KR101918236B1 - 미세 패턴 세정장치 - Google Patents

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Abstract

미세 패턴 세정장치가 개시된다. 본 발명의 미세 패턴 세정장치는, 표면에 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 원형의 피세정물의 표면을 세정하도록 이루어지는 미세 패턴 세정장치이고, 피세정물 상측에서 이격 배치되고 진동전달체가 구비되는 초음파진동자가 다수 개로 구비되고, 각각의 초음파진동자는, 초음파진동자 사이로 세정액이 배출될 수 있도록 서로 이격되고, 회전축으로부터 그 중심까지의 거리가 서로 상이하고, 피세정물의 두 반지름과 호로 이루어지고 중심각이 예각인 부채꼴의 진동자영역을 형성할 때, 초음파진동자는 모두 그 중심이 진동자영역 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 세정액의 원활한 배출이 이루어지면서도 초음파진동자간 음압을 중첩할 수 있어 초음파 전달 방향 및 초음파 유효영역을 제어할 수 있고, 세정액을 통해 초음파 에너지를 전달하여 피세정물 표면의 균일한 세정이 가능하고, 피세정물 표면의 선속도 차이에 따른 초음파 노출시간의 차이를 보상할 수 있는 미세 패턴 세정장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

미세 패턴 세정장치{FINE PATTERN CLEANING APPARATUS}
본 발명은 초음파를 이용한 미세 패턴 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 웨이퍼(wafer)와 같은 평판형 피세정물의 표면을 세정하는 장치이고, 특히 표면에 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 피세정물의 표면을 세정하도록 이루어지는 초음파세정에 관한 것이다.
초음파 발진장치로부터 전기적 신호가 진동판의 진동자로 인가되면 이 진동자는 기계적 신호를 발생시키고, 이 변환된 기계적 신호는 세정액인 매질을 통하여 진동하여 음압의 변화로 케비테이션 현상을 발생시켜 이물의 박리 및 제거에 사용되는데, 이러한 원리를 이용한 세정방법을 초음파 세정이라고 한다.
이러한 초음파 세정장치는, 전기에너지를 진동으로 전환시키는 진동자(transducer)와 진동자에 의한 진동을 전달하는 진동전달체(transmitter)를 포함하고, 진동전달체는 주로 석영(quartz)으로 이루어진다.
이와 같은 초음파 세정장치를 사용할 경우, 진동자에 의하여 발생한 초음파는 진동전달체를 통해 전달되면서 피세정물을 세정하게 된다.
반도체 웨이퍼는, 에칭 또는 포토레지스터의 에싱 후에 존재하는 입자와 오염 물질 등을 제거하기 위해 습식 세정이 필요하고, 이러한 입자 등의 효율적인 제거를 위해 초음파 또는 메가소닉과 같은 기계적 힘이 필요하다.
미국등록특허 제4326553호는 "Megasonic jet cleaner apparatus"를 개시하며, 반도체 웨이퍼를 세정하기 위해 노즐과 연결된 메가소닉 에너지에 대하여 설명하고 있으며, 메가소닉 에너지가 메가 소닉 트랜스듀서에 의해 유체에 인가되고, 노즐은 메가소닉 주파수에서 진동하는 세정 유체의 리본 형상의 제트를 제공함을 기재하고 있다.
한편, 한국등록특허 제1424622호는 "반도체 웨이퍼의 세정 장치 및 세정 방법" 개시하며, 구체적으로 웨이퍼 또는 기판의 표면을 세정하는 장치는 갭을 두고 웨이퍼 또는 기판에 배치된 플레이트를 포함하고, 이 플레이트는 웨이퍼 또는 기판의 표면에 수직인 축을 중심으로 회전하고, 웨이퍼 또는 기판을 향하는 회전 플레이트 표면은 그루브, 규칙적인 패턴, 불규칙적인 패턴을 구비하여 세정 효율을 증대시키며, 장치는 세정 공정 동안 회전 플레이트를 진동시키는 초음파 또는 메가 소닉 트랜스듀서를 더 포함함을 기재하고 있다.
