KR101472791B1 - Ultrasonic cleaning device socket - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파 세정모듈 소켓에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic cleaning module socket.
일반적으로, 반도체 기판을 제조하는 공정은 증착, 리소그래피, 식각, 화학적/기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들의 반복적 수행으로 이루어지게 된다. 이러한 단위 공정들 중에서 세정 공정은, 각각의 단위 공정을 수행하는 동안 반도체 기판의 표면에 부착되는 이물질이나 불필요한 막 등을 제거하는 공정이다. 세정 기술은 반도체 제조 공정 중에 발생하는 여러 가지 오염물을 물리적, 화학적 방법을 구사해서 제거하는 기술이다. 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. 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.Generally, the process of fabricating a semiconductor substrate consists of repetitive operations of unit processes such as deposition, lithography, etching, chemical / mechanical polishing, cleaning, drying, and the like. Of these unit processes, the cleaning process is a process for removing foreign substances or unnecessary films adhering to the surface of the semiconductor substrate during each unit process. Cleaning technology is a technique to remove various contaminants generated during the semiconductor manufacturing process by using physical and chemical methods. The chemical method is to remove surface contamination by water washing, etching, redox reaction, etc., using various chemicals or gases. In the chemical method, the attached particles are removed with a pure water or a chemical cleaning solution, and the organic matter is dissolved in a solvent or removed with an oxidizing acid or carbonized in an oxygen plasma. In some cases, a certain amount of surface is etched to expose a new clean surface do. In another physical method, the adherent is peeled off by ultrasonic energy, or the adherent is removed by using a brush or by using high-pressure water. In general, the physical method is combined with a chemical method to achieve efficient cleaning.
최근 반도체 기판 상에 형성되는 패턴이 미세화되고 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라, 점차 세정 공정의 중요도가 커지고 있다. 초기에는 기판을 세정하기 위해서 세정액에 기판을 담갔다 꺼내는 것과 같이 화학적 방법만 단일하게 사용하는 방식이 많이 사용되었으나, 현재에는 화학적 방법 단일 사용보다는 물리적, 화학적 방법을 함께 사용하는 경우가 훨씬 일반적이다. 또한 상술한 바와 같이 세정 공정의 중요도가 커짐에 따라 세정 장치의 구조에도 많은 발전이 이루어졌는데, 현재 세정액에 기판을 담근 채 세정액에 수백 kHz 이상의 초음파 진동을 인가함으로써 세정 효율을 증대시키는 구조의 기판 세정 장치가 주로 사용되고 있다.Recently, as the pattern formed on the semiconductor substrate becomes finer and the aspect ratio of the pattern becomes larger, the importance of the cleaning process gradually increases. Initially, a method of using only a single chemical method such as immersing and removing a substrate in a cleaning liquid to clean a substrate has been widely used. However, at present, it is much more common to use a physical and chemical method than a chemical method. Further, as the importance of the cleaning process has been increased as described above, much development has been made in the structure of the cleaning apparatus. In the present invention, substrate cleaning is performed by increasing the cleaning efficiency by applying ultrasonic vibration of several hundreds kHz or more to the cleaning liquid while immersing the substrate in the cleaning liquid. Devices are mainly used.
물리적 방법을 이용한 초음파를 이용한 세정은 주로 입자 가속도와 초음파의 캐비테이션(cavitation) 현상에 의해 이루어진다. 캐비테이션 현상은 초음파의 에너지가 용액 중에 전파될 때 초음파의 압력에 의해 미세 기포가 생성되고 소멸되는 현상으로, 매우 큰 압력과 고온을 동반한다. 이 충격파에 의해 용액 중에 담겨 있는 피세정물의 내부 깊숙한 보이지 않는 곳까지 단시간 내에 세정이 가능해지게 된다. 특히 실제의 경우에는 케비테이션에 의한 충격 에너지에 더하여 초음파 자체의 방사압에 의한 교반효과 열작용 등이 세제와 상승 작용을 일으켜 높은 세정 효과를 이루어낸다.
Ultrasonic cleaning using physical methods is mainly performed by particle acceleration and cavitation phenomenon of ultrasonic waves. The cavitation phenomenon is a phenomenon in which micro bubbles are generated and extinguished by the pressure of the ultrasonic wave when the energy of the ultrasonic wave propagates in the solution, and it is accompanied by a very high pressure and a high temperature. This shock wave makes it possible to clean the inside of the object to be cleaned, which is contained in the solution, in an invisible part in a short time. In particular, in addition to the impact energy due to the cavitation, in addition to the impact energy due to the cavitation effect, the stirring effect by the radiation pressure of the ultrasonic wave itself, and the heat effect, synergize with the detergent.
반도체 세정 장비에 있어서 크게는, 여러 장을 한꺼번에 세정하는 배치식(batch type)과 한 장씩 세정하는 매엽식(single wafer cleaning type), 두 가지 타입의 장비가 있다.There are two types of equipment for semiconductor cleaning equipment: a batch type for cleaning multiple sheets at a time and a single wafer cleaning type for cleaning sheets one by one.
배치식 공정은 여러 장의 웨이퍼를 한꺼번에 세정하기 때문에 당연히 세정 시간을 크게 절약하는 등의 장점이 있으나, 어느 하나의 웨이퍼에서 떨어져 나온 오염물질이 세정액으로 떨어져 나왔다가도 세정 공정 진행 중 다른 웨이퍼에 재부착되어 버림으로써 재오염이 발생하는 문제가 생길 수가 있다. 이 때 예전에는 웨이퍼의 직경이 4인치 정도의 소형이었으나 최근에는 12인치 정도로 커졌기 때문에, 한 장씩 세정하더라도 단가 상승 문제가 예전처럼 큰 손실이 되지 않는다.The batch process is advantageous in that it cleans many wafers at the same time so that the cleaning time is largely saved. However, even if the contaminants separated from any one of the wafers are separated by the cleaning solution, There is a possibility that re-contamination may occur. In the past, the diameter of the wafer was about 4 inches in diameter, but recently it has increased to about 12 inches.
