KR101434775B1 - 세정 장치，세정 설비 및 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피세정물에 초음파가 직접적으로 조사되지 않는 영역의 발생을 방지하는 것이 가능한 세정 방법, 세정 장치 및 세정 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다. 세정 장치(1)는 세정조(2)와, 간접조(3)와, 초음파 발생부(6)와, 변경부(7)를 구비한다. 세정조(2)는, 피세정물로서의 기판(10)을 세정하기 위한 세정액(4)을 유지한다. 간접조(3)는, 중간 매체(5)를 유지하고, 세정조(2)의 일부가 중간 매체(5)에 접촉된 상태로 배치된다. 초음파 발생부(6)는, 간접조(3)에 설치되고, 중간 매체(5)를 통해 세정액(4)에 초음파 진동을 조사한다. 변경부(7)는, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 변화시킨다.

Description

세정 장치，세정 설비 및 세정 방법{CLEANING APPARATUS，EQUIPMENT，AND METHOD}
본 발명은 세정 장치, 세정 설비 및 세정 방법에 관한 것이며, 보다 특정적으로는 초음파를 이용한 세정 장치, 세정 설비 및 세정 방법에 관한 것이다.
종래, 기판 등의 피세정물을, 세정액에 침지한 후에 초음파를 조사함으로써 세정하는 세정 방법 및 세정 장치가 알려져 있다. 이러한 세정 방법에서는, 피세정물의 표면 전체를 균일하게 세정하기 위해, 이 표면 전체에 초음파를 조사하는 것이 요구된다. 그러나, 세정액을 유지하는 세정조 안의 구조물(예컨대 피세정물을 유지하기 위한 유지 부재 등)에 의해 초음파가 부분적으로 차단되어, 피세정물의 표면에서 초음파가 직접적으로 조사되지 않는 부분이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 종래부터 여러 가지 기술이 제안되어 있다.
예컨대 일본 특허 공개 제2009-231668호 공보(특허문헌 1)에서는, 세정조의 바닥부에, 요동 가능한 초음파 굴절 부재를 배치하고, 이 초음파 굴절 부재를 요동시킴으로써 세정조 안에서의 초음파의 진행 방향을 변화시키고 있다. 이와 같이 함으로써, 특허문헌 1에서는 피세정물에 초음파가 충분히 조사되지 않는 부분의 발생을 억제할 수 있는 것으로 되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2001-57354호 공보(특허문헌 2)에서는, 세정조에서 초음파 발진원이 설치된 바닥면 위에 실린더형 로드를 배치하고, 세정조 안에서 초음파를 분산시키고 있다. 이와 같이 함으로써, 세정조 안에 배치된 피세정물인 기판을 실질적으로 균등하게 세정할 수 있다고 한다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-231668호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2001-57354호 공보
그러나, 전술한 특허문헌 1에 개시된 장치는, 세정조의 내부에 초음파 굴절 부재를 요동시키기 위한 기계적 구조가 배치되는 것이 필요하고, 장치의 복잡화, 고비용화를 초래한다고 하는 문제가 있었다. 또한, 전술한 특허문헌 2에 개시된 장치에서는 기판 표면의 비교적 넓은 범위에 초음파를 조사할 수 있지만, 세정 조건에 맞춰 초음파의 조사 상태를 조정할 수는 없고, 초음파가 조사되지 않는 영역을 완전히 없애는 것은 어려웠다.
본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 비교적 간단한 구성에 의해, 피세정물에 초음파가 직접적으로 조사되지 않는 영역의 발생을 방지하는 것이 가능한 세정 방법, 세정 장치 및 세정 설비를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 세정 장치는 세정조(cleaning tank)와, 간접조(coupling tank)와, 초음파 발생부와, 변경부를 구비한다. 세정조는, 피세정물을 세정하기 위한 세정액을 유지한다. 간접조는, 중간 매체를 유지하고, 세정조의 일부가 중간 매체에 접촉된 상태로 배치된다. 초음파 발생부는, 간접조에 설치되고, 중간 매체를 통해 세정액에 초음파 진동을 조사한다. 변경부는, 세정액의 음속과 중간 매체의 음속과의 차를 변화시킨다.
이와 같이 하면, 세정액과 중간 매체와의 음속의 차를 바꿈으로써, 세정조와 간접조와의 경계에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 그 결과, 세정조 안에서의 초음파의 진행 방향을 변경할 수 있기 때문에, 세정액중에 유지되는 피세정물(예컨대 기판)에서의, 피세정물을 유지하기 위한 유지 부재 등에 의한 그림자 영역(초음파가 직접적으로 조사되지 않는 부분)의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 세정 설비는, 피세정물을 세정액에 의해 세정하는 단위 세정부를 복수개 구비하는 세정 설비로서, 복수개의 이 단위 세정부 중 하나 이상은 상기 세정 장치에 의해 구성된다. 이 경우, 하나 이상의 단위 세정부는 본 발명에 의한 세정 장치의 구성이기 때문에, 이 하나의 단위 세정부에 대해서 다른 단위 세정부와는 상이한 조건(세정조와 중간 매체와의 계면에서의 초음파의 굴절 조건)을 설정할 수 있다. 이 때문에, 각 단위 세정부를 이용하여 순서대로 피세정물을 세정함으로써, 피세정물의 표면에서 초음파가 직접 조사되지 않는 영역을 작게 할 수 있다.
본 발명에 따른 세정 방법은, 세정조 안에 유지된 세정액중에 피세정물을 배치하는 공정과, 세정조에 접촉하는 중간 매체를 통해, 초음파 진동을 세정액에 조사하는 것에 의해 피세정물을 세정하는 공정을 구비한다. 세정하는 공정은, 세정액의 음속과 중간 매체의 음속과의 차가 제1 차로 되어 있는 상태로 초음파 진동을 세정액에 조사하는 공정과, 세정액의 음속과 중간 매체의 음속과의 차가 제1 차와는 상이한 제2 차로 되어 있는 상태로 초음파 진동을 세정액에 조사하는 공정을 포함한다. 이와 같이 하면, 상기 제1 차의 경우와 상기 제2 차의 경우로, 세정액과 중간 매체와의 음속의 차를 바꿈으로써, 세정 공정마다 세정조와 간접조와의 경계에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 이 결과, 세정액중에 유지되는 피세정물(예컨대 기판)에서의 유지 부재 등에 의한 그림자(초음파가 직접적으로 조사되지 않는 부분)의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 세정 방법은, 제1 세정조 안에 유지된 제1 세정액중에 피세정물을 배치하는 공정과, 제1 세정조에 접촉하는 제1 중간 매체를 통해, 초음파 진동을 제1 세정액에 조사하는 것에 의해 피세정물을 세정하는 공정과, 제2 세정조 안에 유지된 제2 세정액중에 피세정물을 배치하는 공정과, 제2 세정조에 접촉하는 제2 중간 매체를 통해, 초음파 진동을 제2 세정액에 조사하는 것에 의해 피세정물을 세정하는 공정을 구비한다. 제1 세정액의 음속과 제1 중간 매체의 음속과의 제1 차와, 제2 세정액의 음속과 제2 중간 매체의 음속과의 제2 차는 서로 상이하다.
이 경우, 하나의 간접조에 유지되는 중간 매체의 조건을 그 때마다 변경하지 않고, 제1 및 제2 중간 매체 각각의 조건을 고정화하여 연속 세정이 가능하다. 따라서, 세정 방법의 세정 효율을 향상시킬 수 있고, 결과적으로 세정 방법의 저비용화를 도모할 수 있다.
본 발명에 따르면, 피세정물에 초음파가 직접적으로 조사되지 않는 영역이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능한 세정 방법, 세정 장치 및 세정 설비를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 세정 장치의 개념 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 세정 장치의 제1 실시형태를 도시하는 단면 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 세정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 도 3의 세정 공정을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 도 4의 공정(S23)의 일례를 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 도 4의 공정(S23)의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 도 2에 도시한 세정 장치의 변형예를 도시하는 단면 모식도.
도 8은 본 발명에 따른 세정 장치의 제2 실시형태를 도시하는 단면 모식도.
도 9는 도 8에 도시한 세정 장치를 이용한 세정 공정을 설명하기 위한 흐름도.
도 10은 본 발명에 따른 세정 설비를 도시하는 단면 모식도.
