KR100938249B1

KR100938249B1 - 초음파 발생 장치 및 이를 포함하는 기판 세정 장치

Info

Publication number: KR100938249B1
Application number: KR1020080043534A
Authority: KR
Inventors: 안영기; 노은수
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2010-01-21
Also published as: KR20090117472A

Abstract

초음파 발생 장치 및 이를 포함하는 기판 세정 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생 장치는 디스크 형상의 압전 소자 및 압전 소자의 상면 및 하면에 형성되어 압전 소자에 전류를 공급하는 전극을 포함하며, 압전 소자는 서로 다른 두께 영역이 반복되는 패턴으로 형성되어, 두께에 따라 다양한 주파수의 초음파 에너지를 발생시킨다.

초음파, 세정, 전극, 압전 소자

Description

초음파 발생 장치 및 이를 포함하는 기판 세정 장치{Ultrasonic generator and wafer cleaning apparatus comprising the same}

본 발명은 초음파 발생 장치 및 이를 포함하는 기판 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 주파수를 발생시켜 세정 효율을 향상시키는 초음파 발생 장치 및 이를 포함하는 기판 세정 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 기판에는 증착, 리소그래피, 식각, 화학적/기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들이 반복적으로 수행된다. 상기 단위 공정들 중에서 세정 공정은 각각의 단위 공정을 수행하는 동안, 반도체 기판의 표면에 부착되는 이물질이나 불필요한 막을 제거하는 공정이다.

반도체 기판 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라 점차 세정 공정의 중요도가 커지고 있다. 그리고, 완벽한 세정을 위하여 기판 세정 장치가 지속적으로 개발되었다. 최근에는 세정액에 수백 kHz 이상의 초음파 진동을 인가하는 기판 세정 장치가 주로 사용되고 있다.

초음파를 이용한 세정은 주로 입자 가속도와 초음파의 케비테이션 현상에 의해 이루어진다. 케비테이션 현상은 초음파의 에너지가 용액 중에 전파될 때 초음파 의 압력에 의해 미세기포가 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력과 고온을 동반한다. 이 충격파에 의해 용액 중에 담겨 있는 피세척물의 내부 깊숙히 보이지 않는 곳까지 단 시간내에 세척이 가능해진다.

한편, 기판 세정 장치는 다수의 반도체 기판을 동시에 세정하는 배치식 세정 장치와 낱장 단위로 반도체 기판을 세정하는 매엽식 세정 장치로 구분된다. 이 중에서, 매엽식 세정 장치는 반도체 기판을 지지하는 지지대와 반도체 기판의 전면 또는 이면에 세정액을 분사하는 세정액 노즐을 포함한다. 그리고, 세정액이 반도체 기판 상에 공급된 상태에서 초음파 진동이 인가될 수 있다.

초음파의 주파수에 따라서 제거할 수 있는 파티클의 크기가 제한적이다. 즉, 낮은 주파수의 초음파는 크기가 큰 파티클을 제거하는데 용이하며, 높은 주파수의 초음파는 상대적으로 크기가 작은 파티클을 제거하는데 용이하다. 그러나, 종래의 기판 세정 장치에서는 단일 주파수의 초음파만 발생시킬 수가 있어서 다양한 크기의 파티클을 제거하는 것이 용이하지 못하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 압전 소자의 두께를 달리하여 서로 다른 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 초음파 발생 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 서로 다른 주파수를 가지는 초음파를 발생시킴으로써 다양한 크기의 파티클을 제거하는 것이 용이한 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발생 장치는 디스크 형상의 압전 소자; 및 상기 압전 소자의 상면 및 하면에 형성되어 상기 압전 소자에 전류를 공급하는 전극을 포함하며, 상기 압전 소자는 서로 다른 두께 영역이 반복되는 패턴으로 형성되어, 상기 두께에 따라 다양한 주파수의 초음파 에너지를 발생시킨다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정 장치는 반도체 기판을 지지하는 지지부; 상기 반도체 기판에 세정액을 분사하는 세정액 노즐; 및 상기 세정액에 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생부를 포함하며, 상기 초음파 발생부는 디스크 형상의 압전 소자; 및 상기 압전 소자의 상면 및 하면에 형성되어 상기 압전 소자에 전류를 공급하는 전극을 포함하며, 상기 압전 소자는 서로 다른 두께 영역이 반복되는 패턴으로 형성되어, 상기 두께에 따라 다양한 주파수의 초음파 에너지를 발생시킨다.

