KR100827618B1

KR100827618B1 - Ultrasonic device for cleaning and ultrasonic cleaning system using the same

Info

Publication number: KR100827618B1
Application number: KR1020060042598A
Authority: KR
Inventors: 이양래; 임의수; 김현세
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2008-05-07
Also published as: KR20070109522A

Abstract

본 발명은 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파장치가 접합 또는 삽설되는 세정조를 적분구형, 아령형, 원통형 등으로 다양하게 응용하고, 세정조 내부에 반사판을 설치하여 초음파를 세정조 내부에서 다수번 반사, 적분시켜 초음파를 여러각도에서 피세정물의 상, 하면에 고르게 분포시키며, 상기 피세정물 상면의 패턴손상을 방지하도록 피세정물의 후면을 통하여 세정하는 등 세정조 내부의 피세정물에 초음파가 고르게 분포되도록 음압의 편차를 최소한으로 감소시켜, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정효과를 극대화할 수 있는 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic device for cleaning and an ultrasonic cleaning system using the same, and more particularly, various applications of the cleaning tank to which the ultrasonic device is bonded or inserted into an integrating sphere type, a dumbbell type, a cylindrical shape, and the like, and a reflecting plate inside the cleaning tank. The ultrasonic wave is reflected and integrated a plurality of times in the cleaning tank to distribute the ultrasonic waves evenly on the upper and lower surfaces of the object to be cleaned at various angles, and to clean the rear surface of the object to be prevented from damaging the pattern on the upper surface of the object. The present invention relates to a cleaning ultrasonic apparatus and an ultrasonic cleaning system using the same, which can minimize the variation of sound pressure to minimize the ultrasonic pressure so as to distribute the ultrasonic waves evenly to the object to be cleaned inside.

반도체, 초음파, 압전소자, 반사판, 확산층, 파필드, 매엽식, 배치식, 세정장치 Semiconductor, Ultrasonic, Piezoelectric Element, Reflective Plate, Diffusion Layer, Farfield, Sheetfed, Batch, Cleaner

Description

Ultrasonic cleaning device and ultrasonic cleaning system using the same {ULTRASONIC DEVICE FOR CLEANING AND ULTRASONIC CLEANING SYSTEM USING THE SAME}

도 1은 종래의 Batch type 반도체 세정용 초음파장치에서의 세정조내 높이에 따른 음압분포 측정결과를 나타낸 도면이고,1 is a view showing a sound pressure distribution measurement results according to the height in the cleaning tank in a conventional batch type ultrasonic cleaning device for cleaning,

도 2a는 본 발명에 따른 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템의 빔확산용 압전소자의 구조를 나타낸 단면도이고,Figure 2a is a cross-sectional view showing the structure of the ultrasonic wave cleaning apparatus and the beam diffusion piezoelectric element of the ultrasonic cleaning system using the same,

도 2b는 도 2a의 평면도이고,FIG. 2B is a top view of FIG. 2A

도 3a는 본 발명에 따른 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템의 기본원리를 나타낸 단면도이고,Figure 3a is a cross-sectional view showing the basic principle of the ultrasonic cleaning device and ultrasonic cleaning system using the same,

도 3b는 도 3a의 평면도이고,3B is a top view of FIG. 3A;

도 4a는 본 발명에 따른 적분구형의 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고,4A is a cross-sectional view of an integrating sphere ultrasonic cleaning system according to the present invention;

도 4b는 도 4a를 정면에서 본 단면도이고,FIG. 4B is a sectional view of FIG. 4A seen from the front;

도 5a는 본 발명에 따른 아령형의 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고,Figure 5a is a cross-sectional view of the dumbbell-type ultrasonic cleaning system according to the present invention,

도 5b는 도 5a를 정면에서 본 단면도이고,FIG. 5B is a sectional view of FIG. 5A seen from the front;

도 6a는 본 발명에 따른 또 다른 아령형의 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고,Figure 6a is a cross-sectional side view of another ultrasonic ultrasonic cleaning system according to the present invention,

도 6b는 도 6a를 상면에서 본 단면도이고,FIG. 6B is a sectional view of FIG. 6A seen from the top.

도 6c는 도 6a를 정면에서 본 단면도이고,6C is a sectional view of FIG. 6A seen from the front;

도 7a는 본 발명에 따른 원통형의 초음파 세정시스템을 정면에서 본 단면도이고,7A is a sectional front view of a cylindrical ultrasonic cleaning system according to the present invention;

도 7b는 도 7a를 측면에서 본 단면도이고,FIG. 7B is a sectional view of FIG. 7A seen from the side;

도 8a는 본 발명에 따른 다른 실시예의 원통형 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고 ,8A is a cross-sectional side view of a cylindrical ultrasonic cleaning system of another embodiment according to the present invention;

도 8b는 도 8a를 정면에서 본 단면도이고,FIG. 8B is a sectional view of FIG. 8A seen from the front;

도 9a는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 원통형 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고,9A is a cross-sectional side view of a cylindrical ultrasonic cleaning system of another embodiment according to the present invention;

도 9b는 도 9a를 정면에서 본 단면도이고,9B is a sectional view of FIG. 9A seen from the front;

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<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 양극편 2: 양극부 1: anode piece 2: anode part

3: 음극부 10: 빔확산용 압전소자3: cathode 10: piezoelectric element for beam diffusion

11: 니어필드 12: 파필드11: nearfield 12: farfield

13: 확산층 14: 압전세라믹13: diffusion layer 14: piezoceramic

18: 반사판 30: 세정조18: reflector 30: cleaning tank

31: 전원선 40: 초음파음장31: power line 40: ultrasonic sound field

41: 초음파장치41: ultrasonic device

반도체 제조의 프로세스 중에서 가장 기본적인 기술의 하나가 세정 기술이다. 반도체 제조 과정은 웨이퍼의 표면을 형성하기 위하여 여러 단계의 공정을 거치게 되는데, 각 단계에서 소정의 공정이 수행되는 반도체 웨이퍼 및 반도체 제조 장비에는 각종 오염물이 생기고 잔존하게 되므로 일정 시간간격으로 반도체 웨이퍼 및 반도체 제조장비를 세정하여 공정을 진행해야 한다. 그러므로 세정 기술은 반도체 제조 공정 중에 발생하는 여러 가지 오염물을 물리적, 화학적 방법을 구사해서 제거하려는 것이다. One of the most basic techniques of the semiconductor manufacturing process is the cleaning technique. The semiconductor manufacturing process goes through several steps to form the surface of the wafer.In the semiconductor wafer and semiconductor manufacturing equipment where a predetermined process is performed at each step, various contaminants are generated and remain, so that the semiconductor wafer and the semiconductor are separated at a predetermined time interval. The manufacturing equipment should be cleaned to proceed with the process. Therefore, cleaning technology aims to remove various contaminants generated during the semiconductor manufacturing process by using physical and chemical methods.

이에 있어, 화학적인 방법은 표면의 오염을 수세 및 에칭, 그리고 산화 환원 반응 등에 의해서 제거하는 것으로, 여러 가지 화학 약품이나 가스를 사용하는 것이다. 화학적 방법에서는 부착된 입자는 순수 또는 화학세정액으로 제거하고, 유기물은 용재로 용해하거나 산화성 산으로 제거, 또는 산소 플라즈마 중에서 탄화하여 제거하는데, 경우에 따라서는 표면을 일정량 에칭해서 새로운 청정 표면을 노출시키기도 한다. In this regard, the chemical method is to remove surface contamination by washing with water, etching, and a redox reaction, and to use various chemicals and gases. In chemical methods, the adhered particles are removed with pure or chemical cleaning liquids, and the organics are dissolved with solvents, with oxidizing acids, or carbonized in oxygen plasma.In some cases, the surface is etched to expose new clean surfaces. do.

또 다른 방법인 물리적 방법에서는, 초음파 에너지에 의해서 부착물을 박리하거나, 브러시로 불식하거나, 고압수를 사용하여 부착물을 제거하고 있다. 일반적으로 물리적 방법은 화학적 수법과 조합함으로써 효율적인 세정이 이루어진다.In another method, which is a physical method, the deposit is peeled off by ultrasonic energy, brushed off, or the deposit is removed using high pressure water. In general, physical methods are effectively cleaned by combining with chemical techniques.