도 11은 도 10에 도시한 세정 설비를 이용한 세정 공정을 설명하기 위한 흐름도.
도 12는 본 발명에서의 초음파의 굴절각을 검토하기 위한 모식도.
도 13은 본 발명에서의 초음파의 굴절각의 계산예를 도시하는 모식도.
도 14는 본 발명에서의 초음파의 굴절각의 다른 계산예를 도시하는 모식도.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한 이하의 도면에서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
(제1 실시형태)
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 세정 장치의 기본적인 구성을 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 세정 장치(1)는, 세정조(2)와, 간접조(3)와, 초음파 발생부(6)와, 변경부(7)를 구비한다. 세정조(2)는, 피세정물로서의 기판(10)을 세정하기 위한 세정액(4)을 유지한다. 간접조(3)는, 중간 매체(5)를 유지하고, 세정조(2)의 일부(바닥부 및 측벽의 일부)가 중간 매체(5)에 접촉된 상태로 배치된다. 세정조(2)의 바닥부는, 간접조(3)의 바닥부에 대하여 경사져 있다. 초음파 발생부(6)는, 간접조(3)에 설치되고, 중간 매체(5)를 통해 세정액(4)에 초음파 진동을 조사한다. 초음파 발생부(6)는, 간접조(3)의 바닥벽에 접속한 상태로 고정되어 있다. 변경부(7)는, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 변화시킨다. 변경부(7)는, 간접조(3) 또는 세정조(2), 또는 간접조(3)와 세정조(2) 양쪽 모두에 접속되어 있어도 좋다. 이 음속의 차를 변화시키는 방법으로서는, 임의의 방법을 이용할 수 있지만, 예컨대 중간 매체(5)의 온도를 변경하거나, 또는 세정액(4)의 온도를 변경하거나, 또는 중간 매체의 조성을 변경한다고 하는 방법을 이용할 수 있다. 또한 변경부(7)의 구체적인 구성예는 후술한다.
이러한 구조의 세정 장치(1)를 이용하면, 세정액(4)과 중간 매체(5)와의 음속의 차를 바꿈으로써, 초음파 발생부(6)로부터 출사된 초음파에 관해서, 세정조(2)와 간접조(3)와의 경계[보다 구체적으로는 세정조(2)에 유지되는 세정액(4)과, 이 세정조(2)의 바닥부에 접촉하는 중간 매체(5)와의 경계부]에서의, 이 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 그 결과, 초음파 발생부(6)로부터 화살표 15로 도시하는 방향으로 출사된 초음파가 상기 경계부에서 굴절함으로써, 세정조(2) 안에서의 초음파의 진행 방향을 화살표 15로 도시하는 방향으로부터 화살표 16으로 도시하는 방향으로 변경할 수 있다.
여기서, 세정액(4)중에 유지되는 피세정물로서의 기판(10)에서, 초음파가 화살표 15로 도시하는 방향으로 진행하는 경우에는, 기판(10)을 유지하기 위한 유지 부재(11) 등에 의한 그림자 영역(12)(초음파가 직접적으로 조사되지 않는 부분)이 발생한다. 그러나, 상기한 바와 같이 초음파의 상기 경계부에서의 굴절 조건을 변경함으로써, 초음파의 세정액(4)중에서의 진행 방향을 화살표 15로 도시하는 방향으로부터 화살표 16으로 도시하는 방향으로 변경하면, 이와 같은 그림자 영역(12)을, 실질적으로 문제없는 정도로까지 작게 할 수 있다.
전술한 세정 장치(1)의 구체적인 구성예를, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 도 2에 도시한 세정 장치(1)는, 기본적으로는 도 1에 도시한 세정 장치(1)와 같은 구성을 구비하지만, 도 1에 도시한 변경부(7)로서, 배관(18)을 통해 간접조(3)에 접속된 온도 조절부로서의 히터(17)가 설치되어 있다. 히터(17)는, 배관(19)을 통해 중간 매체(5)의 공급원[예컨대 중간 매체(5)의 저장 탱크 등]에 접속되어 있다. 중간 매체(5)는, 화살표 13으로 도시하는 바와 같이 배관(19), 히터(17), 배관(18)을 통해 간접조(3)에 공급된다. 히터(17)에서는, 중간 매체(5)를 가열하는 것에 의해 간접조(3)에 공급되는 중간 매체(5)의 온도를 상승시킬 수 있다. 또한 간접조(3)에 공급되는 중간 매체(5)는, 간접조(3)의 상부로부터 간접조(3)의 외부로 화살표 20으로 도시하는 바와 같이 오버플로하고 있다.
이와 같이, 변경부(7)(도 1 참조)가, 도 2에 도시하는 바와 같은 중간 매체(5)의 온도를 변화시키는 온도 조절부로서의 가열 부재인 히터(17)를 포함하는 것에 의해, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 중간 매체(5)의 온도를 조정할 수 있다. 중간 매체(5)중의 음속은 이 중간 매체(5)의 온도에 의해 변화하기 때문에, 이와 같이 중간 매체(5)의 온도를 제어함으로써 결과적으로 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있다. 이 때문에, 비교적 단순한 장치 구성으로 세정조(2)와 간접조(3)와의 경계부에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 이 결과, 세정 장치(1)의 제조비용을 저감할 수 있다. 또한 중간 매체(5)의 온도를 제어하기 위해, 예컨대 히터(17) 대신에 냉각 장치를 설치하여도 좋다.
다음에, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 도 2에 도시한 세정 장치(1)를 이용한 본 발명에 의한 세정 방법을 설명한다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 세정 방법에서는, 우선 준비 공정(S10)을 실시한다. 이 공정(S10)에서는, 세정 장치(1)의 세정조(2)나 간접조(3) 등에 정해진 세정액(4)이나 중간 매체(5)를 배치한다. 또한, 피세정물인 기판(10)도 준비한다.
다음에, 도 3에 나타내는 세정 공정(S20)을 실시한다. 이 공정(S20)에서는, 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같은 공정을 행한다. 도 4를 참조하면, 이 공정(S20)에서는, 세정조(2) 안에 유지된 세정액(4)중에 피세정물을 배치하는 공정으로서, 세정액에 기판을 침지하는 공정(S21)을 실시한다. 이 공정(S21)에서는, 피세정물인 기판(10)을 도 2에 도시하는 바와 같이 세정액(4)중에 배치한다. 기판(10)은, 세정조(2) 안에 설치되어 있는 유지 부재(11)에 의해 지지된다.
다음에, 도 4에 나타내는 바와 같이 초음파의 인가를 시작하는 공정(S22)을 실시한다. 이 공정에서는, 초음파 발생부(6)에서 발생시킨 초음파를, 중간 매체(5)를 통해 세정액(4)에 조사한다. 이와 같이 초음파가 조사되는 것에 의해, 기판(10)의 세정이 실제로 시작된다.
다음에, 간접조에 공급하는 액체[중간 매체(5)]의 온도를 시간 경과에 따라 변화시키는 공정(S23)을 실시한다. 보다 구체적으로는, 제1 온도의 중간 매체(5)를 간접조(3)에 공급하는 것에 의해, 도 5에 나타내는 바와 같이 제1 조건에서의 세정 공정(S231)을 실시한다. 이 때, 중간 매체(5)를 제1 온도로 설정하기 때문에, 히터(17)에 의해 중간 매체(5)를 가열하여도 좋고, 이 히터(17)를 동작시키지 않고 초기 온도대로의 중간 매체(5)를 간접조(3)에 공급하여도 좋다. 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향은 예컨대 도 2의 화살표 15로 도시하는 방향이어도 좋다. 또한 초음파 발생부(6)에서 발생시키는 초음파의 조건으로서는, 예컨대 주파수가 1 MHz, 와트 밀도가 2.5 W/㎠라고 한 조건을 이용할 수 있다.
다음에, 상기 공정(S23)에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 제2 조건에서의 세정 공정(S232)을 실시한다. 이 때, 히터(17)에 의해 중간 매체(5)를 가열하는 것에 의해, 이 중간 매체(5)의 온도를 상기 제1 온도와는 상이한 제2 온도로 변경한다. 이와 같이 중간 매체(5)의 온도를 변경하는 것에 의해, 세정조(2)의 바닥부에서의 초음파의 굴절 조건이 바뀌고, 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향이 상기 공정(S231)의 경우에서의 이 진행 방향으로부터 변화한다. 예컨대 상기 공정(S232)에서의 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향은 도 2의 화살표 16으로 도시하는 방향이어도 좋다.