상기한 바와 같은 본 발명의 초음파 발생 장치 및 이를 포함하는 기판 세정 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 압전 소자의 두께를 달리하여 다양한 크기의 주파수를 가지는 초음파를 발생시킬 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 다양한 크기의 주파수를 가지는 초음파을 발생시킴으로써 이를 이용한 기판 세정 장치에 있어서 다양한 크기의 파티클을 용이하게 제거할 수 있다는 장점도 있다.

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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 초음파 발생 장치 및 이를 포함하는 기판 세정 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 초음파 노즐을 설명하기 위한 상세도이다.

본 발명의 일 시예에 따른 기판 세정 장치(200)는 반도체 기판(W)을 지지하며 회전시키는 지지부(210), 지지부(210)의 둘레에 구비된 바울(202), 반도체 기판(W)의 표면에 세정액을 공급하기 위한 세정액 노즐(204, 206)과, 반도체 기판(W)의 상면에 공급된 세정액에 초음파 진동을 인가하는 초음파 노즐(290)을 포함할 수 있다.

지지부(210)는 제 1 모터(218)의 회전력을 전달하기 위한 제 1 회전축(220)과 연결되어 있는 허브(214), 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 원형 링(212), 및 원형 링(212)을 연결하기 위한 다수개의 스포크(216)를 포함하여 구성될 수 있다. 지지부(210)의 구조는 전술한 것에 한정되지 않고, 다른 공지된 기술로 다양하게 변형이 가능하다.

바울(202)은 반도체 기판(W)의 표면으로 공급되어 반도체 기판(W)의 회전에 의해 반도체 기판(W)으로부터 비산되는 세정액을 차단할 수 있다. 바울(202)은 반도체 기판(W)의 로딩 및 언로딩을 위해 상하 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

바울(202)의 하부에는 세정액을 배출시키는 배출관(208)이 형성될 수 있고, 바울(202)의 하부 중앙 부위를 관통하여 제1 회전축(220)이 설치될 수 있다. 배출관(208)을 통해 바울(202)에 의해 차단된 세정액이 배출시킨 후 이를 다시 수거하여 세정액으로 재사용할 수도 있다.

제 1 모터(218)와 연결된 제 1 회전축(220)은 지지부(210)에 지지된 반도체 기판(W)을 회전시키기 위한 회전력을 전달할 수 있다.

세정액 노즐(204, 206)은 반도체 기판(W)의 상면에 세정액을 공급하기 위한 제 1 노즐(204)과, 반도체 기판(W)의 하면에 세정액을 공급하기 위한 제 2 노즐(206)로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이 제 1 노즐(204)은 지지부(210)의 상부에 배치될 수 있으며, 제 2 노즐(206)은 바울(202)의 측벽을 관통하여 설치될 수 있다.

여기서, 세정액으로는 탈이온수(de-ionized water, H2O), 불산(HF)과 탈이온수의 혼합액, 수산화암모늄(NH4OH)과 과산화수소(H2O2) 및 탈이온수의 혼합액, 불화암모늄(NH4F)과 불산(HF) 및 탈이온수의 혼합액 및 인산(H3PO4) 및 탈이온수를 포함하는 혼합액 등이 사용될 수 있다.

일반적으로, 탈이온수는 반도체 기판(W)에 부착된 이물질 제거 및 린스의 목적으로 사용될 수 있다. 불산과 탈이온수의 혼합액(DHF)은 반도체 기판(W) 상에 형성된 자연 산화막(SiO2) 제거 및 금속 이온 제거를 위해 사용될 수 있다. 이때, 불산과 탈이온수의 혼합 비율은 1:100 내지 1:500 정도일 수 있으며, 세정 공정의 조건에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

일반적으로, SC1(standard clean 1) 용액이라 불리는 수산화암모늄과 과산화 수소 및 탈이온수의 혼합액은 반도체 기판(W) 상에 형성된 산화막 또는 반도체 기판(W) 상에 부착된 유기물을 제거할 수 있으며, 혼합 비율은 1:4:20 내지 1:4:100 정도일 수 있으며, 세정 공정에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

그리고, Lal 용액이라 불리는 불화암모늄과 불산 및 탈이온수의 혼합액은 반도체 기판(W) 상에 형성된 산화막을 제거할 수 있으며, 인산과 탈이온수를 포함하는 혼합액은 상기 Lal 용액으로 처리가 불가능한 나이트라이드(nitride) 계열의 이물질을 제거할 수 있다.