한편 현재 수십 나노미터 정도의 패턴이 반도체 공정으로 제조되고 있으며, 각각의 단위 공정 사이사이에 이루어지는 세정 공정에서는 이보다 훨씬 미세한 나노급 파티클들을 패턴 손상 없이 제거해야만 한다. 이처럼 파티클의 크기가 작아질수록 파티클 간 반데르발스 힘의 영향이 커짐에 따라 화학적 방식만으로는 파티클의 제거가 이루어지지 않게 되므로, 화학적 방식만을 사용하는 것보다는 화학적 방식과 더불어 앞서 설명한 초음파 진동을 가하는 것과 같은 물리적 방식을 도입해야만 할 필요가 있다는 점이 잘 알려져 있다. 그런데 배치식 장비의 경우 이러한 초음파 진동을 여러 장의 웨이퍼에 균등하게 가하도록 구현하는 것에 한계가 있는 반면, 매엽식 장비의 경우 한 장의 웨이퍼만 세정하면 되므로 상대적으로 이러한 초음파 진동을 인가하는 구조를 구현하는 것이 훨씬 용이하다.On the other hand, a pattern having a size of several tens of nanometers is being manufactured by a semiconductor process, and in a cleaning process between each unit process, much finer nano particles must be removed without pattern damage. As the particle size becomes smaller, the influence of the van der Waals force between the particles increases, so that the particles can not be removed only by the chemical method. Therefore, by using the chemical method and the ultrasonic vibration described above, It is well known that the same physical method needs to be introduced. However, in the case of the batch type equipment, there is a limitation in implementing such ultrasonic vibration to equally apply to a plurality of wafers. On the other hand, in the single wafer type equipment, only one wafer needs to be cleaned so that the ultrasonic vibration is applied relatively It is much easier.
이와 같이 다양한 측면에서 고려할 때, 비용 상승폭이 크지 않으면서도 보다 정밀하고 효과적인 세정이 이루어질 수 있는 매엽식 공정이 더욱 바람직하게 여겨지는 경향이 더욱 커지는 것이다.
In consideration of such various aspects, a single-wafer process in which a more precise and effective cleaning can be performed without a large increase in cost tends to be more preferable.
이처럼 세정 효율을 높이기 위하여 초음파 진동을 가하는 과정에서 초음파 진동이 어느 위치에서 피크가 발생할 경우, 패턴 선폭의 미세화로 인하여 피크 위치에서 미세 선폭의 패턴까지도 손상되는 문제가 발생하였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웨이퍼 전면적에 걸쳐 피크 발생 없이 균일하게 초음파 진동이 인가되도록 하여 패턴 손상이 이루어지지 않도록 하는 것이 필요하였으며, 이를 위하여 다양한 진동자 형상 및 구조에 대한 연구가 이루어져 왔다. 본 출원인에 의하여 출원 및 등록된 한국특허등록 제0852396호("초음파를 이용한 세정장치", 2008.08.08), 한국특허등록 제1002706호("초음파 세정장치", 2010.12.14), 한국특허등록 제0979568호("초음파 정밀세정장치", 2010.08.26) 등에 이러한 진동자로서 동작하는 초음파 세정장치의 형상 및 구조에 대한 여러 예시가 개시된다. 도 1은 다양한 초음파 세정장치의 예시들로서, 도 1(A), (B), (C)는 순차적으로 상술한 선행특허들의 대표도들을 도시하고 있다.In order to increase the cleaning efficiency, when the ultrasonic vibration is applied at a certain position in the process of applying the ultrasonic vibration, there is a problem that the pattern of the fine line width at the peak position is damaged due to miniaturization of the pattern line width. In order to solve such a problem, it has been necessary to uniformly apply ultrasonic vibration without peaks across the entire surface of the wafer to prevent pattern damage. For this purpose, various shapes and structures of the vibrators have been studied. Korean Patent Registration No. 0852396 ("Ultrasonic Cleaning Device", 2008.08.08), Korean Patent Registration No. 1002706 ("Ultrasonic Cleaning Device", Dec. 14, 2010) filed and registered by the present applicant, 0979568 ("Ultrasonic Precision Cleaning Apparatus ", Aug. 26, 2010) disclose various examples of the shape and structure of an ultrasonic cleaning apparatus that operates as such a vibrator. Fig. 1 is an illustration of various ultrasonic cleaning devices. Figs. 1 (A), (B), and (C) sequentially illustrate representative prior art patents.
이러한 다양한 초음파 세정장치는 어떤 특정한 조건에 대해서는 최적화된 세정 공정의 진행이 가능하다. 그러나 어느 한 종류의 초음파 세정장치에서는 그 세정장치의 조건에 맞는 대상의 세정만이 가능하기 때문에, 점점 다양화되고 빠르게 변화해 가는 산업 환경 하에서 다종의 세정장치를 구비하여야만 하게 되어 설치비용이 높아지는 문제, 원하는 대상을 세정하기 위해 다종의 세정장치 중 조건이 맞는 세정장치를 선택하는 과정에서 발생되는 공정의 복잡화 및 공정 시간 증가 문제 등이 지적된다.