이와 같이, 히터(17)를 이용하여 간접조(3)에 공급되는 중간 매체(5)의 온도를 변경하는 것에 의해, 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향을 변경할 수 있고, 결과적으로 유지 부재(11)에 기인하는 초음파가 직접 조사되지 않는 영역인 그림자 영역(12)의 크기를 작게 할 수 있다. 전술한 공정(S231)과 공정(S232)는, 예컨대 2분 주기로 실시하여도 좋다. 또한 중간 매체(5)로서 물(순수)을 이용하고, 제1 온도를 예를 들면 25℃, 제2 온도를 예를 들면 80℃로 할 수 있다. 또한 제1 온도 및 제2 온도는, 예컨대 25℃ 이상 80℃ 이하의 범위에서 임의의 값으로 설정할 수 있다.
다음에, 도 4에 나타내는 바와 같이 초음파의 인가를 종료하는 공정(S24)을 실시한다. 구체적으로는, 이 공정(S24)에서는 초음파 발생부(6)로부터의 초음파의 발생을 정지한다. 초음파의 인가(조사)를 종료하는 조건으로서는, 예컨대 초음파의 조사 시간이 미리 결정된 정해진 길이가 되었는지의 여부라고 하는 조건을 이용할 수 있다.
그 후, 기판 취출 공정(S25)을 실시한다. 이 공정에서는, 세정조(2)의 내부로부터 세정 후의 기판(10)을 취출한다. 이와 같이 하여, 기판(10)의 세정을 실시할 수 있다.
또한, 도 4에 나타낸 공정(S23)에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 제1 조건 및 제2 조건이라는 2종류의 조건에서의 세정을 각 1회씩 행하여도 좋지만, 도 6에 나타내는 바와 같이 제1 조건에서의 세정 공정(S231)과 제2 조건에서의 세정 공정(S232)을 순서대로 복수회 반복하도록 하여도 좋다. 구체적으로는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 조건에서의 세정 공정(S231)과 제2 조건에서의 세정 공정(S232)을 실시한 후, 이들 공정(S231, S232)이 정해진 횟수 실시되었다고 하는 조건이 채워져 있는지를 판별하는 공정(S233)을 실시한다. 이 판별하는 공정(S233)에서 상기 조건이 채워져 있지 않은 것으로(NO) 판별되면, 재차 공정(S231) 및 공정(S232)이 실시된다. 상기 공정(S231) 및 공정(S232)은, 정해진 주기(예컨대 2분 주기)로 실시하여도 좋다. 한편, 이 판별하는 공정(S233)에서 상기 조건이 채워져 있는 것으로(YES) 판별되면, 도 6에 나타낸 공정은 종료하고 다음 공정을 진행한다. 이와 같이 제1 및 제2 조건에서의 세정 공정을 복수회 반복하는 것에 의해, 기판(10)의 세정을 보다 확실하게 행할 수 있다.
다음에, 도 7을 참조하여, 도 2에 도시한 세정 장치(1)의 변형예를 설명한다. 도 7에 도시한 세정 장치(1)는, 기본적으로는 도 2에 도시한 세정 장치(1)와 같은 구성을 구비하지만, 변경부(7)(도 1 참조)에 대응하는 부분의 구성이 상이하고, 히터(17)가 아니라 중간 매체(5)의 유량을 변화시키는 것이 가능한 자동 밸브(27)가 배관(18)을 통해 간접조(3)에 접속되어 있다. 자동 밸브(27)에는 제어부(21)가 접속되어 있다. 제어부(21)는 자동 밸브(27)의 개방도를 제어 가능하다. 유량 조정부로서의 자동 밸브(27)는, 배관(19)을 통해 중간 매체(5)로서의 탈기수의 공급부와 접속되어 있다. 또한 탈기수란, 용존 가스 농도를 2 ppm 이하로 저감한 물이다.
여기서, 탈기수는 초음파가 조사되는 것에 의해 그 온도가 급속히 상승하는 것이 알려져 있다. 따라서, 자동 밸브(27) 및 제어부(21)를 이용하여 간접조(3) 안에의 중간 매체(5)(탈기수)의 공급량을 바꾸는 것에 의해, 간접조(3) 안에서의 탈기수의 체류 시간(즉 탈기수가 초음파에 조사되는 시간)을 바꿀 수 있고, 결과적으로 탈기수의 온도를 제어할 수 있다. 이와 같이 하면, 중간 매체(5)로서의 탈기수의 온도를 바꿈으로써, 도 2에 도시한 세정 장치(1)와 마찬가지로 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있다. 이 결과, 비교적 단순한 장치 구성으로 세정조(2)와 간접조(3)와의 경계부에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다.
도 7에 도시한 세정 장치(1)를 이용한 세정 방법은, 기본적으로 도 3 내지 도 6에 나타낸 세정 방법과 마찬가지이다. 또한 도 4에 나타낸 공정(S23)에서 중간 매체(5)의 온도를 시간 경과에 따라 변화시키는 방법으로서는, 도 7의 자동 밸브(27)를 이용하여 중간 매체(5)로서의 탈기수의 유량을 바꾼다고 하는 방법을 이용한다. 예컨대, 제1 조건에서의 세정 공정(S231)에서는, 자동 밸브(27)를 제어함으로써 탈기수의 간접조(3)에의 유입량을 5리터/분으로 한 상태를 1분간 계속한다. 한편, 제2 조건에서의 세정 공정(S232)에서는, 자동 밸브(27)를 제어하는 것에 의해 탈기수의 유입량을 제로로 한다. 이와 같이 간접조(3)에의 탈기수의 유량을 제로로 하면, 탈기수는 초음파의 조사에 의해 최대 80℃ 정도까지 가열된다. 이와 같이 하여도, 도 3 내지 도 6에 나타낸 세정 방법과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제2 실시형태)
도 8을 참조하여, 본 발명에 의한 세정 장치(1)의 제2 실시형태를 설명한다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 세정 장치(1)는 기본적으로는 도 2에 도시한 세정 장치(1)와 유사한 구성을 구비하지만, 변경부(7)(도 1 참조)에 대응하는 부분의 구성이 상이하다. 구체적으로는, 도 8에 도시한 세정 장치(1)에서는 간접조(3)에 중간 매체를 공급하기 위한 배관이 2계통 형성되어 있다. 한쪽 계통으로서는, 간접조(3)에 접속된 배관(18)에 자동 밸브(27)가 접속되고, 이 자동 밸브(27)는 물의 공급원(예컨대 물탱크)에 배관(19)을 통해 접속되어 있다. 자동 밸브(27)에는 배관(19)을 통해 화살표 32로 도시하는 바와 같이 물이 공급된다. 또한, 다른쪽 계통에서, 간접조(3)에 접속된 배관(18)에 자동 밸브(28)가 접속되어 있다. 또한, 이 자동 밸브(28)는 에탄올의 공급원(예컨대 에탄올의 탱크)에 배관(19)을 통해 접속되어 있다. 자동 밸브(28)에는 배관(19)을 통해 화살표 33으로 도시하는 바와 같이 에탄올이 공급된다.
자동 밸브(27, 28)는 각각 제어부(21)에 전기적으로 접속되어 있고, 이 제어부(21)로부터의 제어 신호에 기초하여 밸브의 개방도를 조정 가능하게 되어 있다. 이와 같이, 각 계통으로부터 물과 에탄올을 정해진 유량으로 간접조(3)에 공급함으로써, 간접조(3)에 유지되는 중간 매체(5)의 조성[구체적으로는 중간 매체(5)에서의 물과 에탄올과의 비율]을 임의로 조정할 수 있다. 그리고, 이와 같이 중간 매체(5)의 조성을 변경하는 것에 의해, 중간 매체(5)중에서의 음속을 변경할 수 있다. 이 결과, 도 2에 도시한 세정 장치(1)와 유사한 효과를 얻을 수 있다. 예컨대 자동 밸브(27, 28)를 제어하는 것에 의해, 제1 조건에서의 세정 공정(S231)에서는 물만을 간접조(3)에 공급하는 한편, 제2 조건에서의 세정 공정(S232)에서는 에탄올만을 간접조(3)에 공급하여도 좋다. 이들 공정(S231, S232)은, 정해진 주기(예컨대 2분 주기)로 반복하여 실시하여도 좋다. 이와 같이 하면, 간접조(3) 안의 중간 매체(5)의 조성을 연속적이고 주기적으로 변경할 수 있다.