즉, 초음파 세정이란 피세정물에 부착된 오염물질을 물리적(초음파), 화학적수단(화학세정액)을 이용해서 제거하고, 제거된 오염물질이 다시 부착되지 않도록 하는 것이다. 초음파에 의한 물리적 현상이란 초음파의 케비네이숀(공동)현상에 의해 이루어지는 것을 의미하며, 상기 케비테이숀 현상이란 초음파의 에너지가 액중에 전파될 때 초음파의 압력에 의해 미세기포가 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력(수십 기압에서 수백 기압)과 고온(수 백도에서 수 천도)을 동반한다.That is, ultrasonic cleaning is to remove contaminants attached to the object to be cleaned using physical (ultrasound) and chemical means (chemical cleaning solution), and to prevent the removed contaminants from reattaching. Physical phenomena by ultrasonic waves means cavitation of the ultrasonic waves (cavity). The cavitation phenomenon is a phenomenon in which microbubbles are generated and extinguished by ultrasonic pressure when energy of ultrasonic waves propagates in a liquid. With very high pressures (tens of hundreds to hundreds) and high temperatures (hundreds to thousands).

상기와 같은 현상은 극히 짧은 시간(수 만분의 일초에서 수십만 분의 일초) 내에 생성과 소멸을 반복하게 된다. 이 충격파에 의해서 액속에 담겨있는 피 세척물의 내부 깊숙이 보이지 않는 곳까지 짧은 시간 내에 세정이 이루어진다.Such phenomena repeat the generation and disappearance within a very short time (one tenths of thousands to one hundred thousandths of a second). The shock wave washes in a short time until the inside of the object to be cleaned contained in the liquid is not visible deeply.

실제의 경우에는 케비테이숀에 의한 충격 에너지에 더하여 초음파 자체의 방사압에 의한 교반효과 열작용 등이 세제와 상승작용을 일으켜 높은 세정효과를 이루어 낸다.In practice, in addition to the impact energy caused by the cavitation, the stirring effect due to the radiation pressure of the ultrasonic wave itself, synergistic effect with the detergent produces a high cleaning effect.

초음파 세정은 주로 액정 디스플레이(LCD) 장치용 유리 기판, 반도체 웨이퍼, 데이터 저장 등을 위한 자기 디스크 같은 피세정물을 세정하거나 헹구는 데 사용된다. 통상적인 초음파 세정 시스템에서, 피세정물은 초음파 진동자에 의해 활성화되는 압전세라믹으로부터 초음파가 적용되는 세정수를 포함하는 세정조로 도입된다. 초음파는 진동 에너지를 피세정물상의 파티클에 적용시켜서 파티클 및 다른 오염 물질이 피세정물에서 효과적으로 제거될 수 있게 한다.Ultrasonic cleaning is primarily used for cleaning or rinsing objects, such as glass substrates for liquid crystal display (LCD) devices, semiconductor wafers, magnetic disks for data storage, and the like. In a conventional ultrasonic cleaning system, the object to be cleaned is introduced from a piezoceramic activated by an ultrasonic vibrator into a cleaning bath including cleaning water to which ultrasonic waves are applied. Ultrasonic waves apply vibrational energy to particles on the object to be cleaned so that particles and other contaminants can be effectively removed from the object to be cleaned.

최근에, 반도체 장치가 고집적화되면서 웨이퍼 상에 구현해야 하는 패턴 (pattern)도 아주 작아졌다. 그래서 웨이퍼상의 패턴은 아주 미세한 파티클 (particle)에 의해서도 반도체 소자의 불량을 발생하게 함으로써 세정 공정의 중요성이 더욱 더 부각되고 있다.In recent years, as semiconductor devices have been highly integrated, the pattern to be implemented on a wafer has also become very small. Therefore, the importance of the cleaning process is becoming more and more important because the pattern on the wafer causes defects in the semiconductor device even by very fine particles.

일반적으로, 웨이퍼 세정은 세정액, 브러시 및 초음파를 이용하여 이루어지고 있다.In general, wafer cleaning is performed using a cleaning liquid, a brush, and ultrasonic waves.

도 1은 기존의 Batch type 반도체 세정용 초음파장치에 있어서, 일반 압전소자의 진동에 의해 초음파가 발생되어 세정조 내 반도체 웨이퍼를 세정함에 있어 세정조내 높이에 따른 음압분포 측정결과 초음파음장(40)이 고르게 분포되지 못해 세 정이 되는 부분과 세정되지 않는 부분이 나타난다는 것을 측정한 높이에 따른 음압분포 측정결과이다.1 is a conventional ultrasonic ultrasonic device for batch type semiconductor cleaning, in which ultrasonic waves are generated by vibration of a general piezoelectric element, so as to clean the semiconductor wafer in the cleaning tank, the sound pressure distribution measurement result according to the height in the cleaning tank is the ultrasonic sound field 40. This is the result of the sound pressure distribution measured according to the height that the unevenly distributed and uncleaned parts appear.

즉, 세정작업의 진행과정에서 작동 주파수, 세정수의 조건, 소요전력, 냉각조건 등과 같은 세정조건의 순간적인 변동에 의해 초음파 세기의 변동폭이 크고, 음압의 편차에 따라 반도체 웨이퍼의 표면에 국부 또는 전반적인 손상을 입히게 되는 치명적인 문제점이 있어 왔기에, 음압분포를 고르게 하여 웨이퍼 손상을 줄일 수 있는 세정용 반도체 및 FPD 세정용 초음파장치의 개발이 절실한 실정이다.That is, in the course of the cleaning operation, the variation of ultrasonic intensity is large due to the instantaneous fluctuation of cleaning conditions such as operating frequency, cleaning water condition, power consumption, cooling condition, etc. Since there has been a fatal problem that causes overall damage, development of a cleaning semiconductor and an ultrasonic device for FPD cleaning that can reduce wafer damage by uniformly distributing negative pressure is urgently needed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 압전소자의 수축팽창으로 초음파를 발생하는 다수개의 빔확산용 압전소자가 파필드 및 니어필드로 구성되는 확산층의 일측에 접합되고, 양극편의 너비 크기에 따라 확산각이 조절되어 상기 확산층을 통과하는 초음파가 상기 파필드에서 확산, 중첩이 되되, 반사판을 설치한 원통형 및 적분구형의 세정조 내부에서 다수번 반사되어 적분 되면서 세정조내에 있는 피세정물인 웨이퍼 등에 고르게 분포되어 음압의 편차를 최소한으로 감소시켜, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정효과를 극대화할 수 있는 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is a plurality of beam diffusion piezoelectric elements for generating ultrasonic waves by shrinkage expansion of the piezoelectric element on one side of the diffusion layer composed of farfield and nearfield Ultrasonic waves passing through the diffusion layer are diffused and overlapped in the far field, and are reflected and integrated a plurality of times in a cylindrical and integrating sphere washing tank provided with a reflecting plate. The present invention provides a cleaning ultrasonic apparatus and an ultrasonic cleaning system using the same, which are distributed evenly on a wafer to be cleaned in a cleaning tank to reduce the negative pressure variation to a minimum, thereby minimizing wafer damage and maximizing the cleaning effect.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.

본 발명에 따른 일실시예는 반도체 웨이퍼를 세정하는 장치에 있어서, 일측 이 개구되고 내부가 비어있는 적분구형 세정조와; 상기 세정조 외주면에 일측이 부착되는 다수개의 초음파장치와; 상기 초음파장치에 연결되어 전원을 공급하는 전원선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An embodiment of the present invention provides an apparatus for cleaning a semiconductor wafer, comprising: an integrating sphere type cleaning tank having one side opened and an empty inside; A plurality of ultrasonic apparatuses having one side attached to an outer circumferential surface of the cleaning tank; A power line connected to the ultrasonic apparatus to supply power; Characterized in that comprises a.

본 발명에 따른 또 다른 실시예는 반도체 웨이퍼를 세정하는 장치에 있어서, 일단이 개구되고, 내부가 비어있는 아령형 세정조와; 상기 세정조의 상, 하단부에 각각 결합되되, 일측이 부착되는 다수개의 초음파장치와; 상기 초음파장치에 연결되어 전원을 공급하는 전원선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor wafer, comprising: a dumbbell-type cleaning tank whose one end is opened and which is empty; A plurality of ultrasonic devices each coupled to the upper and lower ends of the cleaning tank, and having one side attached thereto; A power line connected to the ultrasonic apparatus to supply power; Characterized in that comprises a.

본 발명에 따른 또 다른 실시예는 반도체 웨이퍼를 세정하는 장치에 있어서, 상부 중단이 개구되고, 내부가 비어있는 아령형 세정조와; 상기 세정조의 양측에 각각 결합되되, 일측이 부착되는 다수개의 초음파장치와; 상기 초음파장치에 연결되어 전원을 공급하는 전원선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Another embodiment according to the present invention is an apparatus for cleaning a semiconductor wafer, comprising: a dumbbell-type cleaning tank having an upper end opening and an empty interior; A plurality of ultrasonic devices each coupled to both sides of the cleaning tank, one side of which is attached; A power line connected to the ultrasonic apparatus to supply power; Characterized in that comprises a.