These various ultrasonic cleaning apparatuses can carry out an optimized cleaning process for certain specific conditions. However, in any one type of ultrasonic cleaning apparatus, it is only possible to perform cleaning of an object that meets the conditions of the cleaning apparatus. Therefore, it is necessary to provide a variety of cleaning apparatuses in an industrial environment that is becoming diversified and changing rapidly, , A complicated process occurring in the process of selecting a cleaning device satisfying the condition among the various cleaning devices to clean a desired object, and a problem of an increase in the process time.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 초음파 세정모듈을 용이하게 교체 가능하도록 함으로써 각 초음파 세정모듈에 맞는 적절한 초음파 진동을 변경 인가 가능하게 하는, 초음파 세정모듈 소켓을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ultrasonic cleaning apparatus and a ultrasonic cleaning apparatus which can easily change a variety of ultrasonic cleaning modules, And an ultrasonic cleaning module socket.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파 세정모듈 소켓은, 초음파를 발생시키는 압전소자(111), 상기 압전소자(111)의 일측과 결합되고 세정대상(500)에 대향하도록 구비되어 상기 압전소자(111)에서 발생하는 초음파를 상기 세정대상(500)에 전달하는 초음파 전달체(112), 상기 압전소자(111)에 전원을 인가하는 전원선(113), 외부로부터 인가되는 초음파 진동 신호를 적어도 하나 이상의 전원 연결부(114a)를 통해 수신하여 상기 전원선(113)으로 전달하는 소켓 연결부(114), 상기 소켓 연결부(114)가 일측에 형성되며 상기 압전소자(111) 및 상기 전원선(113)을 내장하는 하우징(115)을 포함하여 이루어져 상기 세정대상(500)에 도포된 세정액에 초음파 진동을 가하는 복수 개의 초음파 세정모듈(110); 초음파 진동 신호를 발생시켜 외부로 전달하는 초음파 진동 발진기(130); 를 포함하여 이루어지는 초음파 세정장치 플랫폼(100)에 구비되는 초음파 세정모듈 소켓(120)으로서, 상기 초음파 세정모듈(110)의 상기 소켓 연결부(114)와 분리 및 결합 가능하게 형성되며, 상기 초음파 진동 발진기(130)와 연결되어 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 결합된 상기 초음파 세정모듈(110)에 초음파 진동 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic cleaning module socket including a piezoelectric element for generating an ultrasonic wave, a piezoelectric element coupled to one side of the piezoelectric element and opposed to the object to be cleaned, An
보다 구체적으로는, 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)은, 상기 소켓 연결부(114)가 삽입 가능하도록 형성되는 소켓 수용부(121); 전기 전도성 재질로 이루어져 상기 전원 연결부(114a)에 상응하는 위치에 구비되는 적어도 하나 이상의 전극부(122); 상기 전극부(122)가 상기 소켓 수용부(121)로부터 돌출되는 방향으로 복원력을 가하도록 상기 전극부(122) 일측에 구비되는 탄성부(123); 상기 소켓 수용부(121) 일측에 형성되어 상기 소켓 연결부(114)가 걸림 및 분리 가능하도록 형성되는 걸림부(124); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.More specifically, the ultrasonic
이 때 복수 개의 상기 초음파 세정모듈(110)은, 상기 압전소자(111)의 개수, 상기 압전소자(111)의 상기 하우징(115) 내 위치, 상기 초음파 전달체(112)의 형상, 상기 초음파 전달체(112)의 구조를 포함하는 구성 조건 중 선택되는 적어도 하나가 서로 다르게 형성될 수 있다.The number of the
또한 상기 세정대상(500)은, 웨이퍼인 것이 바람직하다.The
또한 상기 초음파 세정장치 플랫폼(100)은, 상기 세정대상(500)이 놓여지는 세정대상 지지부(140); 상기 세정대상(500)의 표면에 세정액을 도포하는 세정액 공급부(150); 상기 초음파 세정모듈(110), 상기 초음파 세정모듈 소켓(120), 상기 세정대상 지지부(140), 상기 세정액 공급부(150)를 내부에 수용하며 외부로부터 밀폐 가능하게 형성되는 시스템 케이스(160); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 초음파 세정장치 플랫폼(100)은, 상기 세정대상(500)이 웨이퍼로서, 한 번의 세정공정 시 상기 세정대상 지지부(140)에 단일 개의 세정대상(500)이 놓여져서 세정이 이루어지는 매엽식(single wafer cleaning type)인 것일 수 있다.
The ultrasonic
본 발명에 의하면, 특정한 조건에 대해 최적화된 다양한 초음파 세정모듈들을 용이하게 교체 가능하도록 하며, 또한 각 초음파 세정모듈에 맞는 적절한 초음파 진동을 변경 인가 가능하게 함으로써, 단일 장비만으로도 다양한 세정대상에 적용이 가능하게 해 주는 큰 효과가 있다. 더욱 근본적으로는 본 발명에 의하면, 세정액을 이용한 화학적 방식뿐만 아니라 초음파 진동을 이용한 물리적 방식까지 더하여 웨이퍼의 세정이 이루어지므로 나노급 파티클까지 깨끗하게 제거할 수 있어 세정 효율이 향상되는 효과가 있다. 이 때 상술한 바와 같이 다양한 조건에 대하여 최적의 세정모듈을 사용하여 최적의 조건으로 웨이퍼 전면적에 걸쳐 훨씬 균일하게 초음파 진동을 인가할 수 있게 되므로, 종래에 초음파 진동을 가할 시 어떤 위치에서 피크가 발생하여 해당 위치의 미세 선폭의 패턴이 손상되는 등의 문제가 있었던 것을 근본적으로 방지할 수 있는 큰 효과가 있다. 물론 이처럼 세정공정 중 발생되는 패턴 손상 요인이 제거됨으로써, 궁극적으로는 반도체 생산 공정에 있어서의 불량률을 훨씬 저감할 수 있는 효과 또한 얻을 수 있다.According to the present invention, various ultrasonic cleaning modules optimized for specific conditions can be easily replaced, and the ultrasonic vibration suitable for each ultrasonic cleaning module can be changed and applied, so that it can be applied to various objects to be cleaned with a single equipment There is a big effect to make. More fundamentally, according to the present invention, not only a chemical method using a cleaning liquid but also a physical method using ultrasonic vibration can clean the wafer, so that nanoparticles can be cleanly removed, thereby improving the cleaning efficiency. At this time, as described above, the ultrasonic vibration can be applied uniformly over the entire surface of the wafer under optimum conditions by using the optimal cleaning module for various conditions. Therefore, when applying ultrasonic vibration, There is a great effect that it is possible to fundamentally prevent the problem that the pattern of the fine line width at the position is damaged. Of course, since the pattern damage factor generated during the cleaning process is eliminated, the defective rate in the semiconductor production process can be ultimately reduced.