도 2에 도시된 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치(290)(이하, 초음파 노즐이라고 칭하기로 한다)는 복수의 주파수를 가지는 진동 에너지를 제공하는 초음파 진동부(232, 234, 238)와, 초음파 진동부(232, 234, 238)를 수납하는 하우징(240)을 포함하여 구성될 수 있다.

초음파 진동부(232, 234, 238)는 전기 에너지를 진동 에너지로 변환하는 트랜스듀서(transducer, 238)와 트랜스듀서(238)에 의해 진동하는 트랜스미터(transmitter, 232)를 포함하여 구성될 수 있다.

트랜스미터(232)는 지지부(210)에 지지된 반도체 기판(W)의 상부에 배치될 수 있다. 트랜스미터(232)는 제1 노즐(204)을 통해 반도체 기판(W)의 상면에 공급된 세정액에 초음파 진동을 인가할 수 있다.

도시된 바와 같이 트랜스미터(232)는 반도체 기판(W)을 향하여 갈수록 점차 증가하는 단면적을 가지도록 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 트랜스미터(232)는 원형 단면을 가지며, 반도체 기판(W)의 상면에 공급된 세정액과 접촉되 는 트랜스미터(232)의 하부면의 직경이, 트랜스미터(232)의 상부면의 직경보다 크다. 여기서, 트랜스미터(232)의 단면 형상은 이에 한정되지 아니하며, 원형이 아닌 다른 단면 형상을 가질 수도 있다.

트랜스미터(232)의 단면적이 트랜스미터(232)의 상부면으로부터 트랜스미터(232)의 하부면을 향하여 점차 증가하면 초음파 진동 에너지가 넓게 분산될 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판(W) 상에 형성된 미세 패턴이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

트랜스미터(232)의 하부면 직경은 이에 한정되는 것은 아니나 바람직하게는 반도체 기판(W) 반경의 0.2 내지 1배일 수 있다. 트랜스미터(232)의 하부면 직경이 반도체 기판(W) 반경의 0.2배보다 작은 경우, 세정 공정의 시간이 너무 길어질 수 있기 때문이다. 그리고, 트랜스미터(232)의 하부면 직경이 반도체 기판(W) 반경보다 큰 경우, 반도체 기판(W)과 트랜스미터(232) 사이로 세정액이 원활하게 공급되지 않을 수 있기 때문이다.

한편, 트랜스미터(232)의 하부면으로부터 반도체 기판(W)의 상부면으로 공급된 세정액에 인가되는 초음파는 반도체 기판(W)의 상부면에 반사되어 반사파를 형성할 수 있다. 반사파는 세정액에 인가된 초음파 진동을 비정상적으로 증폭시킬 수 있으며, 이에 따라 반도체 기판(W) 상에 형성된 패턴이 손상될 수 있다.

이러한 초음파 진동의 비정상적인 증폭은 트랜스미터(232)의 하부면에 요철을 형성함으로서 방지될 수 있다. 트랜스미터(232)의 하부면에 다수의 홈을 형성하거나 다수의 돌기를 형성하면, 트랜스미터(232)의 하부면에 요철을 형성할 수 있 다. 트랜스미터(232) 하부면의 요철은 반도체 기판(W)으로부터 반사된 반사파를 분산시켜, 초음파 진동이 비정상적으로 증폭하는 것을 방지할 수 있다.

트랜스미터(232)는 초음파 에너지를 효과적으로 전달하는 물질, 예를 들어 석영으로 제조될 수 있다. 석영으로 제조된 트랜스미터(232)는 대부분의 세정액에 만족스럽게 사용될 수 있지만, 불산을 포함하는 세정액은 석영을 식각할 수 있다. 따라서, 불산을 포함하는 세정액이 사용되는 경우, 사파이어(sapphire), 탄화규소(silicon carbide), 질화붕소(boron nitride) 등이 석영 대신에 사용될 수 있다. 또는, 석영으로 제조된 트랜스미터(232)에 불산에 견딜 수 있는 탄화규소나 탄소유리(vitreous carbon)를 코팅하여 사용할 수 있다.

트랜스듀서(238)는 전기적인 에너지를 물리적인 진동 에너지로 변환시켜 초음파 진동을 최초 발생시키는 역할을 한다.

트랜스듀서(238)에 의해 발생하는 진동 에너지의 주파수는 압전 소자의 두께에 따라서 다르게 나타나는데, 이에 관해서는 도 5 및 도 6을 참조로 후술하기로 한다.