본 발명에 따른 또 다른 실시예는 반도체 웨이퍼를 세정하는 장치에 있어서, 일측이 개구되고, 내부가 비어있는 원통형 세정조와; 상기 세정조 하단부 외주면에 결합되되, 일측이 부착되는 다수개의 초음파장치와; 상기 초음파장치에 연결되어 전원을 공급하는 전원선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In still another embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor wafer, comprising: a cylindrical cleaning tank having one side open and an empty interior; A plurality of ultrasonic apparatuses coupled to the outer circumferential surface of the lower end of the cleaning tank and having one side attached thereto; A power line connected to the ultrasonic apparatus to supply power; Characterized in that comprises a.

본 발명에 따른 또 다른 실시예는 반도체 웨이퍼를 세정하는 장치에 있어서, 내부가 비어있는 원통형 세정조와; 상기 세정조 외주면에 결합되되, 일측이 부착되는 다수개의 초음파장치와; 상기 초음파장치에 연결되어 전원을 공급하는 다수개의 전원선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In still another embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor wafer, comprising: a cylindrical cleaning tank having an empty interior; A plurality of ultrasonic apparatuses coupled to the outer circumferential surface of the cleaning tank and having one side attached thereto; A plurality of power lines connected to the ultrasonic apparatus to supply power; Characterized in that comprises a.

본 발명에 따른 또 다른 실시예는 반도체 웨이퍼를 세정하는 장치에 있어서, 내부가 비어있는 원통형 세정조와; 상기 세정조 후면에 결합되되 일면이 부착되는 초음파장치와; 상기 초음파장치에 연결되어 전원을 공급하는 다수개의 전원선; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In still another embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for cleaning a semiconductor wafer, comprising: a cylindrical cleaning tank having an empty interior; An ultrasonic apparatus coupled to the rear surface of the cleaning tank and having one surface attached thereto; A plurality of power lines connected to the ultrasonic apparatus to supply power; Characterized in that comprises a.

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이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.The present invention having such a feature will be more clearly described through the preferred embodiment accordingly. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 Batch type 반도체 세정용 초음파장치에서의 세정조내 높이에 따른 음압분포 측정결과를 나타낸 도면이고, 도 2a는 본 발명에 따른 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템의 빔확산용 압전소자의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 평면도이고, 도 3a는 본 발명에 따른 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템의 기본원리를 나타낸 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 평면도이고, 도 4a는 본 발명에 따른 적분구형의 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고, 도 4b는 도 4a를 정면에서 본 단면도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 아령형의 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고, 도 5b는 도 5a를 정면에서 본 단면도이고, 도 6a는 본 발명에 따른 또 다른 아령형의 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고, 도 6b는 도 6a를 상면에서 본 단면도이고, 도 6c는 도 6a를 정면에서 본 단면도이고, 도 7a는 본 발명에 따른 원통형의 초음파 세정시스템을 정면에서 본 단면도이고, 도 7b는 도 7a를 측면에서 본 단면도이고, 도 8a는 본 발명에 따른 다른 실시예의 원통형 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고 , 도 8b는 도 8a를 정면에서 본 단면도이고, 도 9a는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 원통형 초음파 세정시스템을 측면에서 본 단면도이고, 도 9b는 도 9a를 정면에서 본 단면도이다.1 is a view showing a sound pressure distribution measurement results according to the height in the cleaning tank in a conventional batch type ultrasonic cleaning device for cleaning, Figure 2a is a beam diffusion for the ultrasonic cleaning device and ultrasonic cleaning system using the same according to the present invention Figure 2b is a cross-sectional view showing the structure of the piezoelectric element, Figure 2a is a plan view of Figure 2a, Figure 3a is a cross-sectional view showing the basic principle of the ultrasonic device for cleaning and the ultrasonic cleaning system using the same, Figure 3b 4A is a sectional view of an integrating sphere ultrasonic cleaning system according to the present invention, FIG. 4B is a sectional view of FIG. 4A viewed from the front, and FIG. 5A is a side view of a dumbbell-type ultrasonic cleaning system according to the present invention. 5 is a cross-sectional view of the front view of Figure 5a, Figure 6a is a cross-sectional view of another ultrasonic dumbbell cleaning system according to the present invention from the side, FIG. 6B is a sectional view of FIG. 6A seen from above, FIG. 6C is a sectional view of FIG. 6A seen from the front, FIG. 7A is a sectional view of the cylindrical ultrasonic cleaning system according to the present invention, and FIG. 7B is a side view of FIG. 7A 8A is a cross-sectional view of a cylindrical ultrasonic cleaning system of another embodiment according to the present invention, FIG. 8B is a cross-sectional view of a front view of FIG. 8A, and FIG. 9A is a cylindrical of another embodiment according to the present invention. 9 is a sectional side view of the ultrasonic cleaning system, and FIG. 9B is a sectional side view of FIG. 9A.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 적분구형의 초음파 세정시스템(100)은 양극부(2)와 음극부(3)를 압전세라믹(14) 양면에 형성하는 빔확산용 압전소자(10)가 수축팽창으로 초음파를 발생하여 이를 전달하는 확산층(13)을 통과시 파필드(12)에서 상기 초음파가 확산되고, 중첩되어 음압의 편차를 감소시킴으로써, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정할 수 있는 초음파 (세정) 장치이며, 세정조(30), 반사판(18), 초음파장치(41), 전원선(31)을 포함한다.As shown in the drawing, the integrated spherical ultrasonic cleaning system 100 contracts the beam diffusion piezoelectric element 10 that forms the anode portion 2 and the cathode portion 3 on both sides of the piezoelectric ceramic 14. Ultrasonic waves are diffused in the farfield 12 when they pass through the diffusion layer 13 which generates and transmits ultrasonic waves by expansion, and overlap to reduce the variation in sound pressure, thereby minimizing wafer damage and cleaning. ), And includes a washing tank 30, a reflecting plate 18, an ultrasonic device 41, and a power supply line 31.

상기 세정조(30)는 내부가 비어있는 구형의 형상을 갖으며, 상부가 개구된 형태를 취한다. 또한, 공기, 네온, 수소, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등의 가스(15)를 임의자의 선택에 의해 내부에 주입할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 및 피세정물(17)을 내부에 한개 또는 다수개 거치하여 세정할 수 있다. The cleaning tank 30 has a spherical shape with an empty inside, and has an open top. In addition, gas 15 such as air, neon, hydrogen, nitrogen, oxygen, helium, argon, or the like can be injected therein by arbitrary choice, and one or more semiconductor wafers and the object to be cleaned 17 are inside. Can be cleaned by mounting.

상기 초음파장치(41)는 세정조(30) 외주면에서 상기 세정조(30) 내부로 일측이 삽설 또는 부착되는 형태를 갖으며, 상기 세정조(30) 외주면 여러 곳에 다수개가 설치될 수 있다.The ultrasonic apparatus 41 has a form in which one side is inserted into or attached to the cleaning tank 30 from the outer circumferential surface of the cleaning tank 30, and a plurality of ultrasonic apparatuses may be installed at various places on the outer circumferential surface of the cleaning tank 30.

더불어 상기 초음파장치(41)는 빔확산용 압전소자(10)와 확산층(13)이 접합되는 형태를 갖으며, 상기 확산층(13)의 일면이 상기 세정조(30)에 삽설 또는 부착되는 형상을 취한다. 상기 빔확산용 압전소자(10)는 여러 가지 형태의 판(압전세라믹)에 일측에 양극부(2)가 형성되고, 타측에 음극부(3)가 형성되는 구성을 가지되, 상기 양극부(2)는 다수개의 양극편(1)이 일정간격 이격되어 횡과 종으로 증착되는 형태를 갖는다.In addition, the ultrasonic device 41 has a shape in which the beam diffusion piezoelectric element 10 and the diffusion layer 13 are bonded to each other, and one surface of the diffusion layer 13 is inserted into or attached to the cleaning tank 30. Take it. The beam diffusion piezoelectric element 10 has a configuration in which the anode portion 2 is formed on one side and the cathode portion 3 is formed on the other side of the plate (piezoelectric ceramic) of various forms, and the anode portion ( 2) has a form in which a plurality of anode pieces (1) are deposited in a horizontal and longitudinal spaced apart at regular intervals.