또한, 여기서는 각 계통으로부터 공급되는 매체로서 물과 에탄올을 예시하고 있지만, 각 계통으로부터 공급되는 매체는 서로 음속이 상이한 매체(예컨대 서로 조성이 상이한 매체)이면 임의의 매체를 이용할 수 있다.
다음에, 도 9를 참조하여, 도 8에 도시한 세정 장치(1)를 이용한 세정 방법을 설명한다. 도 8에 도시한 세정 장치(1)를 이용한 세정 방법은, 기본적으로 도 3내지 도 6에 나타낸 세정 방법과 유사하다. 단, 도 3의 세정 공정(S20)으로서, 도 4에 나타낸 프로세스 대신에, 도 9에 나타낸 프로세스를 실시하는 점이, 도 3 내지 도 6에 나타낸 세정 방법과 상이하다. 여기서, 도 9에 나타낸 프로세스는, 기본적으로는 도 4에 나타낸 프로세스와 유사하다. 즉, 도 9에 나타낸 프로세스에서는, 도 4에 나타낸 프로세스와 마찬가지로, 세정액에 기판을 침지하는 공정(S21), 초음파의 인가를 시작하는 공정(S22)을 실시한다. 그리고, 도 4에 나타낸 공정(S23) 대신에, 도 9에 나타낸 프로세스에서는, 간접조에 공급하는 액체[중간 매체(5)]의 조성을 시간 경과에 따라 변화시키는 공정(S26)을 실시한다.
보다 구체적으로는, 제1 조성의 중간 매체(5)를 간접조(3)에 공급하는 것에 의해, 도 5에 나타내는 바와 같이 제1 조건에서의 세정 공정(S231)을 실시한다. 이 때, 중간 매체(5)를 제1 조성으로 하기 위해, 자동 밸브(27, 28) 각각의 개방도를 제어부(21)에 의해 정해진 개방도가 되도록 제어하여, 중간 매체(5)에서의 물과 에탄올과의 비율을 제1 비율로 설정한다. 이 때, 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향은 예컨대 도 2의 화살표 15로 도시하는 방향이어도 좋다.
다음에, 상기 공정(S26)에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이 제2 조건에서의 세정 공정(S232)을 실시한다. 이 때, 자동 밸브(27, 28)의 개방도를 전술한 제1 조건에서의 세정 공정(S231)의 경우와 상이하도록[즉 간접조(3)에서의 중간 매체(5)에서의 물과 에탄올과의 비율을 상기 제1 비율과는 상이한 제2 비율로 변경하도록] 조정한다. 이 결과, 이 중간 매체(5)의 조성을 상기 제1 조성과는 상이한 제2 조성으로 변경한다. 이와 같이 중간 매체(5)의 조성을 변경하는 것에 의해, 세정조(2)의 바닥부에서의 초음파의 굴절 조건이 바뀌고, 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향이 상기 공정(S231)의 경우에서의 이 진행 방향으로부터 변화한다. 예컨대 상기 공정(S232)에서의 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향은 도 2의 화살표 16으로 도시하는 방향이어도 좋다.
이와 같이, 제어부(21) 및 자동 밸브(27, 28)를 이용하여 간접조(3)에 공급되는 중간 매체(5)의 조성을 변경하는 것에 의해, 세정액(4)중에서의 초음파의 진행 방향을 변경할 수 있어, 결과적으로 유지 부재(11)에 기인하는 초음파가 직접 조사되지 않는 영역인 그림자 영역(12)의 크기를 작게 할 수 있다.
다음에, 도 4에 나타낸 프로세스와 마찬가지로, 초음파의 인가를 종료하는 공정(S24) 및 기판 취출 공정(S25)을 실시한다. 이와 같이 하여, 도 8에 도시한 세정 장치(1)을 이용하여 기판(10)의 세정을 실시할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 10을 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태인 세정 설비(100)를 설명한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 세정 설비(100)는 3개의 단위 세정부(41 내지 43)와, 도시하지 않는 기판 이동 부재를 구비한다. 단위 세정부(42, 43)는, 기본적으로 도 1에 도시한 세정 장치(1)와 유사한 구성을 구비하고 있고, 간접조(3)에 접속된 변경부(7)를 포함한다. 변경부(7)의 구성으로서 도 2나 도 7, 도 8에 도시하는 세정 장치(1)의 변경부에 대응하는 구성을 채용할 수 있다. 단위 세정부 41도 기본적으로 도 1에 도시한 세정 장치(1)와 같은 구성을 구비하고 있지만, 변경부(7)는 포함하고 있지 않다. 이 때문에 단위 세정부 41에서는, 세정조(2) 안에서의 초음파의 진행 방향은 화살표 15로 도시하는 방향에 고정되어 있다.
한편, 단위 세정부(42, 43)에서는, 변경부(7)가 설치되어 있기 때문에, 각각 세정조(2) 안에서의 초음파의 진행 방향을 화살표 15로 도시하는 방향으로부터 화살표 16으로 도시하는 방향으로 변경할 수 있다. 또한 도 10에 도시하는 세정 설비(100)에서는, 단위 세정부 42와 단위 세정부 43에서, 변경부(7)에 의해 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 개별적으로 변경할 수 있다. 이 때문에 세정조(2)의 바닥부에서의 초음파의 굴절의 정도를 단위 세정부(42, 43)에서 각각 상이하게 할 수 있다. 따라서, 단위 세정부(42, 43)에서의 세정조(2) 안에서의 초음파의 진행 방향(화살표 16으로 도시하는 방향)을 서로 상이한 방향으로 할 수 있다. 이 결과, 기판(10)을 복수의 단위 세정부(41, 42, 43)로 순서대로 세정하는 것에 의해, 유지 부재(11)의 그림자가 되어 초음파가 직접적으로 조사되지 않는 그림자 영역(12)을 거의 없앨 수 있다. 또한, 단위 세정부(42, 43)에서는, 변경부(7)에 의해 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 각각 일정한 값으로 설정할 수 있기 때문에, 각 단위 세정부(42, 43)에서 상기 음속의 차를 그 때마다 변경하는 작업은 불필요하고, 기판(10)의 세정 공정을 신속히 행할 수 있다. 예컨대 단위 세정부(41, 42, 43)에서의 세정액(4) 및 단위 세정부 41의 중간 매체(5)는 모두 온도가 25℃인 물(순수)로 하고, 단위 세정부 42의 중간 매체(5)를 온도 50℃의 물, 단위 세정부 43의 중간 매체(5)를 온도 80℃의 물이라고 하는 구성을 이용할 수 있다. 또한, 다른 구성예로서는, 단위 세정부(41, 42, 43)에서의 세정액(4) 및 단위 세정부 41의 중간 매체(5)는 모두 온도가 25℃인 물(순수)로 하고, 단위 세정부 42의 중간 매체(5)를 에탄올의 비율이 50 체적%인 수용액, 단위 세정부 43의 중간 매체(5)를 에탄올액(에탄올의 비율이 100%인 액체)이라고 하는 구성을 이용하여도 좋다.
도 11을 참조하여, 도 10에 도시한 세정 설비(100)를 이용한 세정 방법을 설명한다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 도 10에 도시한 세정 설비(100)를 이용한 세정 방법은, 기본적으로 도 3에 나타낸 세정 방법과 유사하지만, 도 3의 세정 공정(S20)의 구체적인 내용이 도 4에 나타낸 프로세스와는 상이하다. 즉, 도 10에 도시한 세정 설비(100)를 이용한 세정 방법에서는, 단위 세정부(41, 42, 43)의 순서대로 각 세정조(2)에 기판(10)을 배치하고, 각 단위 세정부(41, 42, 43)마다 기판(10)의 세정을 순차 행한다.