트랜스듀서(238)에 인가되는 전기 에너지는 발진기와 같은 초음파 에너지 소스(미도시)로부터 제공될 수 있다. 다수의 전기 커넥터(254, connector)와 제2 회전축(264)을 관통하는 전선(256)에 의해서, 트랜스듀서(238)와 초음파 에너지 소스(미도시)가 연결될 수 있다.

초음파 진동부(232, 234, 238)는 버퍼(234)를 더 포함할 수 있다.

버퍼(234)는 트랜스듀서(238)와 트랜스미터(232) 사이에 배치되며, 트랜스듀 서(238)에서 발생되는 초음파 진동 에너지를 손실없이 트랜스미터(232) 상면에 제공하는 역할을 할 수 있다.

버퍼(234)는 트랜스미터(232)의 상부면에 음향적으로 결합될 수 있고, 트랜스듀서(238)는 버퍼(234)의 상부면에 음향적으로 결합될 수 있다. 여기서, 트랜스미터(232)와 버퍼(234)는 접착 물질에 의해 접착될 수 있다. 또한, 트랜스미터(232)와 버퍼(234) 사이에 다수의 홀이 형성되어 있는 얇은 금속 스크린이 개재될 수 있다.

버퍼(234)는 원기둥 형상을 가질 수 있으며, 트랜스미터(232)의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 버퍼(234)는 동, 알루미늄 등과 같이 열전도도가 높은 물질로 이루어질 수 있다.

하우징(240)은 원통 형상을 가지며, 트랜스미터(232)와 버퍼(234)를 수납할 수 있다. 하우징(240)은 원형의 컵(242)과 커버(244)를 포함할 수 있다. 컵(242)과 커버(244)는 복수의 볼트(246)에 의해 결합될 수 있다.

초음파 노즐(290)은 초음파 노즐(290)을 회전 운동시키는 제 2 모터(262)와 제 2 회전축(264)를 더 포함할 수 있다.

제 2 모터(262)는 수평 암(250)의 상부면에 설치될 수 있으며 제 2 회전축(264)에 연결될 수 있다. 제 2 모터(262)는 회전력을 발생시키고, 제2 회전축(264)에 회전력을 전달한다. 제 2 회전축(264)은 하우징(240)의 상부와 연결되는데, 따라서 제 2 회전축이 회전함에 따라서 하우징(240) 및 하우징(240)에 결합되는 트랜스미터(232) 등을 일체로 회전시킬 수가 있다.

초음파 노즐(290)은 초음파 진동부(232, 234, 238)의 온/오프를 제어하는 제어부(270)를 더 포함할 수 있는데, 제어부(270)는 트랜스듀서(238)에 인가되는 전기 에너지를 온/오프하여서, 초음파 진동부(232, 234, 238)의 온/오프 동작을 제어할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 기판 세정 장치에서 초음파 노즐의 이동을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 기판 세정 장치에서 초음파 노즐의 수평 방향 이동을 설명하기 위한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 바울(도 1의 202 참조)의 일측에는 트랜스미터(232)의 높이를 조절하기 위한 공압 실린더(278)가 배치될 수 있고, 공압 실린더(278)는 트랜스미터(232)를 수평 방향으로 이동시키기 위한 제 3 모터(272)와 연결될 수 있다.

제 3 모터(272)의 회전력을 전달하는 제 3 회전축(274)은 수평 암(250)과 연결될 수 있다. 공압 실린더(278)는 초음파 노즐(290)을 수직 방향으로 이동시키며, 제 3 모터(272)는 수평 암(250)을 수평 방향으로 회전시킨다. 트랜스미터(232)가 바울(202) 내에서 수평 방향으로 이동하도록, 수평 암(250)은 일정한 각도(θ) 내에서 회전할 수 있다. 반도체 기판(W)이 회전하고, 트랜스미터(232)가 수평 방향으로 이동함으로써, 반도체 기판(W)의 상면의 전면에 초음파 진동을 균일하게 인가시킬 수가 있다.

도시된 바에 의하면, 트랜스미터(232)의 수평 방향 이동은 수평 암(250)과 제3 모터(272)에 의해 수행되며, 트랜스미터(232)의 수직 방향 이동은 공압 실린 더(278)에 의해 수행된다. 그러나, 트랜스미터(232)의 수평 방향 이동 및 수직 방향 이동은 이에 한정되지 않고, 다양한 방법으로 변형 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치의 트랜스듀서의 평면도이고, 도 6은 도 5의 A-A방향으로의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치의 트랜스듀서를 설명하기에 앞서, 본 발명을 하게 된 배경 원리를 설명하기로 한다.