상기 빔확산용 압전소자(10)는 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 일면에 형성하고, 타면 전체에 음극부(3)를 통체로 하는 형태를 비롯하여, 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 상면에서 형성하되, 하면에서 상면까지 이어지는 음극부(3)로 형성된 형태 및 하나의 양극편(1)과 음극부(3)를 양단면에 갖는 다수개의 빔확산용 압전소자(10)들의 통체 등 여러 형태로 적용되어 형성될 수 있다. 상기 확산층(13)은 상기 빔확산용 압전소자(10)의 일측에 접합되는 형태를 갖되, 상기 빔확산용 압전소자(10)의 음극부(3)와 일측이 접합된다. 상기 확산층(13)은 니어필드(근거리음장)(11)와 파필드(원거리음장)(12)로 구성되어 지며, 상기 빔확산용 압전소자(10)의 음극부(3)와 상기 확산층(13)의 일측이 접합되는 형태를 취한다.The beam diffusion piezoelectric element 10 has a positive electrode portion 2 formed of a plurality of positive electrode pieces 1 on one surface, and a plurality of positive electrode pieces, including a shape in which the negative electrode portion 3 is a whole body on the other surface. A plurality of anode parts (1) made of (1) are formed on the upper surface, but are formed of a cathode part (3) extending from the lower surface to the upper surface and having one anode piece (1) and the cathode part (3) on both ends. It can be formed by applying in various forms, such as the cylinder of the beam diffusion piezoelectric elements (10). The diffusion layer 13 is formed to be bonded to one side of the beam diffusion piezoelectric element 10, and one side of the diffusion layer 13 is bonded to the cathode portion 3 of the beam diffusion piezoelectric element 10. The diffusion layer 13 is composed of a near field (near field) 11 and a far field (far field) 12, and the cathode portion 3 and the diffusion layer 13 of the piezoelectric element 10 for beam diffusion. It takes the form that one side of) is joined.

상기 니어필드(11)가 끝나고 파필드(12)가 시작되는 구간의 거리 N= D²-λ ²/ 4λ 로써, D는 양극편(1)의 너비를 나타내며, 상기 니어필드(11)(근거리)가 끝난 후 파필드(12) 영역에서 확산되는 근거리 음장 밖의 음의 확산각도 sin γ₀= 1.2λ / D 로 나타내어 진다. 즉, 상기 양극편(1)의 너비가 작아질수록 확산각도 sin γ₀가 커지게 되므로 상기 피세정물(17)에 확산되는 초음파의 중첩에 의한 원거리 음장을 조절할 수 있게 된다. 상기 확산층(13)은 다수개의 상기 빔확산용 압전소자(10)를 일면에 접합하되, 상기 빔확산용 압전소자(10)를 일면에 접합시킬 수 있다. The distance N = D ² -λ ² / 4λ between the end of the near field 11 and the start of the far field 12, where D represents the width of the anode piece 1, the near field 11 (near distance) The diffusion angle of sound outside the near-field sound field diffused in the farfield 12 region after) is represented by sin γ ₀ = 1.2λ / D. That is, as the width of the anode piece 1 decreases, the diffusion angle sin γ ₀ increases, so that the far-field sound field due to the superposition of ultrasonic waves diffused on the object to be cleaned 17 can be adjusted. The diffusion layer 13 may bond a plurality of the beam diffusion piezoelectric elements 10 to one surface, and may bond the beam diffusion piezoelectric elements 10 to one surface.

또한, 상기 확산층(13)은 Quartz(석영), STS(스테인리스강), Teflon(테플론), Al(알루미늄), Steel(철) 등의 재질로 형성될 수 있다.In addition, the diffusion layer 13 may be formed of a material such as quartz (quartz), STS (stainless steel), Teflon (Teflon), Al (aluminum), Steel (iron).

상기 반사판(18)은 세정조(30) 내부에 설치되되, 초음파장치(41)와 대향 되 도록 설치되어 상기 초음파장치(41)로부터 발생된 초음파를 효과적으로 반사할 수 있게 한다.The reflecting plate 18 is installed inside the cleaning tank 30 to be opposite to the ultrasonic device 41 to effectively reflect the ultrasonic waves generated from the ultrasonic device 41.

상기 전원선(31)은 초음파장치(41)에 전원을 공급하게 된다.The power line 31 supplies power to the ultrasonic apparatus 41.

상기 양극편(1), 빔확산용 압전소자(10), 확산층(13)은 사각형상과 더불어 원형, 삼각형, 직사각형, 평행사변형 등의 여러 형태로 적용될 수 있고, 이들을 포함하는 초음파장치(41) 또한 사각, 원형, 삼각형, 직사각형, 평행사변형 등의 여러 형상을 가질 수 있다.The anode piece 1, the beam diffusion piezoelectric element 10, and the diffusion layer 13 may be applied in various forms such as a circle, a triangle, a rectangle, a parallelogram, and the like, and include an ultrasonic device 41 including them. In addition, it may have various shapes such as square, circle, triangle, rectangle, parallelogram.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 아령형의 초음파 세정시스템(200)은 양극부(2)와 음극부(3)를 압전세라믹(14) 양면에 형성하는 빔확산용 압전소자(10)가 수축팽창으로 초음파를 발생하여 이를 전달하는 확산층(13)을 통과시 파필드(12)에서 상기 초음파가 확산, 중첩되어 음압의 편차를 감소시킴으로써, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정할 수 있는 초음파 (세정) 장치이며, 세정조(30), 초음파장치(41), 전원선(31)을 포함한다.As shown, the dumbbell-type ultrasonic cleaning system 200 according to the present invention, the beam diffusion piezoelectric element 10 forming the positive electrode portion 2 and the negative electrode portion 3 on both sides of the piezoelectric ceramic 14 is contracted. Ultrasonic waves can be cleaned with minimal damage to wafer damage by diffusing and superimposing the ultrasonic waves in the farfield 12 as they pass through the diffusion layer 13 that generates and transmits ultrasonic waves by expansion. An apparatus includes a washing tank 30, an ultrasonic apparatus 41, and a power supply line 31.

상기 세정조(30)는 내부가 비어있는 사각판형의 양단부에 내부가 비어있는 구형을 각각 결합한 형태를 갖는 아령형의 형상을 취하며, 상기 양단부의 구형 중 하나의 일측이 개구된 형태를 갖는다. 또한, 공기, 네온, 수소, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등의 가스(15)를 임의자의 선택에 의해 내부에 주입할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 및 피세정물(17)을 내부에 한개 또는 다수 개 거치하여 세정할 수 있되, 상기 피세정물(17)이 거치되는 부분은 양단부에 형성된 구형의 중단인 사각판형 내부 에 위치하게 된다. 즉, 상기 세정조(30)의 형상은 정면으로 봤을시 상하단은 가로방향의 원통형이며, 사각판형이 중단에 위치하여 서로 결합되는 세워놓은 형태의 아령 형상이 된다.The cleaning tank 30 takes the shape of a dumbbell shape having a form in which both ends of the inside of the rectangular plate shape of the empty hollow shape coupled to each other, and one side of the sphere of the both ends has an open shape. Further, gas 15 such as air, neon, hydrogen, nitrogen, oxygen, helium, argon, or the like can be injected therein by arbitrary choice, and one or more semiconductor wafers and the objects to be cleaned 17 are inside. Can be cleaned by mounting, but the part to be cleaned 17 is located inside the square plate of the spherical interruption formed on both ends. That is, the shape of the cleaning tank 30 when viewed from the front and the upper and lower end is a cylindrical in the horizontal direction, the square plate shape is placed in the middle of the standing dumbbell shape of the form is coupled to each other.

상기 초음파장치(41)는 세정조(30)의 양단부에 각각 다수개가 설치되되, 상기 세정조(30)의 외주면에서 상기 세정조(30) 내부 일측에 삽설 또는 접합되는 형태를 갖는다.A plurality of ultrasonic apparatuses 41 are respectively provided at both ends of the cleaning tank 30, and are inserted or bonded to one side of the cleaning tank 30 from the outer circumferential surface of the cleaning tank 30.

더불어 상기 초음파장치(41)는 빔확산용 압전소자(10)와 확산층(13)이 접합되는 형태를 갖으며, 상기 확산층(13)의 일측이 삽설되거나 삽입되거나 외부에 접합되는 형상을 취한다. 상기 빔확산용 압전소자(10)는 여러 가지 형태의 판(압전세라믹)에 일측에 양극부(2)가 형성되고, 타측에 음극부(3)가 형성되는 구성을 가지되, 상기 양극부(2)는 다수개의 양극편(1)이 일정간격 이격되어 횡과 종으로 증착되는 형태를 갖는다.In addition, the ultrasonic apparatus 41 has a form in which the beam diffusion piezoelectric element 10 and the diffusion layer 13 are bonded to each other, and one side of the diffusion layer 13 is inserted, inserted, or bonded to the outside. The beam diffusion piezoelectric element 10 has a configuration in which the anode portion 2 is formed on one side and the cathode portion 3 is formed on the other side of the plate (piezoelectric ceramic) of various forms, and the anode portion ( 2) has a form in which a plurality of anode pieces (1) are deposited in a horizontal and longitudinal spaced apart at regular intervals.