또한 본 발명에 의하면 다양한 공정을 수행해야 하거나 공정을 종종 변경해야 하는 환경에서도, 다종의 세정장치를 구비하여야 할 필요가 없이 단지 세정모듈만을 적절히 교체해 주고 이에 맞는 조건의 초음파 진동을 쉽게 변경 인가해 줄 수 있으므로, 장비의 설치나 교체 등에 드는 비용이 종래에 비해 훨씬 절약되는 큰 경제적 효과가 있다.Also, according to the present invention, it is not necessary to provide a variety of cleaning devices even in an environment where various processes or processes need to be frequently changed, so that only the cleaning module is appropriately replaced and the ultrasonic vibration of the condition suitable for the cleaning module is easily changed There is a great economical effect that the cost of installing or replacing the equipment is much reduced compared with the conventional one.
뿐만 아니라 종래의 경우 원하는 세정대상을 세정하기 위해 다종의 세정장치를 갖추어야 할 뿐만 아니라 조건이 맞는 세정장치를 선택하고 세정대상을 선택된 해당 세정장치로 이동시키는 등의 작업을 해야 하기 때문에 공정의 복잡화 및 공정 시간 증가 문제 등이 발생하였으나, 본 발명에 의하면 이러한 문제들이 원천적으로 모두 해소되는 효과가 있다.
In addition, in order to clean a desired object to be cleaned in the related art, it is necessary not only to provide a plurality of kinds of cleaning devices but also to select a suitable cleaning device and move the object to be cleaned to the selected cleaning device. And an increase in the process time. However, according to the present invention, these problems are solved at the origin.
도 1은 다양한 초음파 세정장치의 예시들.
도 2는 본 발명의 초음파 세정모듈 소켓이 구비되는 초음파 세정장치 플랫폼의 한 실시예.
도 3은 본 발명의 초음파 세정모듈의 간략화된 단면도.
도 4는 본 발명의 초음파 세정모듈 소켓의 간략화된 단면도.Figure 1 shows examples of various ultrasonic cleaning devices.
2 is an embodiment of an ultrasonic cleaning device platform having the ultrasonic cleaning module socket of the present invention.
3 is a simplified cross-sectional view of the ultrasonic cleaning module of the present invention.
4 is a simplified cross-sectional view of an ultrasonic cleaning module socket of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 초음파 세정모듈 소켓을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, an ultrasonic cleaning module socket according to the present invention having the above-described structure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 초음파 세정모듈 소켓이 구비되는 초음파 세정장치 플랫폼의 한 실시예를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 초음파 세정모듈 소켓이 구비되는 초음파 세정장치 플랫폼(100)은, 복수 개의 초음파 세정모듈(110), 초음파 세정모듈 소켓(120), 초음파 진동 발진기(130)를 포함하여 이루어진다. 여기에 상기 세정대상(500)이 놓여지는 세정대상 지지부(140), 상기 세정대상(500)의 표면에 세정액을 도포하는 세정액 공급부(150), 상기 초음파 세정모듈(110), 상기 초음파 세정모듈 소켓(120), 상기 세정대상 지지부(140), 상기 세정액 공급부(150)를 내부에 수용하며 외부로부터 밀폐 가능하게 형성되는 시스템 케이스(160)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 여기에서 상기 세정대상(500)은 웨이퍼인 것을 기본으로 하고 있으나, 이와 유사한 형태의 다른 대상을 세정하는 데에 본 발명의 장치를 사용할 수 있음은 물론이다.