초음파 세정은 초음파에 의한 입자의 가속도와 캐비테이션을 이용한다. 입자의 가속도는 특히 초음파의 주파수가 1MHz 이상인 메가소닉 세정에서 주된 세정 원리가 된다. 그리고, 캐비테이션은 초음파가 세정액으로 전달될 때 발생하는 압력의 변화에 의해서 캐비티가 붕괴되면서 발생하는 충격 현상이다.

초음파의 주파수가 낮을수록, 입자 가속도가 느려지고 충격력이 강해진다. 그리고, 주파수가 낮아질수록, 캐비티의 크기가 커지고 캐비테이션의 강도가 강해진다. 이렇게 초음파의 주파수가 낮아지면, 반도체 기판 상의 큰 입자를 제거할 수 있다.

반면, 초음파의 주파수가 높을수록, 입자 가속도가 빨라지고 충격력이 약해진다. 그리고, 주파수가 높아질수록, 캐비티의 크기가 작아지고 캐비테이션의 강도가 약해진다. 이렇게 초음파의 주파수가 커지면, 큰 입자를 제거할 수 있는 능력이 떨어질 수 있다. 그러나 캐비테이션의 밀도가 높아지므로, 침투력이 향상되어서, 정밀 세척이 가능해진다.

따라서, 단일의 주파수를 사용하여 초음파 세정하는 경우, 상술한 바와 같은 트레이드 오프 관계를 감수해야 한다.

그런데, 본 발명의 실시예들에 의하면, 복수의 주파수를 사용하여 초음파 세정할 수 있다.

압전 소자(310)는 압전 효과를 이용하는 소자이다. 압전 효과란 수정, 로셸염, 티탄산바륨 등의 결정을 전기장 속에 두었을 때, 기계적인 변형이 생기는 현상을 말한다. 압전 효과는 결정의 변형에 의해 이온의 상대적인 위치가 변화하기 때문에 일어난다고 알려져 있다.

초음파 진동 에너지를 발생하는 압전 소자(310)는 전기적인 에너지를 기계적인 진동 에너지로 변환한다. 예를 들어 수정 결정이 사용된 압전 소자(310)는 1Mhz 내지 100Mhz의 초음파를 발생시킬 수 있다.

압전 소자(310)는 도 6에 도시된 바와 같이 디스크 형상을 가지며, 진동을 발생시키는 방향으로 두께가 일정하지 않다. 전술한 바와 같이 압전 소자(310)의 두께가 두꺼우면 낮은 주파수(제 2 주파수)의 초음파 진동 에너지가 발생하고, 압전 소자(310)의 두께가 얇으면 상대적으로 높은 주파수(제 1 주파수)의 초음파 진동 에너지가 발생한다. 따라서, 압전 소자(310)의 두께를 다양하게 변형시킴으로써 다양한 주파수의 초음파 진동 에너지를 발생시킬 수가 있다.

도 5와 같이 압전 소자(310)는 서로 다른 두께 영역이 반복되는 패턴으로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이 두께가 상대적으로 얇은 제 1 두께 영역(Q), 두께가 상대적으로 두꺼운 제 2 두께 영역(P)이 반복되는 패턴으로 구성될 수 있다. 이때, 도시된 바와 같이 압전 소자는 도 5와 같이 평면도로 보았을 때 격자구조로 형성되어 상하 좌우의 이웃하는 격자 사이에 각각 두께가 상이한 패턴으로 형성될 수 있다. 즉, 두께가 얇은 제 1 두께 영역(Q)의 상하좌우의 영역에는 두께가 두꺼운 제 2 두께 영역(P)이 위치하고, 두께가 두꺼운 제 2 두께 영역(P)의 상하좌우의 영역에는 두께가 얇은 제 1 두께 영역(Q)이 위치하도록 구성할 수 있다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 압전 소자(310)의 두께가 얇은 제 1 두께 영역(Q)에서는 높은 주파수(제 1 주파수)의 초음파 진동 에너지가 발생하여 크기가 작은 파티클을 세정하는데 사용될 수 있고, 압전 소자(310)의 두께가 두꺼운 제 2 두께 영역(P)에서는 낮은 주파수(제 2 주파수)의 초음파 진동 에너지가 발생하여 상대적으로 크기가 큰 파티클을 세정하는데 사용할 수가 있다.