또한, 상기 빔확산용 압전소자(10)는 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 일면에 형성하고, 타면 전체에 음극부(3)를 통체로 하는 형태를 비롯하여, 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 상면에서 형성하되, 하면에서 상면까지 이어지는 음극부(3)로 형성된 형태 및 하나의 양극편(1)과 음극부(3)를 양단면에 갖는 다수개의 빔확산용 압전소자(10)들의 통체 등 여러 형태로 적용되어 형성될 수 있다. In addition, the beam diffusion piezoelectric element 10 has a positive electrode portion 2 formed of a plurality of positive electrode pieces 1 on one surface, including a form in which the negative electrode portion 3 is the entire body of the other surface, A positive electrode portion 2 consisting of a positive electrode piece 1 is formed on the upper surface, but has a shape formed of the negative electrode portion 3 extending from the lower surface to the upper surface, and has one positive electrode piece 1 and the negative electrode portion 3 at both ends. The plurality of beam diffusion piezoelectric elements 10 may be applied in various forms such as cylinders.

상기 확산층(13)은 상기 빔확산용 압전소자(10)의 일측에 접합 되는 형태를 갖되, 상기 빔확산용 압전소자(10)의 음극부(3)와 일측이 접합된다. 상기 확산 층(13)은 니어필드(근거리음장)(11)와 파필드(원거리음장)(12)로 구성되어 지며, 상기 빔확산용 압전소자(10)의 음극부(3)와 상기 확산층(13)의 일측이 접합되는 형태를 취한다.The diffusion layer 13 may be bonded to one side of the beam diffusion piezoelectric element 10, and one side of the diffusion layer 13 may be bonded to the cathode portion 3 of the beam diffusion piezoelectric element 10. The diffusion layer 13 is composed of a near field (near field) 11 and a far field (far field) 12, and the cathode portion 3 and the diffusion layer of the beam diffusion piezoelectric element 10. It takes the form that one side of 13) is joined.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 또 다른 아령형의 초음파 세정시스템(300)은 양극부(2)와 음극부(3)를 압전세라믹(14) 양면에 형성하는 빔확산용 압전소자(10)가 수축팽창으로 초음파를 발생하여 이를 전달하는 확산층(13)을 통과시 파필드(12)에서 상기 초음파가 확산, 중첩되어 음압의 편차를 감소시킴으로써, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정할 수 있는 초음파 (세정) 장치이며, 세정조(30), 초음파장치(41), 전원선(31)을 포함한다.As shown, another dumbbell-type ultrasonic cleaning system 300 according to the present invention is a beam diffusion piezoelectric element 10 to form the anode portion 2 and the cathode portion 3 on both sides of the piezoelectric ceramic 14. Ultrasonic waves diffuse and overlap in the farfield 12 when the ultrasonic wave is generated by the expansion and transfer of the ultrasonic waves, thereby reducing the variation of sound pressure, thereby minimizing wafer damage and cleaning. Cleaning) device, and includes a cleaning tank 30, an ultrasonic device 41, and a power supply line 31.

상기 세정조(30)는 내부가 비어있는 사각판형의 양단부에 내부가 비어있는 구형을 각각 결합한 형태를 갖는 아령형의 형상을 취하며, 상기 양단부의 구형 중 하나의 일측이 개구된 형태를 갖는다. 또한, 공기, 네온, 수소, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등의 가스(15)를 임의자의 선택에 의해 내부에 주입할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 및 피세정물(17)을 내부에 한개 또는 다수 개 거치하여 세정할 수 있되, 상기 피세정물(17)이 거치되는 부분은 양단부에 형성된 구형의 중단인 사각판형 내부에 위치하게 된다. 즉, 상기 세정조(30)의 형상은 정면으로 봤을시 양단부는 세로방향의 원통형이며, 사각판형이 중단에 위치하여 서로 결합되는 형태로 본 발명에 따른 아령형의 초음파 세정시스템(200)을 눕혀놓은 아령 형상이 된다.The cleaning tank 30 takes the shape of a dumbbell shape having a form in which both ends of the inside of the rectangular plate shape of the empty hollow shape coupled to each other, and one side of the sphere of the both ends has an open shape. Further, gas 15 such as air, neon, hydrogen, nitrogen, oxygen, helium, argon, or the like can be injected therein by arbitrary choice, and one or more semiconductor wafers and the objects to be cleaned 17 are inside. It can be mounted and cleaned, but the part on which the object to be cleaned 17 is placed is located inside the square plate shape, which is a spherical interruption formed at both ends. That is, the shape of the cleaning tank 30 when viewed from the front, both ends of the longitudinal cylindrical shape, the square plate shape is placed in the middle of the combination of the ultrasonic cleaning system 200 of the dumbbell-type in the form of being coupled to each other. The shape of the dumbbell is released.

상기 초음파장치(41)는 세정조(30)의 양단부에 각각 다수 개가 설치되되, 상기 세정조(30)의 외주면에서 상기 세정조(30) 일측에 삽설 또는 접합되는 형태를 갖는다.A plurality of ultrasonic apparatuses 41 are provided at both ends of the cleaning tank 30, respectively, and are inserted or joined to one side of the cleaning tank 30 from the outer circumferential surface of the cleaning tank 30.

더불어 상기 초음파장치(41)는 빔확산용 압전소자(10)와 확산층(13)이 접합 되는 형태를 갖으며, 상기 확산층(13)의 일측이 삽설되는 형상을 취한다. 상기 빔확산용 압전소자(10)는 여러 가지 형태의 판(압전세라믹)에 일측에 양극부(2)가 형성되고, 타측에 음극부(3)가 형성되는 구성을 가지되, 상기 양극부(2)는 다수개의 양극편(1)이 일정간격 이격되어 횡과 종으로 증착되는 형태를 갖는다.In addition, the ultrasound apparatus 41 has a shape in which the beam diffusion piezoelectric element 10 and the diffusion layer 13 are bonded to each other, and one side of the diffusion layer 13 is inserted. The beam diffusion piezoelectric element 10 has a configuration in which the anode portion 2 is formed on one side and the cathode portion 3 is formed on the other side of the plate (piezoelectric ceramic) of various forms, and the anode portion ( 2) has a form in which a plurality of anode pieces (1) are deposited in a horizontal and longitudinal spaced apart at regular intervals.

또한, 상기 빔확산용 압전소자(10)는 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 일면에 형성하고, 타면 전체에 음극부(3)를 통체로 하는 형태를 비롯하여, 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 상면에서 형성하되, 하면에서 측면까지 이어지는 음극부(3)로 형성된 형태 및 하나의 양극편(1)과 음극점을 양단면에 갖는 다수개의 빔확산용 압전소자(10)들의 통체 등 여러 형태로 적용되어 형성될 수 있다. In addition, the beam diffusion piezoelectric element 10 has a positive electrode portion 2 formed of a plurality of positive electrode pieces 1 on one surface, including a form in which the negative electrode portion 3 is the entire body of the other surface, A plurality of beams having an anode portion (2) consisting of an anode piece (1) formed on the upper surface, but formed of a cathode portion (3) extending from the lower surface to the side, and having one anode piece (1) and a cathode point at both ends The piezoelectric elements 10 may be applied in various forms such as cylinders.

상기 확산층(13)은 상기 빔확산용 압전소자(10)의 일측에 접합되는 형태를 갖되, 상기 빔확산용 압전소자(10)의 음극부(3)와 일측이 접합된다. 상기 확산층(13)은 니어필드(근거리음장)(11)와 파필드(원거리음장)(12)로 구성되어 지며, 상기 빔확산용 압전소자(10)의 음극부(3)와 상기 확산층(13)의 일측이 접합되는 형태를 취한다.The diffusion layer 13 is formed to be bonded to one side of the beam diffusion piezoelectric element 10, and one side of the diffusion layer 13 is bonded to the cathode portion 3 of the beam diffusion piezoelectric element 10. The diffusion layer 13 is composed of a near field (near field) 11 and a far field (far field) 12, and the cathode portion 3 and the diffusion layer 13 of the piezoelectric element 10 for beam diffusion. It takes the form that one side of) is joined.