FIG. 2 illustrates an embodiment of an ultrasonic cleaning device platform having an ultrasonic cleaning module socket according to the present invention. 2, the ultrasonic
상기 초음파 세정모듈(110)은 도 1에 도시된 예시들에 나타난 것과 같은 세정장치들과 유사한 것으로서, 상기 세정대상(500)에 도포된 세정액에 초음파 진동을 가함으로써 물리적 방식의 세정이 이루어지도록 하는 역할을 한다. 복수 개의 상기 초음파 세정모듈(110)은 도 1의 예시들처럼 서로 다른 구성 조건들을 가지고 있으나, 기본적으로는 진동자를 구비하여 진동이 발생되되, 상기 세정대상(500)에 도포된 세정액에 소켓 수용부의 일부가 접촉함으로써 발생된 진동이 세정액으로 전달되도록 하는 원리로 작동된다. 도 3은 이러한 본 발명의 초음파 세정모듈의 간략화된 단면도를 도시하고 있다. 상기 초음파 세정모듈(110)의 기본적인 구성은, 초음파를 발생시키는 압전소자(111), 상기 압전소자(111)의 일측과 결합되고 세정대상(500)에 대향하도록 구비되어 상기 압전소자(111)에서 발생하는 초음파를 상기 세정대상(500)에 전달하는 초음파 전달체(112), 상기 압전소자(111)에 전원을 인가하는 전원선(113), 외부로부터 인가되는 초음파 진동 신호를 적어도 하나 이상의 전원 연결부(114a)를 통해 수신하여 상기 전원선(113)으로 전달하는 소켓 연결부(114), 상기 소켓 연결부(114)가 일측에 형성되며 상기 압전소자(111) 및 상기 전원선(113)을 내장하는 하우징(115)을 포함하여 이루어진다.The
즉 상기 전원선(113)을 통해 외부로부터 상기 압전소자(111)로 진동 신호로서의 전원이 인가되면, 상기 압전소자(111)가 인장 및 수축함으로써 진동이 발생된다. 상술한 바와 같이 상기 초음파 전달체(112)는 상기 압전소자(111)에 일단이 결합되고 타단은 상기 세정대상(500)에 대향하도록 구비되는데, 상기 초음파 전달체(112)의 타단이 바로 상기 세정대상(500) 표면에 도포된 세정액에 접촉되어 있게 된다. 상기 압전소자(111)의 인장 및 수축 운동은 상기 초음파 전달체(112)로 그대로 전달되며, 이처럼 세정액과 접촉해 있는 상기 초음파 전달체(112)가 진동함으로써 최종적으로는 세정액으로 진동이 전파될 수 있게 되는 것이다. 이처럼 세정액으로 초음파 진동을 전달하는 상기 초음파 세정모듈(110)가 도 1에 [이동 방향]이라고 표시된 화살표 방향(도 1에는 화살표 방향이 반경 방향으로 표시되어 있기는 하나 이로써 이동 방향이 한정되는 것은 물론 아니다)을 따라 이동하면서 상기 세정대상(500)의 전면적에 걸쳐 이동하면서 세정 작업이 이루어지게 된다.That is, when a power source as a vibration signal is applied from the outside to the
이 때, 예를 들어 도 1에 나타난 여러 세정장치의 예시들에서, 각각은 상기 압전소자(111)의 개수, 상기 압전소자(111)의 상기 하우징(115) 내 위치, 상기 초음파 전달체(112)의 형상, 상기 초음파 전달체(112)의 구조 등에 있어서 차이가 있으며, 이에 따라 발생시키는 진동의 특성 등이 달라진다. 앞서 설명한 바와 같이 초음파 진동을 이용한 물리적 방식의 세정에 있어서, 세정액으로 진동이 인가되는 과정에서 어떤 위치에서 피크가 발생할 경우 해당 위치에서의 상기 세정대상(500)의 표면이 손상될 우려가 있다. 특히 상기 세정대상(500)이 미세 선폭의 패턴이 형성된 웨이퍼인 경우라면 이러한 표면 손상 가능성은 패턴 손상을 발생시키고, 결과적으로 반도체 품질 불량률을 높이는 직접적인 원인이 된다. 한편 상기 초음파 전달체(112)를 통해 충분한 크기의 초음파 진동이 전달되지 않을 경우 세정 효과가 발생하지 않게 되므로, 충분한 세정 효과를 위해 초음파 진동이 적절히 강해야 하면서도 또한 상기 세정대상(500) 표면에 손상을 일으키지 않도록 해야 한다. 이를 위해 상기 초음파 전달체(112) 끝단에서 발생되는 음압 분포 등을 조절할 수 있도록 상기 초음파 세정모듈(110)의 구성 조건(압전소자 개수, 위치, 초음파 전달체 형상, 구조 등)이 조절될 수 있다.1, for example, the number of the
그런데 이러한 점들을 모두 고려할 때 실질적으로 상기 세정대상(500)의 오염도나 오염물질의 종류, 세정액과 오염물질의 화학적 반응 정도, 상기 세정대상(500) 상에 형성된 미세 구조물(예를 들어 상기 세정대상(500)이 패턴이 형성된 웨이퍼인 경우 패턴 선폭이나 패턴 물질 등)의 특성 등의 다양한 요소에 따라 최적의 초음파 진동 특성은 달라질 수 있다. 이러한 까닭에 상기 초음파 세정모듈(110)은 단 한 종류로만 만들어지는 것이 아니라 도 1에 나타난 바와 같이 다양한 종류로 만들어지게 되는 것이다.
Considering all these points, the degree of contamination of the object to be cleaned 500, the kind of the contaminant, the degree of chemical reaction between the cleaning liquid and the contaminant, the degree of chemical reaction of the microstructure formed on the
상기 초음파 진동 발진기(130)는 초음파 진동 신호를 발생시켜 외부로 전달하는 역할을 한다. 본 발명에서는 상기 초음파 진동 발진기(130)는 이하 보다 상세히 설명될 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)과 연결되어 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 결합된 상기 초음파 세정모듈(110)에 초음파 진동 신호를 인가하게 된다.The
본 발명에서는 특정 조건에 맞는 상기 초음파 세정모듈(110)을 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 갈아 끼워 가면서 세정공정을 수행할 수 있도록 한다. 이 때 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)은 물론이고, 상기 세정대상 지지부(140), 상기 세정액 공급부(150), 상기 시스템 케이스(160) 등은 여러 상기 초음파 세정모듈(110)들이 모두 공유 가능하다. 또한 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 연결되어 초음파 진동 신호를 상기 초음파 세정모듈(110)로 인가하여 주는 상기 초음파 진동 발진기(130) 역시 여러 상기 초음파 세정모듈(110)들이 모두 공유 가능하다. 다만 여러 상기 초음파 세정모듈(110)들은 각각 그에 맞는 초음파 진동 특성이 다르게 설정되어 있는 바, 상기 초음파 진동 발진기(130)는 이러한 다양한 상기 초음파 세정모듈(110)들에 적절한 초음파 진동을 모두 인가해 줄 수 있도록, 다양한 초음파 진동 신호를 발생시킬 수 있는 형태로 이루어져야 한다.In the present invention, the
보다 구체적으로는, 상기 초음파 진동 발진기(130)는 초음파 진동 신호의 주파수 대역 및 초음파 진동 신호의 전력 크기가 변경 가능하게 형성되도록 할 수 있다. 물론 진동 특성과 관련된 다른 변수를 변경 가능하게 형성될 수도 있겠으나, 주파수 대역 및 전력 크기 변수를 조절함으로써 원하는 진동 특성을 가장 용이하게 맞추어 얻을 수 있다. 좀더 구체적으로는, 상기 초음파 진동 발진기(130)는 수백 내지 수천 kHz 범위 내의 주파수 대역을 가지는 초음파 진동 신호를 발생시킬 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 초음파 진동 발진기(130)는 수 내지 수천 W 범위 내의 전력 크기를 가지는 초음파 진동 신호를 발생시키도록 이루어지는 것이 바람직하다.
