고(S110), 진동 유닛 이동 제어부(800)에 의해 진동 유닛(400a)을 기판(10) 쪽으로 하강시킨다.(S120)
이어서, 도 13을 참조하면, 제1 세정액 공급부(600)는 제1 세정액을 진동 유닛(400a)을 통하여 회전하는 기판(10) 상에 제공한다.(S130) 여기서, 기판(10) 상으로 제공되는 제1 세정액은 초순수를 포함할 수 있고, 제1 세정액은 트랜스미터(410) 내부의 배관(440)을 통과하면서 진동자(420)에서 발생한 메가소닉 에너지를 전달받는다. 메가소닉 에너지를 전달받은 제1 세정액은 화학 반응을 하여 강력한 활성을 가진 라디칼을 형성한다. 따라서, 기판(10) 상에 라디칼을 포함하는 제1 세정액이 제공된다. 이때, 고주파 발진기(500)에서 제공되는 고주파의 주파수는 0.1 내지 4.0MHz일 수 있다. 또한, 제1 세정액이 라디칼을 잘 형성할 수 있도록 제1 세정액 공급부(600)는 수소 기체를 포함하는 초순수를 배관(440)으로 제공할 수 있다. 기판(10) 상에 제1 세정액을 제공함과 동시에 후면 노즐부(900)는 기판(10)의 저면에 초순수를 포함하는 제2 세정액을 제공하여 오염 입자를 제거한다.
계속해서, 상술한 제1 세정액은 기판(10)과 진동 유닛(400a) 사이에서 액체층(20)을 형성하고, 트랜스미터(410)는 액체층(20)에 메가소닉 에너지를 전달한다.(S140) 이때, 액체층(20)이 형성되는 기판(10)과 진동 유닛(400a) 사이의 간격은 1 내지 4mm 임이 바람직하다. 이러한 메가소닉 에너지는 액체층(20)을 진동시켜, 액체층(20)을 이루는 제1 세정액이 강력한 음파 가속도를 가지게 된다. 이런 가속도를 제1 세정액의 분자는 강한 충격력으로 기판(10)과 충돌하여 기판(10)에 점착 된 오염 입자를 물리적으로 흔들고 기판(10)과 오염 입자 사이로 침투하여 오염 입자를 이탈시킨다. 또한, 메가소닉 에너지는 기판(10)을 진동시켜서 오염 입자를 이탈시킨다. 그리고, 제1 세정액은 라디칼을 포함하고 있어 기판(10) 상의 오염 입자와 화학 반응을 통하여 오염 입자를 이탈시킨다. 이렇게 이탈된 오염 입자들은 회전하는 기판(10)의 원심력에 의해 완전히 분리되어 배출구(120)를 통해 배출된다. 특히, 라디칼을 포함하는 제1 세정액은 오염 입자가 기판(10)에 재점착되지 않도록 기여한다. 또한, 도면에서와 같이, 진동 유닛(400a)을 기판(10)과 평행한 방향으로 이동시켜 메가소닉 에너지를 액체층(20)의 전부분에 균일하게 전달할 수 있다.
이어서, 도 14를 참조하면, 기판(10) 상에 제1 세정액의 제공을 중단하고(S150), 회전하는 기판(10)에 질소 기체로 이루어진 제1 및 제2 건조 기체를 기판 상, 저면에 제공하여 기판(10) 상에 잔존한 제1 및 제2 세정액을 제거한다.(S160)
이어서, 도 15를 참조하면, 진동 유닛(400a)이 진동 유닛 이동 제어부(800)에 의해 상승하고, 로봇암(미도시) 등의 이송 수단을 통하여 기판(10)을 지지부(200)에서 언로딩한다.(S170) 이로써 메가소닉 세정 장치에 의한 기판의 세정 공정이 완료된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메가소닉 세정 장치를 사용하여 기판을 세정하는 과정으로 도면에서는 트랜스미터가 원형이고, 배관의 경로가 수직 방향으로 뻗은 형태로 도시하고 있으나, 트랜스미터의 모양 및 배관의 경로는 상술한 실시예들에 의해서도 세정하는 과정을 진행할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 실시예들을 설명하면서 들고 있는 기판은 웨이퍼를 예시로 하여 설명하고 있으나, 진동 유닛의 단면의 형상은 본 발명의 실시예들에 한정되지 않고, 다양한 형태로 변형이 가능하므로 웨이퍼 이외에도 포토레티클(reticle; 회로 원판)용 기판, 액정 디스플레이 패널용 기판, 플라즈마 디스플레이 패널용 기판 등이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 트랜스미터의 단면이 원형이거나 부채꼴 형상으로 형성됨으로써, 기판 상의 제1 세정액과 넓은 면적으로 접촉되어, 진동자로부터 전달되는 메가소닉 에너지를 제1 세정액 상에 균일하게 제공할 수 있고, 세정 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 노즐과 이와 연결된 소정의 경로를 가지는 배관이 트랜스미터 내부에 배치됨으로써, 기판 상으로 제1 세정액이 제공되기 전에 배관을 흐르는 제1 세정액에 미리 트랜스미터에서 제공하는 메가소닉 에너지를 전달받을 수 있으므로, 메가소닉 에너지를 제공받은 제1 세정액은 라디칼을 형성하여 오염 입자를 효과적으로 제거할 수 있다.