즉, 도 11의 세정조에 기판을 침지하는 공정(S21)으로서, 우선 단위 세정부 41의 세정조(2) 안에 기판(10)을 배치한다. 그리고, 도 11에 나타내는 초음파의 인가를 시작하는 공정(S22)을 실시한다. 이 공정(S22)에서는, 단위 세정부 41의 간접조(3)에 중간 매체(5)를 공급하면서 초음파 발생부(6)에서 초음파를 발생시킨다. 이 결과, 세정조(2) 안의 세정액(4)에 전해진 초음파에 의해 단위 세정부 41에서 기판(10)이 세정된다. 또한, 이 때 단위 세정부 41에는 변경부(7)가 설치되어 있지 않기 때문에, 세정조(2) 안에서의 초음파의 진행 방향은 화살표 15로 도시하는 방향이다. 이 때문에 도 10에 도시하는 바와 같이 단위 세정부 41에서의 세정에서는 유지 부재(11)에 기인하는 그림자 영역(12)이 형성된다.
다음에, 단위 세정부 41에서의 세정 시간이 정해진 시간만큼 계속된 후, 도 11에 나타내는 바와 같이 초음파의 인가를 종료하는 공정(S24)이 실시된다. 이 공정(S24)은, 도 4에 나타낸 프로세스의 경우와 마찬가지이다. 그리고, 기판의 취출 공정(S25)이 실시된다. 이 공정(S25)에서는, 기판 이동 부재(도시 생략)에 의해 단위 세정부 41의 세정조(2) 안으로부터 기판(10)이 취출된다.
다음에, 도 11에 도시하는 바와 같이 세정 공정이 완료되었는지의 여부를 판별하는 공정(S27)이 실시된다. 이 공정(S27)에서는, 모든 단위 세정부(41, 42, 43)에서 기판(10)의 세정이 실시되었는지의 여부를 판별한다. 이 판별은, 예컨대 기판 이동 부재의 위치[기판(10)의 위치]가 최종 세정을 행하는 단위 세정부 43 위로 되어 있는지[즉 기판(10)이 최후의 단위 세정부 43으로부터 취출된 상태로 되어 있는지]를 위치 센서 등을 이용하여 검출함으로써, 판별하여도 좋다.
상기 공정(S27)에서 세정 공정이 완료되지 않은 것(NO)으로 판별된 경우, 기판을 다음 세정조 위로 이동하는 공정(S28)을 실시한다. 구체적으로는, 전술한 기판 이동 부재에 의해, 다음의 단위 세정부(예컨대 단위 세정부 42)의 세정조(2) 위에 기판(10)을 이동한다. 그리고, 전술한 공정(S21) 내지 공정(S25)을 이 다음의 단위 세정부에서 실시한다. 이와 같이, 모든 단위 세정부에서 기판(10)의 세정을 실시한 후, 공정(S27)에서는 세정 공정이 완료된(YES) 것으로 판별된다. 그 결과, 세정 공정이 종료한다.
전술과 바와 같이, 각 단위 세정부(41, 42, 43)에서는, 세정조(2)의 바닥부에서의 초음파의 굴절 조건이 서로 상이하기 때문에, 세정조(2) 안에서의 초음파의 진행 방향이 서로 상이하다. 이 때문에 단위 세정부(41, 42, 43)에서의 세정을 순서대로 행하는 것에 의해, 기판(10)의 표면에서 세정중에 초음파가 직접적으로 조사되지 않는 영역[그림자 영역(12)]을 거의 없앨 수 있다.
이하, 전술한 실시형태와 일부 중복되는 부분도 있지만, 본 발명의 특징적인 구성을 열거한다.
본 발명에 따른 세정 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 세정조(2)와, 간접조(3)와, 초음파 발생부(6)와, 변경부(7)를 구비한다. 세정조(2)는, 피세정물로서의 기판(10)을 세정하기 위한 세정액(4)을 유지한다. 간접조(3)는, 중간 매체(5)를 유지하고, 세정조(2)의 일부가 중간 매체(5)에 접촉된 상태로 배치된다. 초음파 발생부(6)는, 간접조(3)에 설치되고, 중간 매체(5)를 통해 세정액(4)에 초음파 진동을 조사한다. 변경부(7)는, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 변화시킨다.
이와 같이 하면, 세정액(4)과 중간 매체(5)와의 음속의 차를 바꿈으로써, 세정조(2)와 간접조(3)와의 경계에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 그 결과, 세정조(2) 안에서의 초음파의 진행 방향을 변경할 수 있기 때문에, 세정액(4)중에 유지되는 피세정물[기판(10)]에서의, 피세정물을 유지하기 위한 유지 부재(11) 등에 의한 그림자 영역(12)(초음파가 직접적으로 조사되지 않는 부분)을 작게 할 수 있다.
상기 세정 장치(1)에서, 변경부(7)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 중간 매체(5)의 온도를 변화시키는 온도 조절부[도 2의 히터(17) 또는 도 7의 자동 밸브(27)]를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 중간 매체(5)의 온도를 조정함으로써 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 비교적 단순한 장치 구성으로 세정조(2)와 간접조(3)와의 경계부에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 이 결과, 세정 장치(1)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
상기 세정 장치(1)에서, 온도 조절부는, 중간 매체(5)를 가열하는 가열 부재로서의 히터(17)를 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 중간 매체(5)의 온도를 히터(17)에 의해 조정함으로써 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있다. 이 때문에 비교적 단순한 장치 구성으로 세정조(2)와 간접조(3)와의 경계부에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 이 결과, 세정 장치(1)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
상기 세정 장치(1)에서, 도 7에 도시하는 바와 같이, 중간 매체(5)는 탈기수여도 좋고, 온도 조절부는, 간접조(3)에의 탈기수의 공급량을 조정하는 유량 조정부[자동 밸브(27)]를 갖고 있어도 좋다. 이 경우, 탈기수는 초음파가 조사되는 것에 의해 온도가 상승하기 때문에, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 중간 매체(5)의 온도를 조정할 수 있다. 이 때문에 중간 매체(5)의 온도를 제어함으로써 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 비교적 단순한 장치 구성으로 세정조(2)와 간접조(3)와의 경계부에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 이 결과, 세정 장치(1)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
상기 세정 장치(1)에서, 변경부(7)는, 도 8에 도시하는 바와 같이 중간 매체(5)의 조성을 변경하는 조성 조정부[도 8에 도시하는 자동 밸브(27, 28)]를 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 세정조(2)나 간접조(3)의 내부 구조는 종래 그대로로서, 유통시키는 중간 매체(5)의 조성을 변경함으로써[예컨대 중간 매체(5)로서 간접조(3)에 유입시키는 액의 조성이나 혼합비 등을 바꿈으로써] 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 도 2에 도시한 바와 같은 히터(17)라고 하는 가열 부재 등 특별한 장치 구성은 불필요하다. 따라서, 세정조(2)나 간접조(3) 자체의 구성은 복잡화되지 않기 때문에, 세정 장치(1)의 제조 비용이 증대하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 세정 설비(100)는, 피세정물로서의 기판(10)을 세정액(4)에 의해 세정하는 단위 세정부(41, 42, 43)를 복수개 구비하는 세정 설비로서, 이 단위 세정부(41, 42, 43)는 상기 세정 장치(1)에 의해 구성된다. 이 경우, 하나의 단위 세정부(41, 42, 43)에서 중간 매체(5)의 조건을 그 때마다 변경하지 않고, 각 단위 세정부(41, 42, 43)에서의 세정 조건을 각각 상이하도록 설정·고정화해 둘 수 있다. 그리고, 기판(10)을 예컨대 단위 세정부(41, 42, 43)의 순서대로 순차 세정하는 것에 의해, 기판(10)의 연속 세정이 가능하다. 이 결과, 세정 효율을 향상시켜 세정 프로세스의 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 모든 단위 세정부(41, 42, 43)가 본 발명에 의한 세정 장치(1)의 구성[변경부(7)]을 구비하도록 해 두면, 세정 조건의 미세한 설정이 가능하고, 세정 효율을 더 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 세정 설비(100)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 피세정물로서의 기판(10)을 세정액(4)에 의해 세정하는 단위 세정부(41, 42, 43)를 복수개 구비하는 세정 설비(100)로서, 복수개의 이 단위 세정부(41, 42, 43) 중의 하나 이상[도 10에서는 2개의 단위 세정부(42, 43)]은 상기 세정 장치(1)에 의해 구성된다. 이 경우, 하나 이상의 단위 세정부(42, 43)는 본 발명에 의한 세정 장치(1)의 구성이기 때문에, 이 하나의 단위 세정부(42, 43)에 대해서 다른 단위 세정부 41과는 상이한 조건[세정조(2)와 중간 매체(5)와의 계면에서의 초음파의 굴절 조건]을 설정할 수 있다. 이 때문에, 각 단위 세정부(41, 42, 43)를 이용하여 순서대로 기판(10)을 세정함으로써, 기판(10)의 표면에서 초음파가 직접 조사되지 않는 그림자 영역(12)을 작게 할 수 있다.