상기 니어필드(11)가 끝나고 파필드(12)가 시작되는 구간의 거리 N= D²-λ ²/ 4λ 로써, D는 양극편(1)의 너비를 나타내며, 상기 니어필드(11)(근거리)가 끝난후 파필드(12) 영역에서 확산되는 근거리 음장 밖의 음의 확산각도 sin γ₀= 1.2λ / D 로 나타내어 진다. 즉, 상기 양극편(1)의 너비가 작아질수록 확산각도 sin γ₀가 커지게 되므로 상기 피세정물(17)에 확산되는 초음파의 중첩에 의한 원거리 음장을 조절할 수 있게 된다. 상기 확산층(13)은 다수개의 상기 빔확산용 압전소자(10)를 일면에 접합하되, 상기 빔확산용 압전소자(10)를 일면에 접합시킬 수 있다. The distance N = D ² -λ ² / 4λ between the end of the near field 11 and the start of the far field 12, where D represents the width of the anode piece 1, the near field 11 (near distance) The diffusion angle of sound outside the near-field sound field diffused in the farfield 12 region after) is represented by sin γ ₀ = 1.2λ / D. That is, as the width of the anode piece 1 decreases, the diffusion angle sin γ ₀ increases, so that the far-field sound field due to the superposition of ultrasonic waves diffused on the object to be cleaned 17 can be adjusted. The diffusion layer 13 may bond a plurality of the beam diffusion piezoelectric elements 10 to one surface, and may bond the beam diffusion piezoelectric elements 10 to one surface.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형의 초음파 세정시스템(400)은 양극부(2)와 음극부(3)를 압전세라믹(14) 양면에 형성하는 빔확산용 압전소자(10)가 수축팽창으로 초음파를 발생하여 이를 전달하는 확산층(13)을 통과시 파필드(12)에서 상기 초음파가 확산, 중첩되어 음압의 편차를 감소시킴으로써, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정할 수 있는 초음파 (세정) 장치이며, 세정조(30), 초음파장치(41), 전원선(31)을 포함한다.As illustrated, the cylindrical ultrasonic cleaning system 400 according to the present invention contracts and expands the beam diffusion piezoelectric element 10 that forms the anode portion 2 and the cathode portion 3 on both sides of the piezoelectric ceramic 14. Ultrasonic wave (cleaning) device capable of cleaning and minimizing wafer damage by minimizing the variation of sound pressure by diffusing and overlapping the ultrasonic waves in the farfield 12 when passing through the diffusion layer 13 which generates and transmits ultrasonic waves. And a washing tank 30, an ultrasonic device 41, and a power supply line 31.

상기 세정조(30)는 내부가 비어있는 원통형의 형상에 상부가 개구된 형태를 갖는다. 더불어 상기 세정조(30) 하단은 외주면이 각이지거나, 각이진 형태로 내부로 들어가 패여 있는 형태를 취할 수도 있다. 또한, 공기, 네온, 수소, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등의 가스(15)를 임의자의 선택에 의해 내부에 주입할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 및 피세정물(17)을 내부에 한개 또는 다수 개 거치하여 세정할 수 있다.The cleaning tank 30 has a shape in which an upper portion is opened in a cylindrical shape with an empty inside. In addition, the lower end of the cleaning tank 30 may be in the form of the outer peripheral surface is angled or angled into the inner shape. Further, gas 15 such as air, neon, hydrogen, nitrogen, oxygen, helium, argon, or the like can be injected therein by arbitrary choice, and one or more semiconductor wafers and the objects to be cleaned 17 are inside. Can be cleaned by mounting.

상기 초음파장치(41)는 세정조(30)의 각이진 하단에 다수개가 설치되며, 상기 세정조(30)의 외주면에서 상기 세정조(30)에 삽설되거나 외부에 접합되는 형태를 갖는다.The ultrasonic apparatus 41 is provided at a plurality of angled lower ends of the cleaning tank 30, and is inserted into the cleaning tank 30 on the outer circumferential surface of the cleaning tank 30 or bonded to the outside.

더불어 상기 초음파장치(41)는 빔확산용 압전소자(10)와 확산층(13)이 접합되는 형태를 갖으며, 상기 확산층(13)의 일측이 세정조(30)에 삽설되거나 접합되는 형상을 취한다. 상기 빔확산용 압전소자(10)는 여러 가지 형태의 판(압전세라믹)에 일측에 양극부(2)가 형성되고, 타측에 음극부(3)가 형성되는 구성을 가지되, 상기 양극부(2)는 다수개의 양극편(1)이 일정간격 이격되어 횡과 종으로 증착되는 형태를 갖는다.In addition, the ultrasonic device 41 has a shape in which the beam diffusion piezoelectric element 10 and the diffusion layer 13 are bonded to each other, and one side of the diffusion layer 13 is inserted into or bonded to the cleaning tank 30. do. The beam diffusion piezoelectric element 10 has a configuration in which the anode portion 2 is formed on one side and the cathode portion 3 is formed on the other side of the plate (piezoelectric ceramic) of various forms, and the anode portion ( 2) has a form in which a plurality of anode pieces (1) are deposited in a horizontal and longitudinal spaced apart at regular intervals.

또한, 상기 빔확산용 압전소자(10)는 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 일면에 형성하고, 타면 전체에 음극부(3)를 통체로 하는 형태를 비롯하여, 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 상면에서 형성하되, 하면에서 상면까지 이어지는 음극부(3)로 형성된 형태 및 하나의 양극편(1)과 음극부(3)를 양단면에 갖는 다수개의 빔확산용 압전소자(10)들의 통체 등 여러형태로 적용되어 형성될 수 있다. In addition, the beam diffusion piezoelectric element 10 has a positive electrode portion 2 formed of a plurality of positive electrode pieces 1 on one surface, including a form in which the negative electrode portion 3 is the entire body of the other surface, A positive electrode portion 2 consisting of a positive electrode piece 1 is formed on the upper surface, but has a shape formed of the negative electrode portion 3 extending from the lower surface to the upper surface, and has one positive electrode piece 1 and the negative electrode portion 3 at both ends. The plurality of beam diffusing piezoelectric elements 10 may be formed by being applied in various forms such as cylinders.

상기 양극편(1), 빔확산용 압전소자(10), 확산층(13)은 사각형상과 더불어 원형, 삼각형, 직사각형, 평행사변형 등의 여러 형태로 적용될 수 있고, 이들을 포 함하는 초음파장치(41) 또한 사각, 원형, 삼각형, 직사각형, 평행사변형 등의 여러 형상을 가질 수 있다.The anode piece 1, the beam diffusion piezoelectric element 10, and the diffusion layer 13 may be applied in various forms such as a circle, a triangle, a rectangle, a parallelogram, and the like, and include an ultrasonic device 41 including the same. ) It can also have various shapes such as square, circle, triangle, rectangle, parallelogram.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 다른 실시예의 원통형 세정용 초음파 장치 및 이를 이용한 초음파 세정시스템(500)은 양극부(2)와 음극부(3)를 압전세라믹(14) 양면에 형성하는 빔확산용 압전소자(10)가 수축팽창으로 초음파를 발생하여 이를 전달하는 확산층(13)을 통과시 파필드(12)에서 상기 초음파가 확산, 중첩되어 음압의 편차를 감소시킴으로써, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정할 수 있는 초음파 (세정) 장치이며, 세정조(30), 초음파장치(41), 전원선(31)을 포함한다.As shown, the ultrasonic cleaning apparatus for cylindrical cleaning and the ultrasonic cleaning system 500 using the same according to another embodiment of the present invention, the beam diffusion to form the anode portion 2 and the cathode portion 3 on both sides of the piezoelectric ceramic 14. When the piezoelectric element 10 passes the diffusion layer 13 which generates ultrasonic waves by shrinkage expansion and transmits the ultrasonic waves, the ultrasonic waves diffuse and overlap in the farfield 12 to reduce the negative pressure variation, thereby minimizing wafer damage. It is an ultrasonic (cleaning) device that can be cleaned, and includes a washing tank 30, an ultrasonic device 41, and a power supply line 31.

상기 세정조(30)는 내부가 비어있는 원판형 및 원통형의 형상을 갖는다. 또한, 공기, 네온, 수소, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등의 가스(15)를 임의자의 선택에 의해 내부에 주입할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 및 피세정물(17)을 내부에 한개 또는 다수 개 거치하여 세정할 수 있다.The cleaning tank 30 has a disc shape and a cylindrical shape with an empty inside. Further, gas 15 such as air, neon, hydrogen, nitrogen, oxygen, helium, argon, or the like can be injected therein by arbitrary choice, and one or more semiconductor wafers and the objects to be cleaned 17 are inside. Can be cleaned by mounting.