둘째, 노즐이 트랜스미터의 내부에 배치됨으로써 메가소닉 세정 장치의 부피 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 메가소닉 에너지를 기판 상의 세정액에 전달하여 진동시키며, 횡단면이 원형인 트랜스미터;
    상기 트랜스미터 상에 배치되고, 메가소닉 에너지를 발생하여 트랜스미터에 제공하는 적어도 하나의 진동자;
    외부로부터 제공받은 세정액이 통과되고, 상기 트랜스미터의 내부에 배치되며, 세정액에 메가소닉 에너지가 전달되도록 소정의 경로를 가지는 배관; 및
    상기 트랜스미터 내부에서 상기 배관과 연결되고, 상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 노즐 라인을 포함하는 진동 유닛.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 진동자와 상기 트랜스미터 사이에 상기 진동자에서 발생된 메가소닉 에너지를 상기 트랜스미터에 원활하게 전달하도록 버퍼를 더 포함하는 진동 유닛.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배관은 지그재그 형태의 경로 또는 나선 형태의 경로를 가지는 진동 유닛.
  5. 삭제
  6. 메가소닉 에너지를 기판 상의 세정액에 전달하여 진동시키며, 횡단면이 소정의 중심각을 가진 부채꼴 형상인 트랜스미터;
    상기 트랜스미터 상에 배치되고, 메가소닉 에너지를 발생하여 트랜스미터에 제공하는 적어도 하나의 진동자;
    외부로부터 제공받은 세정액이 통과되고, 상기 트랜스미터의 내부에 배치되며, 세정액에 메가소닉 에너지가 전달되도록 소정의 경로를 가지는 배관; 및
    상기 트랜스미터 내부에서 상기 배관과 연결되고, 상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 노즐 라인을 포함하는 진동 유닛.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 트랜스미터는 바 형상으로 형성된 진동 유닛.
  8. 기판을 세정하는 공간인 챔버;
    상기 챔버에 포함되고, 상기 기판을 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부 상에 배치되고, 메가소닉 에너지를 상기 기판 상의 세정액에 전달하여 진동시키며, 횡단면이 원형이고, 내부에 공간을 구비하는 트랜스미터,
    상기 트랜스미터 상에 배치되고, 메가소닉 에너지를 발생하여 트랜스미터에 제공하는 적어도 하나의 진동자;
    외부로부터 제공받은 세정액이 통과되고, 상기 트랜스미터의 내부에 배치되며, 세정액에 메가소닉 에너지가 전달되도록 소정의 경로를 가지는 배관 및
    상기 트랜스미터 내부에서 상기 배관과 연결되고, 상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 노즐 라인을 구비하는 진동 유닛을 포함하는 메가소닉 세정 장치.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 진동자와 상기 트랜스미터 사이에 상기 진동자에서 발생된 메가소닉 에너지를 상기 트랜스미터에 원할하게 전달하도록 버퍼를 더 포함하는 메가소닉 세정 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 배관은 지그재그 형태의 경로 또는 나선 형태의 경로를 가지는 메가소닉 세정 장치.
  12. 삭제
  13. 기판을 세정하는 공간인 챔버;
    상기 챔버에 포함되고, 상기 기판을 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부 상에 배치되고, 메가소닉 에너지를 상기 기판 상의 세정액에 전달하여 진동시키며, 횡단면이 원형이고, 내부에 공간을 구비하는 트랜스미터,
    상기 트랜스미터 상에 배치되고, 메가소닉 에너지를 발생하여 트랜스미터에 제공하는 적어도 하나의 진동자;
    외부로부터 제공받은 세정액이 통과되고, 상기 트랜스미터의 내부에 배치되며, 세정액에 메가소닉 에너지가 전달되도록 소정의 경로를 가지는 배관, 및
    상기 트랜스미터 내부에서 상기 배관과 연결되고, 상기 기판 상으로 세정액을 분사하는 적어도 하나의 노즐 라인을 구비하는 진동 유닛을 포함하는 메가소닉 세정 장치.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 트랜스미터는 바 형상으로 형성된 메가소닉 세정 장치.
  15. 제8 항에 있어서,
    상기 지지부 내부에 배치되고, 상기 기판의 저면에 세정액을 공급하는 후면 노즐을 더 포함하는 메가소닉 세정 장치.
  16. 제6 항에 있어서,
    상기 진동자와 상기 트랜스미터 사이에 상기 진동자에서 발생된 메가소닉 에너지를 상기 트랜스미터에 원활하게 전달하도록 버퍼를 더 포함하는 진동 유닛.
  17. 제13 항에 있어서,
    상기 진동자와 상기 트랜스미터 사이에 상기 진동자에서 발생된 메가소닉 에너지를 상기 트랜스미터에 원활하게 전달하도록 버퍼를 더 포함하는 메가소닉 세정 장치.
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