본 발명에 따른 세정 방법은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 세정조(2)(도 1 참조) 안에 유지된 세정액(4)중에 피세정물로서의 기판(10)을 배치하는 공정[도 4의 공정(S21)]과, 세정조(2)에 접촉하는 중간 매체(5)(도 1 참조)를 통해, 초음파 진동을 세정액(4)에 조사하는 것에 의해 피세정물[기판(10)]을 세정하는 공정[도 4의 공정(S22) 내지 공정(S24)]을 구비한다. 세정하는 공정은, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차가 제1 차로 되어 있는 상태로 초음파 진동을 세정액에 조사하는 공정[도 5 또는 도 6의 공정(S231)]과, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차가 제1 차와는 상이한 제2 차로 되어 있는 상태로 초음파 진동을 세정액(4)에 조사하는 공정[도 5 또는 도 6의 공정(S232)]을 포함한다. 이와 같이 하면, 상기 제1 차의 경우와 상기 제2 차의 경우에서, 세정액(4)과 중간 매체(5)와의 음속의 차를 바꿈으로써, 세정 공정마다 세정조(2)와 중간 매체(5)와의 경계에서의 초음파의 굴절 조건을 변경할 수 있다. 이 결과, 세정액(4)중에 유지되는 피세정물[예컨대 기판(10)]에서의 유지 부재(11) 등에 의한 그림자 영역(12)(초음파가 직접적으로 조사되지 않는 부분)의 면적을 작게 할 수 있다.
상기 세정 방법에서, 세정하는 공정에서는, 도 4의 공정(S23)에서 설명한 바와 같이, 중간 매체(5)의 온도를 변경하는 것에 의해, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 제1 차로부터 제2 차로 변경하여도 좋다. 이 경우, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 중간 매체(5)의 온도를 조정함으로써 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있다. 따라서, 세정 방법에서 이용하는 세정 장치(1)의 구성을 단순화할 수 있어, 장치 비용을 포함하는 세정 비용의 저비용화가 가능하다. 또한 세정액(4)의 온도를 변경하는 것에 의해 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 제1 차로부터 제2 차로 변경하여도 좋다.
상기 세정 방법에서, 세정하는 공정에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이 가열 부재로서의 히터(17)(도 2 참조)를 이용하여 중간 매체(5)의 온도를 변경하는 것에 의해, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 제1 차로부터 제2 차로 변경하여도 좋다. 이 경우, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 중간 매체(5)의 온도를 조정함으로써 음속을 제어할 수 있다. 따라서, 세정 방법에서 이용하는 세정 장치(1)의 구성을 단순화할 수 있어, 장치 비용을 포함하는 세정 비용의 저비용화가 가능하다.
상기 세정 방법에서, 도 7에서 설명한 바와 같이, 중간 매체(5)는 탈기수여도 좋고, 세정하는 공정에서는, 세정조(2)에 접촉하는 탈기수[중간 매체(5)]의 체류 시간을 변경함으로써 탈기수의 온도를 변경하는 것에 의해, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 제1 차로부터 제2 차로 변경하여도 좋다. 이 경우, 탈기수는 초음파가 조사되는 것에 의해 온도가 상승한다고 하는 성질을 이용하여, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 단순히 중간 매체(5)(탈기수)의 유량을 제어함으로써 중간 매체(5)의 온도 제어가 가능하다. 그리고, 중간 매체(5)의 온도를 변경하는 것에 의해 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 거의 세정 장치(1)의 장치 구성을 종래로부터 변경하지 않고 본 발명에 의한 세정 방법을 실시할 수 있다. 이 결과, 세정 방법의 비용이 증대하는 것을 방지할 수 있다.
상기 세정 방법에서, 세정하는 공정에서는, 도 8에 도시한 세정 장치(1)를 이용한 경우와 같이, 중간 매체(5)의 조성을 변경하는 것에 의해, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차를 제1 차로부터 제2 차로 변경하여도 좋다. 이 경우, 세정 장치(1)를 구성하는 세정조(2)나 간접조(3)의 내부 구조는 종래와 동일하게 하여, 유통시키는 중간 매체(5)의 조성을 변경함으로써[중간 매체(5)로서 유입시키는 액의 조성이나 혼합비 등을 바꿈으로써] 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 도 2에 도시하는 바와 같은 히터(17) 등의 가열 부재는 불필요하다. 이 때문에 세정조(2)나 간접조(3) 자체의 구성은 복잡화되지 않는다.
상기 세정 방법에서, 세정하는 공정은, 도 10에 도시한 세정 설비(100)를 이용한 경우와 같이, 세정액(4)의 음속과 중간 매체(5)의 음속과의 차가 제1 차 및 제2 차와는 상이한 차로 되어 있는 상태로 초음파 진동을 세정액(4)에 조사하는 공정을 하나 이상 더 포함하고 있어도 좋다. 이 경우, 세정조(2)와 중간 매체(5)와의 접촉 계면에서의 굴절 조건을 3개 이상으로 함으로써, 피세정물로서의 기판(10)에서의 초음파가 직접 조사되지 않는 영역[그림자 영역(12)]을 보다 효과적으로 적게 할 수 있다. 따라서, 기판(10)의 세정을 확실하게 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 세정 방법은, 제1 세정조[예컨대 도 10의 단위 세정부 42의 세정조(2)] 안에 유지된 제1 세정액(4)중에 피세정물[기판(10)]을 배치하는 공정[도 11의 공정(S21)]과, 제1 세정조에 접촉하는 제1 중간 매체[도 10의 단위 세정부 42의 중간 매체(5)]를 통해, 초음파 진동을 제1 세정액에 조사하는 것에 의해 피세정물을 세정하는 공정[도 11의 공정(S22) 내지 공정(S24)]과, 제2 세정조[예컨대 도 10의 단위 세정부 43의 세정조(2)] 안에 유지된 제2 세정액중에 피세정물[기판(10)]을 배치하는 공정[도 11에서 공정(S28) 후에 실시되는 공정(S21)]과, 제2 세정조에 접촉하는 제2 중간 매체[도 10의 단위 세정부 43의 중간 매체(5)]를 통해, 초음파 진동을 제2 세정액에 조사하는 것에 의해 피세정물을 세정하는 공정[도 11의 공정(S22) 내지 공정(S24)]을 구비한다. 제1 세정액의 음속과 제1 중간 매체의 음속과의 제1 차[예컨대 단위 세정부 42에서의 초음파의 굴절 조건]와, 제2 세정액의 음속과 제2 중간 매체의 음속과의 제2 차[예컨대 단위 세정부 43에서의 초음파의 굴절 조건]는 서로 상이하다.
이 경우, 도 2 등에 도시하는 세정 장치(1)를 이용하는 경우와 같이, 하나의 간접조(3)에 유지되는 중간 매체(5)의 조건을 그 때마다 변경하지 않고, 제1 및 제2 중간 매체 각각의 조건을 고정화하여 기판(10)의 연속 세정이 가능하다. 따라서, 기판(10)의 세정 효율을 향상시킬 수 있고, 결과적으로 세정 방법의 저비용화를 도모할 수 있다.
상기 세정 방법에서, 도 10에 도시한 세정 설비(100)의 단위 세정부(42, 43)로서 도 2 또는 도 7에 도시하는 세정 장치(1)를 이용하는 경우에는, 제1 중간 매체[예컨대 단위 세정부 42의 중간 매체(5)]의 온도와 제2 중간 매체(예컨대 단위 세정부 43의 중간 매체(5)]의 온도 중 어느 하나 이상을 조정하는 것에 의해, 제1 차와 제2 차가 서로 상이하도록 설정되어도 좋다. 이 경우, 제1 또는 제2 중간 매체의 온도를 변경함으로써 중간 매체중에서의 음속을 변경하는 것에 의해, 세정조(2)와 중간 매체(5)와의 접촉 계면[세정조(2)의 바닥면]에서의 초음파의 굴절 각도를 변경할 수 있다. 이 때문에, 중간 매체(5)의 조성 등을 변경하지 않고 중간 매체(5)중에서의 음속의 변경이 가능하다. 따라서, 세정 방법에 이용하는 세정 설비(100)의 장치 구성을 비교적 단순화할 수 있어, 장치 비용을 포함하는 세정 비용을 저감할 수 있다.