상기 초음파장치(41)는 세정조(30)의 외주면에 다수개가 설치되며, 상기 세정조(30)의 외주면에서 상기 세정조(30)에 삽설되거나, 외부에 접합되는 형태를 갖는다.A plurality of the ultrasonic apparatus 41 is installed on the outer circumferential surface of the cleaning tank 30, and is inserted into the cleaning tank 30 on the outer circumferential surface of the cleaning tank 30, or has a form that is bonded to the outside.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 원통형 초음파 세정시스템(600)은 양극부(2)와 음극부(3)를 압전세라믹(14) 양면에 형성하는 빔확산용 압전소자(10)가 수축팽창으로 초음파를 발생하여 이를 전달하는 확산층(13)을 통과시 파필드(12)에서 상기 초음파가 확산, 중첩되어 음압의 편차를 감소시킴으로써, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정할 수 있는 초음파 (세정) 장치이며, 세정조(30), 초음파장치(41), 전원선(31)을 포함한다.As shown, the cylindrical ultrasonic cleaning system 600 of another embodiment according to the present invention is a beam diffusion piezoelectric element 10 to form the anode portion 2 and the cathode portion 3 on both sides of the piezoelectric ceramic 14. Ultrasonic waves diffuse and overlap in the farfield 12 when the ultrasonic wave is generated by the expansion and transfer of the ultrasonic waves, thereby reducing the variation of sound pressure, thereby minimizing wafer damage and cleaning. Cleaning) device, and includes a cleaning tank 30, an ultrasonic device 41, and a power supply line 31.

상기 세정조(30)는 내부가 비어있는 원판형 및 원통형의 형상을 갖는다. 또한, 공기, 네온, 수소, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등의 가스(15)를 임의자의 선택에 의해 내부에 주입할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 및 피세정물(17)을 내부에 한개 또는 다수개 거치하여 세정할 수 있다.The cleaning tank 30 has a disc shape and a cylindrical shape with an empty inside. In addition, gas 15 such as air, neon, hydrogen, nitrogen, oxygen, helium, argon, or the like can be injected therein by arbitrary choice, and one or more semiconductor wafers and the object to be cleaned 17 are inside. Can be cleaned by mounting.

상기 초음파장치(41)는 세정조(30) 후면에 접합된다.The ultrasonic device 41 is bonded to the rear surface of the cleaning tank (30).

더불어 상기 초음파장치(41)는 빔확산용 압전소자(10)와 확산층(13)이 접합되는 형태를 갖으며, 상기 확산층(13)의 일측이 세정조(30)의 일면에 삽설되거나 접합되는 형상을 취한다. 상기 빔확산용 압전소자(10)는 여러 가지 형태의 판(압전세라믹) 일측에 양극부(2)가 형성되고, 타측에 음극부(3)가 형성되는 구성을 가지되, 상기 양극부(2)는 다수개의 양극편(1)이 일정간격 이격되어 횡과 종으로 증착되는 형태를 갖는다.In addition, the ultrasonic device 41 has a form in which the beam diffusion piezoelectric element 10 and the diffusion layer 13 are bonded to each other, and one side of the diffusion layer 13 is inserted into or bonded to one surface of the cleaning tank 30. Take The beam diffusion piezoelectric element 10 has a structure in which an anode portion 2 is formed on one side of various plates (piezoelectric ceramics), and a cathode portion 3 is formed on the other side thereof. ) Has a form in which a plurality of anode pieces (1) are deposited in a horizontal and longitudinal spaced apart a predetermined interval.

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이하에서는 상기와 같은 구성 및 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 작용 및 원리를 설명하도록 한다.Hereinafter will be described the operation and principle of the preferred embodiment of the present invention having the configuration and structure as described above.

본 발명에 따른 적분구형의 초음파 세정시스템(100)과, 본 발명에 따른 다른 실시예의 원통형 초음파 세정시스템(500)은 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 압전세라믹(14) 일면에 형성하고, 상기 양극부(2)와 대응되도록 압전세라믹(14) 타면에 음극부(3)를 형성하는 빔확산용 압전소자(10)의 상기 음극부(3)가 초음파가 직진성을 갖는 니어필드(11)와 확산, 중첩되어 통과되는 파필드(12)로 구성된 확산층(13)의 일측과 접합되며, 또한 빔확산용 압전소자(10)와 접합된 확산층(13)의 타측은 상기 세정조(30)의 외주면에 삽설되거나 접합되는 형상을 가진다.Integrating sphere type ultrasonic cleaning system 100 according to the present invention, and cylindrical ultrasonic cleaning system 500 according to another embodiment of the present invention is a piezoelectric ceramic 14, the anode portion (2) consisting of a plurality of anode pieces (1) The cathode portion 3 of the beam diffusion piezoelectric element 10, which is formed on one surface and forms the cathode portion 3 on the other surface of the piezoelectric ceramic 14 so as to correspond to the anode portion 2, has an ultrasonic wave straightness. The other side of the diffusion layer 13 bonded to one side of the diffusion layer 13 composed of the farfield 12 which is diffused and overlapped with the nearfield 11 and passed through, and the other side of the diffusion layer 13 bonded to the beam diffusion piezoelectric element 10 It has a shape that is inserted into or bonded to the outer peripheral surface of the tank (30).

또한, 본 발명에 따른 아령형의 초음파 세정시스템(200)과, 본 발명에 따른 또 다른 아령형의 초음파 세정시스템(300)은 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 압전세라믹(14) 일면에 형성하고, 상기 양극부(2)와 대응되도록 압전세라믹(14) 타면에 음극부(3)를 형성하는 빔확산용 압전소자(10)의 상기 음극부(3)가 초음파가 직진성을 갖는 니어필드(11)와 확산, 중첩되어 통과되는 파필드(12)로 구성된 확산층(13)의 일측과 접합되며, 또한 빔확산용 압전소자(10)와 접합된 확산층(13)의 타측은 상기 세정조(30) 양단부의 구형상 외주면에 삽설되거나 접합되는 형상을 가진다.In addition, the dumbbell-type ultrasonic cleaning system 200 according to the present invention, and another dumbbell-type ultrasonic cleaning system 300 according to the present invention is a piezoceramic positive electrode portion 2 consisting of a plurality of anode pieces (1) The cathode 3 of the beam diffusion piezoelectric element 10, which is formed on one surface and forms the cathode portion 3 on the other surface of the piezoelectric ceramic 14 so as to correspond to the anode portion 2, has ultrasonic waves. The other side of the diffusion layer 13 bonded to one side of the diffusion layer 13 composed of the farfield 12 having the straightness and the diffusion, overlapping and passing through the straightness, and the piezoelectric element 10 for beam diffusion. The side has a shape inserted or joined to the spherical outer peripheral surface of the both ends of the cleaning tank (30).

아울러, 본 발명에 따른 원통형의 초음파 세정시스템(400)은 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 압전세라믹(14) 일면에 형성하고, 상기 양극부(2)와 대응되도록 압전세라믹(14) 타면에 음극부(3)를 형성하는 빔확산용 압전소자(10)의 상기 음극부(3)가 초음파가 직진성을 갖는 니어필드(11)와, 확산, 중첩되어 통과되는 파필드(12)로 구성된 확산층(13)의 일측과 접합된다. 또한, 상기 빔확산용 압전소자(10)를 접합한 확산층(13)의 타면은 상기 세정조(30) 하단의 각이진 외주면에 삽설되거나 접합되는 형상을 가진다.In addition, the cylindrical ultrasonic cleaning system 400 according to the present invention forms a positive electrode portion 2 formed of a plurality of positive electrode pieces 1 on one surface of the piezoelectric ceramic 14 and corresponds to the positive electrode portion 2. Far field through which the negative electrode 3 of the beam diffusion piezoelectric element 10, which forms the negative electrode 3 on the other surface of the ceramic 14, diffuses and overlaps with the near field 11 having the linearity of ultrasonic waves. It is bonded with one side of the diffusion layer 13 which consists of (12). In addition, the other surface of the diffusion layer 13 to which the beam diffusion piezoelectric element 10 is bonded has a shape that is inserted into or bonded to an angled outer circumferential surface of the lower end of the cleaning tank 30.

본 발명에 따른 또 다른 실시예의 원통형 초음파 세정시스템(600)은 다수개의 양극편(1)으로 이루어진 양극부(2)를 압전세라믹(14) 일면에 형성하고, 상기 양극부(2)와 대응되도록 압전세라믹(14) 타면에 음극부(3)를 형성하는 빔확산용 압전소자(10)의 상기 음극부(3)가 초음파가 직진성을 갖는 니어필드(11)와, 확산, 중첩되어 통과되는 파필드(12)로 구성된 확산층(13)의 일측과 접합된다. 또한, 상기 빔확산용 압전소자(10)를 접합한 확산층(13)의 타면은 상기 세정조(30)의 일면에 접합하게 된다. 즉, 반도체 웨이퍼 및 여러 피세정물(17)의 뒷면을 통하여 세정함으로써 상기 반도체 웨이퍼 및 여러 피세정물(17) 상면의 패턴손상 방지효과가 증대 되는 것이다. Cylindrical ultrasonic cleaning system 600 according to another embodiment of the present invention is to form an anode portion 2 consisting of a plurality of anode pieces 1 on one surface of the piezoelectric ceramic 14, so as to correspond to the anode portion (2) The negative electrode portion 3 of the beam diffusion piezoelectric element 10, which forms the negative electrode portion 3 on the other surface of the piezoelectric ceramic 14, has a near field 11 in which ultrasonic waves are straight, and diffuses and overlaps waves. It is bonded to one side of the diffusion layer 13 composed of the field 12. In addition, the other surface of the diffusion layer 13 to which the beam diffusion piezoelectric element 10 is bonded is bonded to one surface of the cleaning tank 30. That is, the pattern damage prevention effect of the upper surface of the semiconductor wafer and the various objects to be cleaned 17 is increased by cleaning the back surface of the semiconductor wafer and the various objects to be cleaned 17.