More specifically, the
이제 본 발명의 초음파 세정모듈 소켓(120)에 대하여 보다 상세히 설명한다.The ultrasonic
상술한 바와 같이 어떠한 특정한 조건의 세정 공정을 수행하기 위해서는 그 조건에 맞는 초음파 세정장치가 필요하다. 이 때 (도 1에 나타난 바와 같은 형태의) 초음파 세정장치를 실제로 운용하기 위해서는 초음파 진동을 발진시키기 위한 제너레이터나, 세정대상을 지지하는 스테이지, 세정액을 도포하는 노즐 등이 필요하며, 이는 서로 다른 종류의 초음파 세정장치들이 존재한다고 할 때 각각의 초음파 세정장치에 모두 각각 구비되어야 하는 구성이다.As described above, in order to perform the cleaning process under any specific condition, an ultrasonic cleaning apparatus suited to the conditions is required. In order to actually operate the ultrasonic cleaning apparatus (in the form shown in Fig. 1) at this time, a generator for oscillating the ultrasonic vibration, a stage for supporting the object to be cleaned, a nozzle for applying the cleaning liquid, The ultrasonic cleaning apparatuses are provided in the respective ultrasonic cleaning apparatuses.
그런데 실제 현장에서 볼 때, 반도체 제조 공정 시 각각의 단위 공장 사이사이에 세정 공정이 이루어진다는 점, 반도체 기술 자체의 기술 발전 및 변화가 매우 빠르다는 점 등을 고려하면, 이처럼 어떤 특정한 조건에 최적화된 하나의 초음파 세정장치만으로는 원하는 세정 공정을 모두 수행하기에 어려움이 생긴다. 따라서 필요하다면 상술한 바와 같이 그 각각이 제너레이터, 스테이지, 노즐 등을 구비한 초음파 세정장치들을 복수 개 설치해야만 하기 때문에, 장비를 설치하는 비용도 크게 증가할뿐더러 현장 내 공간활용성도 크게 떨어지게 된다. 뿐만 아니라, 어떤 세정대상을 세정하고자 할 때 어느 초음파 세정장치에 맞는지를 파악하여 초음파 세정장치를 선택하고, 그 초음파 세정장치로 세정대상을 이동시켜 세정해야 하는 과정에서, 이처럼 복수 개의 초음파 세정장치가 설치되어 있는 현장에서는 동선이 복잡해지는 불편 증가, 선택 및 이동에 걸리는 시간 증가 등의 문제 또한 발생한다.Considering that the cleaning process is performed between each unit factory in the semiconductor manufacturing process and the technology development and change of the semiconductor technology itself is very fast, It is difficult to perform all the desired cleaning processes with only one ultrasonic cleaning apparatus. Therefore, if necessary, a plurality of ultrasonic cleaning devices each having a generator, a stage, a nozzle, and the like must be installed as described above, so that the installation cost of the equipment is greatly increased, and the space utilization in the field is greatly reduced. In addition, when cleaning an object to be cleaned, it is necessary to determine which ultrasonic cleaning apparatus is suitable to select the ultrasonic cleaning apparatus, and in the process of moving the object to be cleaned by the ultrasonic cleaning apparatus, the plurality of ultrasonic cleaning apparatuses There arises problems such as inconveniences that the copper wires become complicated and an increase in the time taken for selection and movement at the installed site.
본 발명에서는 바로 이러한 문제를 해소하기 위하여, 제너레이터, 스테이지, 노즐 등은 단일로 구성하되, 직접적으로 초음파 진동을 세정액에 전달하는 장치인 상기 초음파 세정모듈(110) 부분만을 교체 구성 가능하게 함으로써 상술한 바와 같은 문제들을 원천적으로 일시에 해소한다. 즉 본 발명에서는 여러 특정 조건에 맞는 상기 초음파 세정모듈(110)을 복수 개 구비하여 두었다가, 필요한 세정 공정에 맞게 상기 초음파 세정모듈(110)을 교체 사용할 수 있게 하는 것이다.In order to solve such a problem, in the present invention, only the portion of the
상기 초음파 세정모듈 소켓(120)이 바로 이러한 동작을 구현할 수 있게 한다. 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)은 상기 초음파 세정모듈(110)의 상기 소켓 연결부(114)와 분리 및 결합 가능하게 형성되고, 또한 상기 초음파 진동 발진기(130)와 연결되어 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 결합된 상기 초음파 세정모듈(110)에 초음파 진동 신호를 전달함으로써, 어떤 특정 조건에 맞는 상기 초음파 세정모듈(110)을 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 끼워 사용하다가, 조건이 달라지면 사용하던 상기 초음파 세정모듈(100)을 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)으로부터 분리하고, 달라진 특정 조건에 맞는 상기 초음파 세정모듈(110)을 새로이 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 끼워 사용하는 등의 작업이 가능하게 해 준다.