(0001) 대한민국공개특허 제10-2016-0044795호(공개일: 2016.04.26) (0002) 대한민국등록특허 제10-1511018호(등록일: 2015.04.06) (0003) 대한민국등록특허 제10-1424622호(등록일: 2014.07.23) (0004) 미국등록특허 제4326553호(등록일: 1982.04.27)
본 발명의 목적은, 표면에 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 웨이퍼(wafer)와 같은 평판형 피세정물의 표면을 세정하기 위한 장치로서, 피세정물의 표면적보다 작은 면적의 초음파진동자를 구비하면서 피세정물의 전체영역을 세정할 수 있고, 초음파진동자 간의 음압의 중첩이 효과적으로 이루어질 수 있으며, 원활한 세정액 배출이 이루어질 수 있는 미세 패턴 세정장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 표면에 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 원형의 피세정물의 표면을 세정하도록 이루어지는 미세 패턴 세정장치이고, 상기 피세정물 상측에서 이격 배치되고 진동전달체가 구비되는 초음파진동자가 다수 개로 구비되고, 각각의 상기 초음파진동자는, 상기 초음파진동자 사이로 세정액이 배출될 수 있도록 서로 이격되고, 상기 회전축으로부터 그 중심까지의 거리가 서로 상이하며, 상기 피세정물의 두 반지름과 호로 이루어지고 중심각이 예각인 부채꼴의 진동자영역을 형성할 때, 상기 초음파진동자는 모두 그 중심이 상기 진동자영역 내부에 위치하는 미세 패턴 세정장치에 의해 달성된다.
또한 상기 목적은, 표면에 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 원형의 피세정물의 표면을 세정하도록 이루어지는 미세 패턴 세정장치이고, 상기 피세정물 상측에서 상기 피세정물의 표면과 평행하게 이격되는 하부커버; 및 상기 하부커버를 관통하여 상기 피세정물 쪽으로 돌출되고, 진동전달체가 구비되고 상기 피세정물과 이격 배치되는 다수 개의 초음파진동자를 포함하고, 각각의 상기 초음파진동자는, 상기 초음파진동자 사이로 세정액이 배출될 수 있도록 서로 이격되고, 상기 회전축으로부터 중심까지의 거리가 서로 상이하며, 상기 피세정물의 두 반지름과 호로 이루어지고 중심각이 예각인 부채꼴의 진동자영역을 형성할 때, 상기 하부커버가 차폐하는 영역은 상기 진동자영역보다 크고, 상기 초음파진동자는 모두 그 중심이 상기 진동자영역 내부에 위치하는 미세 패턴 세정장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치에서, 상기 피세정물의 회전시 상기 초음파진동자에 의해 상기 피세정물의 전체 표면을 세정할 수 있도록, 상기 진동전달체 중 적어도 일부는 상기 진동전달체가 상기 피세정물과 이루는 경사각 또는 경사방향이 서로 상이하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치에서, 상기 회전축과 상대적으로 가까운 어느 하나의 상기 초음파진동자를 이루는 진동전달체를 제1 진동전달체라 하고, 상기 회전축과 상대적으로 먼 다른 하나의 상기 초음파진동자를 이루는 진동전달체를 제2 진동전달체라 하고 할 때, 상기 제1 진동전달체가 상기 피세정물과 이루는 경사각은 상기 제2 진동전달체가 상기 피세정물과 이루는 경사각과 서로 상이하도록 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치에서, 상기 진동전달체가 상기 피세정물과 경사를 이루고, 각각의 상기 진동전달체의 주향선은 상기 회전축을 중심으로 하여 각각의 상기 진동전달체의 중심을 지나는 원의 법선과 평행하게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치에서, 상기 초음파진동자는, 하단면이 원을 이루되 모두 직경 및 간격이 동일하고, 인접한 상기 초음파진동자의 하단의 간격을 L, 상기 초음파진동자의 반경을 R이라고 할 때, L은 0.5R보다 크고 R보다 작게 이루어질 수 있다.