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상기 세정조(30) 내부에는 공기, 네온, 수소, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등 의 가스(15)가 주입되며, 반도체 웨이퍼 및 여러 피세정물(17)을 한개 또는 다수개 통과시켜 세정할 수 있다.Gas 15 such as air, neon, hydrogen, nitrogen, oxygen, helium, argon, or the like is injected into the cleaning tank 30, and the semiconductor wafer and various objects to be cleaned 17 are passed through one or more to be cleaned. Can be.

상기 빔확산용 압전소자(10) 전원을 공급해주게 되면, 상기 빔확산용 압전소자(10)는 수축팽창으로 인한 초음파를 발생시킨다.When the beam diffusion piezoelectric element 10 is supplied with power, the beam diffusion piezoelectric element 10 generates ultrasonic waves due to shrinkage expansion.

상기 빔확산용 압전소자(10)로부터 발생된 초음파는 확산층(13)의 니어필드(11) 부분에서 직진성을 갖으며 전달되고, 이어서 파필드(12) 부분에서 초음파가 확산, 중첩되어 상기 확산층(13)의 타단에 접합 되어 있는 세정조(30)의 내부로 초음파가 전달된다.Ultrasonic waves generated from the beam diffusion piezoelectric element 10 are transmitted while having a straightness in the nearfield 11 portion of the diffusion layer 13, and then ultrasonic waves are diffused and overlapped in the farfield portion 12 so that the diffusion layer ( Ultrasonic waves are delivered to the inside of the cleaning tank (30) bonded to the other end of the 13).

이때 본 발명에 따른 적분구형의 초음파 세정시스템(100)은 확산층(13)을 거치면서 중첩, 확산된 초음파가 내부에 형성된 반사판(18)으로 인해 상기 세정조(30) 내부에서 반사되면서 적분되어 피세정물(17)에 도달하는 초음파를 최대한 균일하게 한다.In this case, the integrated sphere-type ultrasonic cleaning system 100 according to the present invention is integrated by being reflected in the cleaning tank 30 due to the reflection plate 18 formed therein while overlapping and diffused ultrasonic waves pass through the diffusion layer 13. The ultrasonic waves reaching the cleaning material 17 are made as uniform as possible.

이렇게 파필드(12) 영역에서 초음파가 확산, 중첩되며 세정조(30) 내부로 진행되는 초음파로 인해 음압의 편차를 감소하고, 웨이퍼 및 피세정물(17)의 손상을 최소로 줄임으로써 미세패턴의 손상을 방지하며 세정할 수 있게 되는 것이다.In this way, the ultrasonic waves are diffused and overlapped in the far field 12, and the variation of sound pressure is reduced due to the ultrasonic waves flowing into the cleaning tank 30, and the damage of the wafer and the object to be cleaned 17 is minimized. It will be able to clean and prevent damage.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 초음파장치가 접합 또는 삽설되는 세정조를 적분구형, 아령형, 원통형, 입출형 등으로 다양하게 응용하고, 세정조 내부에 반사판을 설치하여 초음파를 세정조 내부에서 다수번 반사, 적분시키고, 접합부를 형성하여 초음파를 여러각도에서 피세정물의 상, 하면에 고르게 분포시키며, 상 기 피세정물 상면의 패턴손상을 방지하도록 피세정물의 후면을 통하여 세정하는 등 세정조 내부의 피세정물에 초음파가 고르게 분포되도록 음압의 편차를 최소한으로 감소시켜, 웨이퍼 손상을 최소한으로 줄이며 세정효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the present invention, the ultrasonic bath is bonded or inserted into the cleaning tank in various ways, such as integrating sphere type, dumbbell type, cylindrical shape, extraction type, etc. Reflecting and integrating a number of times, forming a joint, ultrasonic waves are evenly distributed on the upper and lower surfaces of the object to be cleaned at various angles, and cleaning through the rear surface of the object to prevent pattern damage on the upper surface of the object to be cleaned. By reducing the variation of sound pressure to the minimum so that the ultrasonic waves are evenly distributed on the inside of the object to be cleaned, there is an effect of minimizing wafer damage and maximizing the cleaning effect.

Claims

An apparatus for cleaning a semiconductor wafer,

An integrating sphere cleaning tank 30 having one side opening and an empty interior, and protruding a plurality of reflecting plates 18 from an inner side thereof;

A plurality of ultrasonic devices 41 having one side attached to the outer circumferential surface of the cleaning tank 30;

A power line 31 connected to the ultrasonic device 41 to supply power;

Ultrasonic cleaning device and ultrasonic cleaning system using the same, characterized in that comprises a.

An apparatus for cleaning a semiconductor wafer,

A dumbbell-shaped cleaning tank 30 having one end opened and an empty inside thereof;

A plurality of ultrasonic devices 41 coupled to upper and lower ends of the cleaning tank 30 and having one side attached thereto;

A power line 31 connected to the ultrasonic device 41 to supply power;

An apparatus for cleaning a semiconductor wafer,

A dumbbell-shaped cleaning tank 30 having an upper end opening and an empty interior;

A plurality of ultrasonic devices 41 coupled to both sides of the cleaning tank 30 and having one side attached thereto;

A power line 31 connected to the ultrasonic device 41 to supply power;

An apparatus for cleaning a semiconductor wafer,

A cylindrical cleaning tank 30 having one side open and an empty inside thereof;

A plurality of ultrasonic devices 41 formed by bonding a diffusion layer 13 for diffusing ultrasonic waves and a piezoelectric element 10 for beam diffusion, coupled to an outer circumferential surface of the lower end of the cleaning tank 30, and having one side attached thereto;

A power line 31 connected to the ultrasonic device 41 to supply power;

An apparatus for cleaning a semiconductor wafer,

A cylindrical cleaning tank 30 having an empty interior;

A plurality of ultrasonic devices 41 formed by bonding a diffusion layer 13 for diffusing ultrasonic waves and a piezoelectric element 10 for beam diffusion, coupled to an outer circumferential surface of the cleaning tank 30, and having one side attached thereto;

A plurality of power lines 31 connected to the ultrasonic apparatus 41 to supply power;

An apparatus for cleaning a semiconductor wafer,

A cylindrical cleaning tank 30 having an empty interior;

An ultrasonic device 41 formed by bonding a diffusion layer 13 for diffusing ultrasonic waves and a piezoelectric element 10 for beam diffusion, and having one surface attached to the cleaning tank 30;

The method according to any one of claims 4 to 6,

The beam diffusion piezoelectric element 10 includes an anode portion 2 deposited on one side of the piezoelectric ceramic 14 and a cathode portion 3 deposited on the other side, and an ultrasonic wave using the same. Cleaning system.

The method according to any one of claims 4 to 6,

The diffusion layer 13 is composed of a near field 11 region where one side is joined to the cathode portion 3 and the ultrasonic wave is straight, and a far field 12 region where the ultrasonic wave is diffused and overlapped, so as to compensate for the negative pressure deviation of the ultrasonic wave. Ultrasonic cleaning device and ultrasonic cleaning system using the same, characterized in that for reducing.

The method according to any one of claims 4 to 6,

The beam diffusion piezoelectric element 10 is spaced apart at regular intervals horizontally and longitudinally, and a plurality of the plurality of beam diffusing piezoelectric elements are used to generate ultrasonic waves by shrinkage expansion.

The method according to any one of claims 4 to 6,

The diffusion layer 13 is an ultrasonic cleaning device and ultrasonic cleaning system using the same, characterized in that the material of any one of quartz, stainless steel, Teflon, aluminum, iron.

The method of claim 7, wherein

The anode portion 2 is composed of a plurality of anode pieces (1) spaced at a predetermined interval, the power is introduced, the anode piece (1) is ultrasonic cleaning, characterized in that to increase the diffusion angle as the width is smaller Apparatus and ultrasonic cleaning system using the same.

The method of claim 6,

The ultrasonic device 41 is attached to the rear surface of the cleaning tank 30 to prevent the pattern damage on the upper surface of the object to be cleaned 17, characterized in that for cleaning through the rear surface of the object to be cleaned 17 Apparatus and ultrasonic cleaning system using the same.

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