상기 세정 방법에서, 도 10에 도시한 세정 설비(100)의 단위 세정부(42, 43) 중 어느 하나로서 도 2에 도시하는 세정 장치(1)를 이용하는 경우에는, 제1 중간 매체와 제2 중간 매체의 온도 중 어느 하나 이상은, 변경부(7)에 포함되는 가열 부재[히터(17)]를 이용하여 조정되어도 좋다. 이 경우, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 중간 매체(5)의 온도를 조정함으로써 중간 매체(5)중의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 세정 방법에 이용하는 세정 설비(100)의 장치 구성을 비교적 단순화할 수 있어, 장치 비용을 포함하는 세정 비용을 저감할 수 있다.
상기 세정 방법에서, 도 10에 도시한 세정 설비(100)의 단위 세정부 42로서 도 7에 도시하는 세정 장치(1)를 이용하는 경우에는, 제1 중간 매체[단위 세정부 42의 중간 매체(5)]는 탈기수여도 좋고, 제1 세정조(2)에 접촉하는 제1 중간 매체(5)의 체류 시간을 변경하는 것에 의해, 제1 중간 매체(5)의 온도는, 제2 중간 매체[단위 세정부 43의 중간 매체(5)]의 온도와는 상이한 온도로 설정되어도 좋다. 이 경우, 탈기수는 초음파가 조사되는 것에 의해 온도가 상승한다고 하는 성질을 이용하여, 중간 매체(5)의 조성 등을 바꾸지 않고, 단순히 중간 매체(5)의 유량을 제어함으로써 중간 매체(5)의 온도 제어가 가능하다. 그리고, 중간 매체(5)의 온도를 변경하는 것에 의해 중간 매체(5)중에서의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 거의 세정 설비(100)의 장치 구성을 종래부터 변경하지 않고 본 발명에 의한 세정 방법을 실시할 수 있다. 이 결과, 세정 방법의 비용이 증대하는 것을 방지할 수 있다.
상기 세정 방법에서, 도 10에 도시한 세정 설비(100)의 단위 세정부(42, 43) 중 어느 하나 이상으로서 도 8에 도시하는 세정 장치(1)를 이용하는 경우에는, 제1 중간 매체와 제2 중간 매체는 서로 상이한 조성을 갖는 것에 의해, 제1 세정액의 음속과 제1 중간 매체의 음속과의 제1 차와, 제2 세정액의 음속과 제2 중간 매체의 음속과의 제2 차가 서로 상이하여도 좋다. 이 경우, 세정 방법에 이용하는 세정조(2) 등의 내부 구조는 종래와 마찬가지로 하여, 유통시키는 중간 매체(5)의 조성을 변경함으로써[중간 매체(5)로서 유입시키는 액의 조성이나 혼합비 등을 바꿈으로써), 중간 매체(5)중의 음속을 제어할 수 있기 때문에, 세정 설비(100)에서 가열 부재 등은 불필요하다. 따라서, 세정 설비(100)에서의 세정조(2) 등의 구성은 복잡화되지 않는다.
(실시예)
세정조(2)의 바닥부에서의 초음파의 바람직한 굴절 각도에 대해서 검토를 행하였다. 도 12를 참조하여, 초음파의 바람직한 굴절 각도에 대해서 설명한다.
도 12를 참조하여, 여기서는 직경 300 ㎜의 기판(10)을 폭 W의 유지 부재(11)로 유지하고 있는 경우를 생각한다. 유지 부재(11)의 그림자가 되는 부분의 길이(D)를 250 ㎜, 유지 부재(11)의 폭(W)을 4 ㎜로 한다. 이 경우, 화살표 15의 방향으로 조사된 초음파의 굴절 각도를 0.9˚로 하면, 유지 부재(11)의 그림자가 되어 초음파가 직접적으로 조사되지 않는 영역[도 1의 그림자 영역(12)]의 면적을 약 절반으로 할 수 있다. 따라서, 초음파의 굴절 각도(θ)의 목표값은 예컨대 1˚로 할 수 있다. 또한 이 굴절 각도(θ)를 1˚보다 큰 값으로 하면, 유지 부재(11)의 그림자가 되는 영역의 면적을 보다 작게 할 수 있다.
다음에, 도 2에 도시한 세정 장치(1)에서의 초음파의 굴절 각도에 대해서 검토하였다. 도 13을 참조하여, 검토 결과를 설명한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 도 2에 도시한 세정 장치(1)에서는, 초음파 발생부(6)(도 2 참조)로부터 출사한 초음파는 화살표 47로 도시하는 방향으로 진행하고, 세정조의 바닥면(46)에 입사한다. 세정조의 바닥면에의 입사각을 θ1로 하고, 세정조의 바닥면(46)으로부터의 출사각을 θ2로 한다. 또한 입사각(θ1)은, 세정조의 바닥면(46)에 대한 수직선(49)과 화살표 47(입사하는 초음파의 진행 방향)이 이루는 각도이다. 또한 출사각(θ2)은, 세정조의 바닥면(46)에 대한 수직선(49)과 화살표 48(출사하는 초음파의 진행 방향)이 이루는 각도이다. 또한 화살표 47로 도시하는 방향은 연직 방향으로 되어 있기 때문에, 상기 입사각(θ1)은, 수평 방향에 대한 세정조의 바닥면(46)의 기울기각과 동일하다.
여기서, 세정조 안의 세정액(4)(도 2 참조)으로서 순수를 이용하고, 그 온도를 25℃로 한다. 또한, 간접조(3)(도 2 참조) 안의 중간 매체(5)(도 2 참조)로서 순수를 이용하고, 그 온도를 80℃로 한 경우를 생각한다. 이 경우, 세정액(4)중의 음속은 약 1495 m/s이며, 중간 매체(5)중의 음속은 약 1573 m/s이다. 이러한 조건으로, 입사각(θ1)을 5˚로부터 60˚까지 변경한 경우[즉 세정조의 바닥면(46)의 기울기각을 변경한 경우]에서의, 출사각(θ2)을 산출하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
세정조 바닥면의 기울기
(세정조 바닥면에의 입사각: θ1)(도)		 출사각: θ2(도) 각도의 변화폭(도)
5 4.8 -0.2
10 9.5 -0.5
15 14.3 -0.7
20 19.0 -1.0
25 23.7 -1.3
30 28.4 -1.6
35 33.1 -1.9
40 37.7 -2.3
45 42.3 -2.7
50 46.9 -3.1
55 51.3 -3.7
60 55.6 -4.4
표 1은, 전술한 입사각(θ1), 출사각(θ2) 및 각도의 변화폭을 나타내고 있다. 또한 각도의 변화폭은 (출사각)-(입사각)이라는 계산식에 의해 구해진다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 각도의 변화폭[도 12의 굴절 각도(θ)]은, 입사각(θ1)이 20˚ 이상인 경우에 1˚ 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 상기와 같은 조건의 세정액(4) 및 중간 매체(5)를 이용하는 경우에는, 입사각(θ1)[즉 세정조(2)의 바닥면의 경사각]을 20˚ 이상으로 하면, 초음파의 굴절 각도를 충분한 크기로 할 수 있다.
다음에, 도 8에 도시한 세정 장치(1)에서의 초음파의 굴절 각도에 대해서 검토하였다. 도 14를 참조하여, 검토 결과를 설명한다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 도 8에 도시한 세정 장치(1)에서도, 도 2에 도시한 세정 장치(1)와 마찬가지로 초음파 발생부(6)(도 8 참조)로부터 출사된 초음파는 화살표 47로 도시하는 방향으로 진행하고, 세정조의 바닥면(46)에 입사한다. 세정조의 바닥면에의 입사각을 θ1로 하고, 세정조의 바닥면(46)으로부터의 출사각을 θ2로 한다. 입사각(θ1)이나 출사각(θ2) 등의 정의는 도 13에서 설명한 정의와 마찬가지이다.