또한 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치에서, 상기 초음파진동자 중 적어도 일부는 주파수가 서로 상이하게 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 세정액의 원활한 배출이 이루어지면서도 초음파진동자간 음압을 중첩할 수 있어 초음파 전달 방향 및 초음파 유효영역을 제어할 수 있고, 세정액을 통해 초음파 에너지를 전달하여 피세정물 표면의 균일한 세정이 가능하고, 피세정물 표면의 선속도 차이에 따른 초음파 노출시간의 차이를 보상할 수 있는 미세 패턴 세정장치를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 세정장치를 도시한 사용상태도,
도 2는 도 1에 도시된 미세 패턴 세정장치를 도시한 측면도,
도 3은 도 1에 도시된 미세 패턴 세정장치를 도시한 평면도 및 저면도,
도 4는 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치를 도시한 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치에서 진동전달체의 배열, 세정영역 및 경사방향을 설명하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치에서 각 초음파진동자에 적용되는 주파수를 설명하는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치의 변형실시예를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 패턴 세정장치(1)를 도시한 사용상태도이고, 도 2는 도 1에 도시된 미세 패턴 세정장치(1)를 도시한 측면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 미세 패턴 세정장치(1)를 도시한 평면도(a) 및 저면도(b)이고, 도 4는 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)를 도시한 단면도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서 진동전달체(11)의 배열, 세정영역 및 경사방향을 설명하는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서 각 초음파진동자(10)에 적용되는 주파수를 설명하는 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)의 변형실시예를 설명하는 도면이다.
본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)는, 초음파를 이용한 세정장치이고, 반도체 웨이퍼와 같은 피세정물(100)과의 사이에 세정액(W)이 개재된 상태에서 초음파를 통하여 피세정물(100)을 세정하도록 이루어지는 장치이다. 피세정물(100)이 반도체 웨이퍼(wafer)인 경우, 미세 패턴 세정장치(1)는 웨이퍼의 상측에서 소정의 간격으로 이격되어 위치하고, 웨이퍼와 미세 패턴 세정장치(1) 사이에 세정액(W)이 개재된 상태에서 세정이 이루어진다. 세정액(W)을 공급하기 위한 수단은 미세 패턴 세정장치(1)와 일체로 이루어질 수 있고, 또는 별도의 장치로 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)는, 피세정물(100)로서 원형의 웨이퍼를 세정하는데 적합한 장치이고, 특히 웨이퍼 정중앙의 회전축(C)을 중심으로 웨이퍼와 미세 패턴 세정장치(1)가 상대회전하면서 세정이 이루어지는 장치이다.
이하에서는 피세정물(100)은 원형의 웨이퍼이고, 피세정물(100)의 표면은 수평면과 평행하며, 피세정물(100) 정중앙의 회전축(C)을 기준으로 피세정물(100)이 회전하는 것을 전제하여 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)는 다수 개의 초음파진동자(10)를 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)는 하부커버(20) 및 상부커버(30)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파진동자(10)에서 하부커버(20)는 대체로, 평면도상 부채꼴 형태로 이루어지고, 세정시 피세정물(100)의 상부 표면 일부를 덮는 형태로 위치하게 된다.
피세정물(100)의 두 반지름과 호(바깥쪽 모서리)로 이루어지고 중심각이 예각인 부채꼴의 진동자영역(110)을 가정할 때, 하부커버(20)가 차폐하는 영역은 진동자영역(110)보다 크게 이루어지고, 평면도상 피세정물(100) 쪽으로 투영된 하부커버(20)의 면적은 대체로 부채꼴 형태로 이루어진다.
본 발명에서 진동자영역(110)의 중심각(θ1)은 25~35°범위로 이루어질 수 있고, 특히 진동자영역(110)의 중심각은 30°로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 하부커버(20)가 부채꼴 형태로 이루어질 때, 하부커버(20)의 중심각(θ2, 양쪽 두 변 사이의 각도) 또한 진동자영역(110)의 중심각(θ1)과 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.
하부커버(20)에는 다수 개의 관통된 구멍(21)이 형성되고, 이러한 구멍(21)을 통하여 초음파진동자(10)가 아래쪽으로 관통하면서 피세정물(100) 쪽으로 돌출되어 하부커버(20) 상에 결합된다.