The ultrasonic
도 4는 초음파 세정모듈 소켓의 보다 구체적인 예시를 도시하고 있다. 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)은, 소켓 수용부(121), 전극부(122), 탄성부(123), 걸림부(124)를 포함하여 이루어진다. 도 4를 참조하여 각부에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Fig. 4 shows a more specific example of the ultrasonic cleaning module socket. The ultrasonic
상기 소켓 수용부(121)는 도시된 바와 같이 상기 소켓 연결부(114)가 삽입 가능하도록 소켓 몸체로부터 함몰된 형태로 형성된다. 상기 소켓 수용부(121)의 내측 형상은 상기 소켓 연결부(114)의 외측 형상과 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.The
상기 전극부(122)는 전기 전도성 재질로 이루어져 상기 전원 연결부(114a)에 상응하는 위치에 구비된다. 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전극부(122)의 일측은 (도 2에 나타난) 상기 초음파 진동 발진기(130)와 연결되며, 타측은 (상기 소켓 수용부(121)에 상기 소켓 연결부(141)가 삽입 완료될 시) 상기 전원 연결부(114a)에 접촉되도록 형성된다. 이처럼 상기 전극부(122)는 상기 초음파 진동 발진기(130)로부터 전달되어 오는 초음파 진동 신호를 상기 초음파 세정모듈(110)로 전달하는 역할을 하는데, 상기 전극부(122)는 단일 개로 형성될 수도 있지만, 보다 안정적인 신호의 전달을 위하여 상기 전극부(122)는 도시된 바와 같이 복수 개로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.The
상기 탄성부(123)는 상기 전극부(122) 일측에 구비되어, 상기 전극부(122)가 상기 소켓 수용부(121)로부터 돌출되는 방향으로 복원력을 가하도록 형성된다. 상기 탄성부(123)가 밀어내는 힘에 의하여 상기 전극부가 (122)가 더 돌출되려는 힘을 받게 되므로, 즉 상기 탄성부(123)는 상기 전극부(122)와 상기 전원 연결부(114a)의 접촉을 보다 강화해 주는 역할을 하게 된다.The
상기 걸림부(124)는 상기 소켓 수용부(121) 일측에 형성되어 상기 소켓 연결부(114)가 걸림 및 분리 가능하도록 형성된다. 도 4에서는 상기 걸림부(124)의 형태를 매우 단순화하여 표현하였으나 이로써 본 발명이 한정되는 것은 전혀 아니다. 예를 들어 상기 소켓 연결부(114)에 돌기가 형성되도록 하고 상기 소켓 수용부(121)에 홈이 형성되도록 하여 돌기가 홈에 걸림으로써 결합이 이루어지게 할 수 있는데, 이 경우 상기 소켓 수용부(121)에 형성된 홈이 상기 걸림부(124)가 될 수 있다. 또다른 예를 들면 상기 소켓 연결부(114)에 홈이 형성되도록 하고 상기 소켓 수용부(121) 일측에 적절한 형상의 캠(cam)이 구비되도록 하여, 상기 소켓 연결부(114)가 상기 소켓 수용부(121)에 삽입 완료되었을 때 캠을 돌려 상기 소켓 연결부(114) 상의 홈에 걸림으로써 결합이 이루어지게 할 수 있는데, 이 경우 상기 소켓 수용부(121)에 형성된 캠이 상기 걸림부(124)가 될 수 있다. 물론 이러한 예시로 상기 걸림부(124)의 형상이나 구조가 한정되는 것 역시 아니며, 상기 소켓 수용부(121) 일측에 형성되어 상기 소켓 연결부(114)가 걸림 및 분리 가능하도록 형성되기만 한다면 상기 걸림부(124)의 형상이나 구조는 다양하게 변경 실시될 수 있다.
The latching
상기 초음파 세정장치 플랫폼(100)은 상기 세정대상(500)의 오염도, 오염물질 등에 맞게 상기 초음파 세정모듈(110)을 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 교체하여 끼워 사용하는 것이 가능하고, 또한 상기 초음파 진동 발진기(130)에서는 상기 초음파 세정모듈(110)에 맞는 초음파 진동 신호를 적절히 변경하여 인가하는 것이 가능하도록 이루어짐으로써, 세정대상에 맞춘 최적의 세정공정이 이루어질 수 있도록 해 준다.The ultrasonic
이 때 상기 세정대상(500)은 웨이퍼일 수 있는데, 이 경우 상기 초음파 세정장치 플랫폼(100)은, 한 번의 세정공정 시 상기 세정대상 지지부(140)에 단일 개의 세정대상(500)이 놓여져서 세정이 이루어지는 매엽식(single wafer cleaning type) 세정장치가 된다. 앞서 설명한 바와 같이 종래의 배치식 세정장치(여러 장의 웨이퍼를 한꺼번에 세정하는 방식)는 재오염 문제가 있을 뿐 아니라 이러한 초음파 진동을 여러 세정대상에 효과적으로 가하는 것이 어려웠다. 그러나 본 발명의 초음파 세정장치 플랫폼(100)은 웨이퍼를 한 장씩 세정대상 지지부(140)에 올려놓고 세정공정을 수행하므로 이러한 재오염 문제, 효과적인 진동 전달 문제 등이 원천적으로 제거된다.