여기서는, 세정조 안의 세정액(4)(도 8 참조)으로서 순수를 이용하고, 그 온도를 25℃로 한다. 또한, 간접조(3)(도 8 참조) 안의 중간 매체(5)(도 8 참조)로서 에탄올을 이용하고, 그 온도를 25℃로 한 경우를 생각한다. 이 경우, 세정액(4)중의 음속은 약 1495 m/s이며, 중간 매체(5)중의 음속은 약 1144 m/s이다. 이러한 조건으로, 입사각(θ1)을 5˚로부터 45˚까지 변경한 경우[즉 세정조의 바닥면(46)의 기울기각을 변경한 경우]에서의, 출사각(θ2)을 산출하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
세정조 바닥면의 기울기
(세정조 바닥면에의 입사각: θ1)(도)		 출사각: θ2(도) 각도의 변화폭(도)
5 6.5 1.5
10 13.1 3.1
15 19.8 4.8
20 26.6 6.6
25 33.5 8.5
30 40.8 10.8
35 48.6 13.6
40 57.2 17.2
45 67.5 22.5
표 2는, 상기 표 1과 마찬가지로, 전술한 입사각(θ1), 출사각(θ2) 및 각도의 변화폭을 나타내고 있다. 또한, 각도의 변화폭은 표 1의 경우와 마찬가지로 (출사각)-(입사각)이라는 계산식에 의해 구해진다. 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 각도의 변화폭[도 12의 굴절 각도(θ)]은, 입사각(θ1)이 5˚ 이상인 경우에 1.5˚ 이상으로 되어 있다. 또한 입사각(θ1)이 30˚ 이상이면 각도의 변화폭은 10˚ 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 상기와 같은 조건의 세정액(4) 및 중간 매체(5)를 이용하는 경우에는, 입사각(θ1)[즉 세정조(2)의 바닥면의 경사각]을 5˚ 이상으로 하면, 초음파의 굴절 각도를 충분한 크기로 할 수 있다.
이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아닌 것으로 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 표시되고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명은, 초음파를 이용한 세정 장치 및 세정 방법에 특히 유리하게 적용된다.
1 : 세정 장치
2 : 세정조
3 : 간접조
4 : 세정액
5 : 중간 매체
6 : 초음파 발생부
7 : 변경부
10 : 기판
11 : 유지 부재
12 : 영역
13, 15, 16, 20, 32, 33, 47, 48 : 화살표
17 : 히터
18, 19 : 배관
21 : 제어부
27, 28 : 자동 밸브
41, 42, 43 : 단위 세정부
46 : 바닥면
49 : 수직선
100 : 세정 설비

Claims (17)

  1. 피세정물을 세정하기 위한 세정액을 유지하고, 경사진 바닥면을 갖는 세정조와,
    중간 매체를 유지하고, 상기 세정조의 경사진 바닥면이 상기 중간 매체에 접촉된 상태로 배치된 간접조와,
    상기 간접조에 설치되고, 초음파가 상기 세정조의 바닥면에 대하여 경사 입사되도록, 상기 중간 매체를 통해 상기 세정액에 초음파 진동을 조사하는 초음파 발생부와,
    상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차를 변화시키는 변경부를 구비하는 것인 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변경부는, 상기 중간 매체의 온도를 변화시키는 온도 조절부를 포함하는 것인 세정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 온도 조절부는, 상기 중간 매체를 가열하는 가열 부재를 포함하는 것인 세정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 중간 매체는 탈기수이며,
    상기 온도 조절부는, 상기 간접조에의 상기 탈기수의 공급량을 조정하는 유량 조정부를 포함하는 것인 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 변경부는, 상기 중간 매체의 조성을 변경하는 조성 조정부를 포함하는 것인 세정 장치.
  6. 피세정물을 세정액에 의해 세정하는 단위 세정부를 복수개 구비하는 세정 설비로서,
    복수개의 상기 단위 세정부 중 하나 이상은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 세정 장치에 의해 구성되는 것인 세정 설비.
  7. 경사진 바닥면을 갖는 세정조 안에 유지된 세정액중에 피세정물을 배치하는 공정과,
    상기 세정조의 경사진 바닥면에 접촉하는 중간 매체를 통해, 초음파가 상기 세정조의 바닥면에 대하여 경사 입사되도록, 초음파 진동을 상기 세정액에 조사하는 것에 의해 상기 피세정물을 세정하는 공정을 구비하고,
    상기 세정하는 공정은,
    상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차가 제1 차로 되어 있는 상태로 상기 초음파 진동을 상기 세정액에 조사하는 공정과,
    상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차가 상기 제1 차와는 상이한 제2 차로 되어 있는 상태로 상기 초음파 진동을 상기 세정액에 조사하는 공정을 포함하는 것인 세정 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 세정하는 공정에서는, 상기 중간 매체의 온도를 변경하는 것에 의해, 상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차를 상기 제1 차로부터 상기 제2 차로 변경하는 것인 세정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 세정하는 공정에서는, 가열 부재를 이용하여 상기 중간 매체의 온도를 변경하는 것에 의해, 상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차를 상기 제1 차로부터 상기 제2 차로 변경하는 것인 세정 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 중간 매체는 탈기수이며,
    상기 세정하는 공정에서는, 상기 세정조에 접촉하는 상기 탈기수의 체류 시간을 변경함으로써 상기 탈기수의 온도를 변경하는 것에 의해, 상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차를 상기 제1 차로부터 상기 제2 차로 변경하는 것인 세정 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 세정하는 공정에서는, 상기 중간 매체의 조성을 변경하는 것에 의해, 상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차를 상기 제1 차로부터 상기 제2 차로 변경하는 것인 세정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 세정하는 공정은, 상기 세정액의 음속과 상기 중간 매체의 음속과의 차가 상기 제1 차 및 상기 제2 차와는 상이한 차로 되어 있는 상태로 상기 초음파 진동을 상기 세정액에 조사하는 공정을 하나 이상 더 포함하는 것인 세정 방법.
  13. 경사진 바닥면을 갖는 제1 세정조 안에 유지된 제1 세정액중에 피세정물을 배치하는 공정과,
    상기 제1 세정조의 경사진 바닥면에 접촉하는 제1 중간 매체를 통해, 초음파가 상기 제1 세정조의 바닥면에 대하여 경사 입사되도록, 초음파 진동을 상기 제1 세정액에 조사하는 것에 의해 상기 피세정물을 세정하는 공정과,
    경사진 바닥면을 갖는 제2 세정조 안에 유지된 제2 세정액중에 상기 피세정물을 배치하는 공정과,
    상기 제2 세정조의 경사진 바닥면에 접촉하는 제2 중간 매체를 통해, 초음파가 상기 제2 세정조의 바닥면에 대하여 경사 입사되도록, 초음파 진동을 상기 제2 세정액에 조사하는 것에 의해 상기 피세정물을 세정하는 공정을 구비하고,
    상기 제1 세정액의 음속과 상기 제1 중간 매체의 음속과의 제1 차와, 상기 제2 세정액의 음속과 상기 제2 중간 매체의 음속과의 제2 차는 서로 상이한 것인 세정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 중간 매체의 온도와 상기 제2 중간 매체의 온도 중 어느 하나 이상을 조정하는 것에 의해, 상기 제1 차와 상기 제2 차가 서로 상이하도록 설정되는 것인 세정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 중간 매체와 상기 제2 중간 매체의 온도 중 어느 하나 이상은, 가열 부재를 이용하여 조정되는 것인 세정 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제1 중간 매체는 탈기수이며,
    상기 제1 세정조에 접촉하는 상기 제1 중간 매체의 체류 시간을 변경하는 것에 의해, 상기 제1 중간 매체의 온도는, 상기 제2 중간 매체의 온도와는 상이한 온도로 설정되는 것인 세정 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제1 중간 매체와 상기 제2 중간 매체는 서로 상이한 조성을 갖는 것에 의해, 상기 제1 세정액의 음속과 상기 제1 중간 매체의 음속과의 제1 차와, 상기 제2 세정액의 음속과 상기 제2 중간 매체의 음속과의 제2 차가 서로 상이한 것인 세정 방법.
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