하부커버(20)의 각 구멍(21)에서 초음파진동자(10)는 꼭 맞게 끼워지며, 하부커버(20) 내부로 이물질 내지는 세정액(W)의 침투를 방지하기 위하여 별도의 개스킷(22) 등이 각 구멍상에 결합될 수 있다.
하부커버(20) 내부에는 각 초음파진동자(10)의 작동제어를 위한 PCB기판(40)이 결합되고, 상부커버(30)가 이러한 PCB기판(40)을 차폐하면서 하부커버(20) 상에 고정결합된다. 상부커버(30)는 평면도상 하부커버(20)와 동일한 크기 및 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다. 하부커버(20)와 상부커버(30) 간의 기밀유지를 위하여 별도의 개스킷(31) 등이 결합될 수 있다.
상부커버(30)에는 퍼지 가스(purge gas)의 주입을 위한 케이블(32)과 초음파진동자(10)의 전기적 제어를 위한 케이블(33)이 결합된다.
본 발명에서 초음파진동자(10)는 다수 개로 구비되며, 피세정물(100) 상측에서 피세정물(100)과 이격되어 배치된다. 각각의 초음파진동자(10)와 피세정물(100) 간의 간격은 모두 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 초음파진동자(10)의 모양(평면도상 모양)은 피세정물(100)의 표면 전체를 세정할 수 있는 범위 내에서 다양하게 이루어질 수 있으며, 원형, 타원형, 다각형 등으로 이루어질 수 있다.(도 7 참조)
다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하는 도면 상에는, 초음파진동자(10)의 모양이 원형으로 나타나고 있다.
피세정물(100) 내부에는 진동전달체(11)(압전소자, PZT)가 구비된다.
본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서, 각각의 초음파진동자(10)는, 초음파진동자(10) 사이로 세정액(W)이 이동하고 배출될 수 있도록 서로 이격된다.
특히 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서 초음파진동자(10)는, 하단면이 원을 이루되 모두 직경 및 간격이 동일하고, 서로 인접한 초음파진동자(10)의 하단의 간격을 L, 초음파진동자(10)의 반경을 R이라고 할 때, L은 0.5R보다 크고 R보다 작게 이루어지는 것이 바람지하고, 이에 따라 각 초음파진동자(10)에 의하여 피세정물(100)의 세정이 충분히 이루어지면서도 초음파진동자(10) 사이로 세정액(W)의 이동이 원활히 이루어지도록 한다.
이처럼 본 발명은 각 초음파진동자(10) 사이에 세정액 배출로(15)가 구비되도록 하고 있으며, 이를 통하여 세정공정 후 이물이 섞인 세정액(W)을 원활하게 배출될 수 있도록 하고 있다.
본 발명과 달리, 미세 패턴 세정장치(1)의 저면과 피세정물(100)의 표면 사이에 세정액 배출로(15)가 구비되지 않는 경우, 세정액(W)을 통한 에너지의 전달 효과가 감소하고, 세정액(W)이 미세 패턴 세정장치(1)의 저면 및 피세정물(100)의 표면에 흡착되면서 맺히는 면적이 증가하고 이는 세정액(W)의 배출을 더욱 방해하게 되며 세정 이후의 공정시 재오염의 위험이 있게 된다.
본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서, 초음파진동자(10)는 회전축(C)에서 멀어질수록 그 개수가 증가하는 형태로 배열되는 것이 바람직하고, 이는 피세정물(100)의 회전으로 표면의 위치마다 선속도 차이가 발생하고 각 표면의 초음파 노출 시간이 상이하므로, 노출시간 차이를 보상하면서 전체적으로 균일한 세정이 이루어지도록 하기 위함이다.
그리고 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서, 초음파진동자(10) 중 적어도 일부는 적용되는 주파수가 서로 상이하게 이루어질 수 있다.(도 6(b) 참조)
모든 초음파진동자(10)에 동일한 주파수가 적용되어 세정이 이루어지는 경우, 주파수에 따라 제거 가능한 이물의 크기가 다르므로, 단일 주파수로는 다양한 크기의 이물을 제거하는데 한계가 있으며, 본 발명은 이러한 점을 고려하여 초음파진동자(10)별로 적용되는 주파수가 상이하게 이루어지도록 함으로써, 다양한 크기의 이물을 효과적으로 제거할 수 있도록 하고 있다.