At this time, the object to be cleaned 500 may be a wafer. In this case, in the ultrasonic
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.
100: 초음파 세정장치 플랫폼
110: 초음파 세정장치 111: 압전소자
112: 초음파 전달체 113: 전원선
114: 소켓 연결부 115: 하우징
120: 초음파 세정모듈 소켓
121: 소켓 수용부 122: 전극부
123: 탄성부 124: 걸림부
130: 초음파 진동 발진기 140: 세정대상 지지부
150: 세정액 공급부 160: 시스템 케이스
500: 세정대상100: Ultrasonic cleaning device platform
110: Ultrasonic cleaning device 111: Piezoelectric element
112: Ultrasonic transducer 113: Power line
114: socket connection 115: housing
120: Ultrasonic Cleaning Module Socket
121: socket receiving portion 122: electrode portion
123: elastic portion 124:
130: ultrasonic vibration oscillator 140: object to be cleaned
150: cleaning liquid supply unit 160: system case
500: subject to be cleaned
Claims (5)
상기 초음파 세정모듈(110)의 상기 소켓 연결부(114)와 분리 및 결합 가능하게 형성되며, 상기 초음파 진동 발진기(130)와 연결되어 상기 초음파 세정모듈 소켓(120)에 결합된 상기 초음파 세정모듈(110)에 초음파 진동 신호를 전달하도록 이루어지며,
상기 초음파 세정모듈 소켓(120)은
상기 소켓 연결부(114)가 삽입 가능하도록 형성되는 소켓 수용부(121);
전기 전도성 재질로 이루어져 상기 전원 연결부(114a)에 상응하는 위치에 구비되는 적어도 하나 이상의 전극부(122);
상기 전극부(122)가 상기 소켓 수용부(121)로부터 돌출되는 방향으로 복원력을 가하도록 상기 전극부(122) 일측에 구비되는 탄성부(123);
상기 소켓 수용부(121) 일측에 형성되어 상기 소켓 연결부(114)가 걸림 및 분리 가능하도록 형성되는 걸림부(124);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 세정모듈 소켓.
A piezoelectric element 111 for generating ultrasonic waves and a piezoelectric element 111 coupled to one side of the piezoelectric element 111 and opposed to the object to be cleaned 500 to transmit ultrasound generated in the piezoelectric element 111 to the object to be cleaned 500 A power supply line 113 for applying power to the piezoelectric element 111 and an ultrasonic vibration signal applied from the outside are received through at least one power connection 114a to be connected to the power line 113, And a housing 115 housing the piezoelectric element 111 and the power line 113. The cleaning object 500 may include a plurality of piezoelectric elements 111, A plurality of ultrasonic cleaning modules 110 for applying ultrasonic vibrations to the cleaning liquid applied to the plurality of ultrasonic cleaning modules 110; An ultrasonic vibration oscillator 130 for generating and transmitting an ultrasonic vibration signal to the outside; An ultrasonic cleaning module socket (120) provided in an ultrasonic cleaning device platform (100)
The ultrasonic cleaning module 110 is coupled to the ultrasonic cleaning module socket 120 and is connected to the ultrasonic vibration module 100. The ultrasonic cleaning module 110 is connected to the ultrasonic cleaning module 110, To transmit the ultrasonic vibration signal,
The ultrasonic cleaning module socket (120)
A socket receiving portion 121 formed to allow insertion of the socket connecting portion 114;
At least one electrode part 122 made of an electrically conductive material and provided at a position corresponding to the power connection part 114a;
An elastic part 123 provided at one side of the electrode part 122 to apply a restoring force in a direction in which the electrode part 122 protrudes from the socket receiving part 121;
An engaging part 124 formed at one side of the socket receiving part 121 and configured to engage and disengage the socket connecting part 114;
Wherein the ultrasonic cleaning module comprises:
상기 압전소자(111)의 개수, 상기 압전소자(111)의 상기 하우징(115) 내 위치, 상기 초음파 전달체(112)의 형상, 상기 초음파 전달체(112)의 구조를 포함하는 구성 조건 중 선택되는 적어도 하나가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 세정모듈 소켓.
The ultrasonic cleaning module according to claim 1, wherein the plurality of ultrasonic cleaning modules (110)
At least one of constituent conditions including the number of the piezoelectric elements 111, the position of the piezoelectric element 111 in the housing 115, the shape of the ultrasonic transducer 112, and the structure of the ultrasonic transducer 112 Wherein the plurality of ultrasonic cleaning module sockets are different from each other.
웨이퍼인 것을 특징으로 하는 초음파 세정모듈 소켓.
The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the object to be cleaned (500)
Wherein the ultrasonic cleaning module is a wafer.
상기 세정대상(500)이 놓여지는 세정대상 지지부(140);
상기 세정대상(500)의 표면에 세정액을 도포하는 세정액 공급부(150);
상기 초음파 세정모듈(110), 상기 초음파 세정모듈 소켓(120), 상기 세정대상 지지부(140), 상기 세정액 공급부(150)를 내부에 수용하며 외부로부터 밀폐 가능하게 형성되는 시스템 케이스(160);
를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 세정모듈 소켓.The apparatus of claim 1, wherein the ultrasonic cleaner platform (100)
A cleaning target support portion 140 on which the object to be cleaned 500 is placed;
A cleaning liquid supply unit 150 for applying a cleaning liquid to the surface of the object 500 to be cleaned;
A system case 160 housed in the ultrasonic cleaning module 110, the ultrasonic cleaning module socket 120, the support part 140 to be cleaned, and the cleaning liquid supply part 150 so as to be hermetically sealed from the outside;
Further comprising: an ultrasonic cleaning module socket mounted on the ultrasonic cleaning module.
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