압전 소자(310)의 두께는 발생시킬 초음파 진동 에너지에 따라서 다양하게 변형시킬 수 있는데, 도면에서는 두 가지 두께 영역을 가지는 압전 소자(310)를 도시하고 있으나, 그 두께를 더욱 다양한 형태로 변형시킬 수 있음은 물론이다. 또한, 이웃하는 격자 사이에 그 두께가 다르도록 구성되어 있는데, 이에 한정되지 않고 다양하게 변형시킬 수 있음은 물론이다. 예를 들어 전체 압전 소자의 중심을 기준으로 좌측은 압전 소자(310)의 두께가 얇게 구성하고, 우측은 압전 소자(310)의 두께가 두껍게 구성할 수도 있을 것이다.

양극(312)과 음극(314)은 각각 압전 소자(310)의 양측면의 표면에 도전층을 적층하여 형성될 수 있다. 압전 소자(310) 상면의 중앙 부분에 도전층을 적층하여 양극(312)을 형성할 수 있다. 이와 격리시키며, 압전 소자(310) 상면의 가장자리와 하면에 도전층을 적층하여 음극(314)을 형성할 수 있다. 도전층으로서는 도전성이 우수한 금속, 예를 들어 은이 사용될 수 있다.

한편, 초음파 노즐이 회전하면서 수평 방향으로 이동하므로, 트랜스듀서(238), 곧, 압전 소자(310)의 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분이 반도체 기판(W) 상의 동일한 지점을 통과할 수 있다. 따라서, 압전 소자(310)의 두께가 두꺼운 부분과 얇은 부분이 발생하는 주파수가 다른 복수의 진동 에너지가 반도체 기판(W) 상의 임의의 지점에서 고르게 인가될 수 있다. 그리고, 저주파의 초음파는 반도체 기판(W) 상의 큰 입자를 제거할 수 있고, 고주파의 초음파는 정밀 세척이 가능하다. 따라서, 반도체 기판(W) 상의 임의의 지점에서 주파수가 다른 복수의 진동 에너지가 고르게 인가됨으로써, 세정 능력을 향상시킬 수 있다. 곧, 균일하고 정밀한 세척이 가능해진다.

본 발명이 속하는 기술분야의 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. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 초음파 노즐을 설명하기 위한 상세도이다.

도 3은 도 1에 도시된 기판 세정 장치에서 초음파 노즐의 이동을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 도 1에 도시된 기판 세정 장치에서 초음파 노즐의 수평 방향 이동을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 발생 장치의 트랜스듀서의 평면도이다.

도 6은 도 5의 A-A방향으로의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200: 기판 세정 장치 202: 바울

204: 제 1 노즐 206: 제 2 노즐

212: 원형링 214: 허브

216: 스포크 218: 제 1 모터

220: 제 1 회전축 232: 트랜스 미터

234: 버퍼 238: 트랜스 듀서

240: 하우징 310: 압전 소자

312: 양극 314: 음극

Claims

디스크 형상의 압전 소자; 및

상기 압전 소자의 상면 및 하면에 형성되어 상기 압전 소자에 전류를 공급하는 전극을 포함하며,

상기 압전 소자는 서로 다른 두께 영역이 반복되는 패턴으로 형성되어, 상기 두께에 따라 다양한 주파수의 초음파 에너지를 발생시키는 초음파을 이용한 기판 세정 장치의 초음파 발생 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압전 소자는 격자구조로 형성되어 상하 좌우의 이웃하는 격자 사이에 두께가 상이한 패턴으로 형성된 초음파을 이용한 기판 세정 장치의 초음파 발생 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 압전 소자는 두께가 서로 다른 제 1 두께 영역과 제 2 두께 영역으로 형성된 초음파을 이용한 기판 세정 장치의 초음파 발생 장치.
반도체 기판을 지지하는 지지부;

상기 반도체 기판에 세정액을 분사하는 세정액 노즐; 및

상기 세정액에 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발생부를 포함하며,

상기 초음파 발생부는 디스크 형상의 압전 소자; 및

상기 압전 소자의 상면 및 하면에 형성되어 상기 압전 소자에 전류를 공급하는 전극을 포함하며,

상기 압전 소자는 서로 다른 두께 영역이 반복되는 패턴으로 형성되어, 상기 두께에 따라 다양한 주파수의 초음파 에너지를 발생시키는 기판 세정 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 압전 소자는 격자구조로 형성되어 상하 좌우의 이웃하는 격자 사이에 두께가 상이한 패턴으로 형성된 기판 세정 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 압전 소자는 두께가 서로 다른 제 1 두께 영역과 제 2 두께 영역으로 형성된 기판 세정 장치.