본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서, 각각의 초음파진동자(10)는 회전축(C)으로부터 그 중심까지의 거리가 서로 상이하게 이루어진다.
즉, 회전축(C)에서 어느 하나의 초음파진동자(10)의 중심까지의 거리를 A1, 회전축(C)에서 다른 하나의 초음파진동자(10)의 중심까지의 거리를 A2라고 할 때, A1과 A2는 상이하게 이루어지고, 회전축(C)에서 초음파진동자(10)의 중심까지의 거리는 초음파진동자(10)마다 모두 상이하게 이루어진다.
이에 따라 기본적으로 각 초음파진동자(10)는, 평면도상 바라볼 때 각각의 진동전달체(11)의 직경에 해당하는 폭(D1, D2, D3)의 원형 고리 형태(회전축(C)을 중심으로 하는 원형 고리 형태)의 면적을 세정하게 되는데, 이때, 각 원형 고리는 그 반경(내반경(r1) 및 외반경(r2) 모두)이 서로 모두 상이하면서 서로 중첩될 수 있으므로, 특정 영역에서 초음파 에너지가 집중되는 것을 방지하고, 피세정물(100) 표면의 전체 영역에 균일한 세정이 이루어지는 기본적인 조건을 형성하도록 할 수 있다.(도 5(b) 참조)
또한 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에서, 진동전달체(11)는 피세정물(100)과 평행하게 이루어질 수 있으나, 피세정물(100)과 경사를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 초음파진동자(10)의 저면은 피세정물(100)의 표면(상부면)과 평행하고 진동전달체(11)가 이루는 면만 피세정물(100)과 경사를 이룬다.
진동전달체(11)가 피세정물(100)과 평행하게 이루어지는 경우 피세정물(100) 쪽으로 투영된 진동전달체(11)의 면적 부분에만 집중적으로 초음파 에너지가 조사되어 진동전달체(11) 중심구간에 음압의 집중 현상이 일어나며, 이로 인하여 피세정물(100) 표면 전체의 균일한 세정이 어렵고 패턴의 손상을 가져올 수 있다.
본 발명에서는 이러한 점을 고려하여 진동전달체(11)가 피세정물(100)과 경사를 이루도록 하고 있다.
나아가, 본 발명에서, 진동전달체(11) 중 적어도 일부는 진동전달체(11)가 피세정물(100)과 이루는 경사각(θ3, θ4) 또는 경사방향(S)이 각각 서로 상이하게 이루어질 수 있다.
한편 본 발명에서는, 회전축(C)과 상대적으로 가까운 어느 하나의 초음파진동자(10)를 이루는 진동전달체(11)를 제1 진동전달체(11)라 하고, 회전축(C)과 상대적으로 먼 다른 하나의 상기 초음파진동자(10)를 이루는 진동전달체(11)를 제2 진동전달체(11)라 하고 할 때, 제1 진동전달체(11)가 피세정물(100)과 이루는 경사각 및/또는 경사방향은 제2 진동전달체(11)가 피세정물(100)과 이루는 경사각 및/또는 경사방향과 서로 상이하도록 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명에서 구비되는 진동전달체(11)가 피세정물(100)과 이루는 경사각 및/또는 경사방향이 모두 일률적으로 이루어지는 것이 아니라, 경사각 및/또는 경사방향이 서로 다르게 이루어질 수 있으며, 이에 의하여 진동전달체(11)에서 조사되는 초음파의 방향 및 영역을 다르게 조정할 수 있고, 피세정물(100)의 회전시 초음파진동자(10)에 의해 피세정물(100)의 전체 표면을 세정할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 이루어짐으로써, 평면도상 피세정물(100) 쪽으로 투영된 전체 초음파진동자(10)의 영역이 진동자영역(110)의 일부 면적만을 커버하는 경우에도, 진동절달체가 향하는 방향을 경사지게 함으로써 피세정물(100) 표면상에서 초음파의 조사 면적을 확대할 수 있고, 나아가 세정액(W)(매질)을 통하여 초음파의 에너지 전달효과를 높일 수 있으며, 이에 따라 피세정물(100) 표면 전체의 균일한 세정이 이루어질 수 있다.
또한, 피세정물(100)의 회전으로 피세정물(100)의 표면의 위치(회전축(C)으로부터의 거리가 다른 위치)마다 선속도 차이가 발생하고, 이로 인해 각 표면의 초음파 노출시간이 상이하게 되는데, 본 발명에서는 진동전달체(11)가 피세정물(100)과 이루는 경사각 및/또는 경사방향이 상이하게 이루어짐으로써, 초음파 노출 시간의 차이를 효과적으로 보상할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서는, 진동전달체(11)가 피세정물(100)과 경사를 이루고, 각각의 진동전달체(11)의 주향선은 회전축(C)을 중심으로 하여 각각의 진동전달체(11)의 중심을 지나는 원의 법선과 평행하게 이루어질 수 있다.
즉, 진동전달체(11)의 경사면의 연장면과 피세정면의 표면의 교선은, 회전축(C)을 중심으로 하고 각각의 진동전달체(11)의 중심을 지나는 각각의 동심원에서 해당 진동전달체(11)의 중심에서의 법선과 평행하게 이루어질 수 있다.
이에 따라 평면도상 바라볼 때 각각의 진동전달체(11)에서 조사되는 초음파의 지향 방향은, 해당 진동전달체(11)에서의 피세정물(100) 표면의 선속도의 방향을 향하게 되고, 각 진동전달체(11)는 피세정물(100)의 표면에서 각 진동전달체(11)의 직경에 해당하는 폭의 원형 고리 형태의 면적을 세정하게 된다.
그리고, 각 초음파진동자(10)의 위치에 따라, 이러한 원형 고리 형태의 면적의 중첩 정도를 조정할 수 있으며, 피세정물(100) 표면의 선속도 차이에 따른 초음파 노출 시간의 차이를 보상할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 패턴 세정장치(1)에 의하면, 세정액(W)의 원활한 배출이 이루어지면서도 초음파진동자(10)간 음압을 중첩할 수 있어 초음파 전달 방향 및 초음파 유효영역을 제어할 수 있고, 세정액(W)을 통해 초음파 에너지를 전달하여 피세정물(100) 표면의 균일한 세정이 가능하고, 피세정물(100) 표면의 선속도 차이에 따른 초음파 노출시간의 차이를 보상할 수 있는 미세 패턴 세정장치(1)를 제공할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 미세 패턴 세정장치 10 : 초음파진동자
11 : 진동전달체 20 : 하부커버
30 : 상부커버
100 : 피세정물 110 : 진동자영역
W : 세정액

Claims (7)

  1. 표면에 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 원형의 피세정물의 표면을 세정하도록 이루어지는 미세 패턴 세정장치이고,
    상기 피세정물 상측에서 이격 배치되고 진동전달체가 구비되는 초음파진동자가 다수 개로 구비되고,
    각각의 상기 초음파진동자는, 상기 초음파진동자 사이로 세정액이 배출될 수 있도록 서로 이격되고, 상기 회전축으로부터 그 중심까지의 거리가 서로 상이하며,
    상기 피세정물의 두 반지름과 호로 이루어지고 중심각이 예각인 부채꼴의 진동자영역을 형성할 때, 상기 초음파진동자는 모두 그 중심이 상기 진동자영역 내부에 위치하고,
    상기 진동전달체가 상기 피세정물과 경사를 이루고,
    각각의 상기 진동전달체의 주향선은 상기 회전축을 중심으로 하여 각각의 상기 진동전달체의 중심을 지나는 원의 법선과 평행하게 이루어지는 미세 패턴 세정장치.
  2. 표면에 수직한 회전축을 중심으로 회전하는 원형의 피세정물의 표면을 세정하도록 이루어지는 미세 패턴 세정장치이고,
    상기 피세정물 상측에서 상기 피세정물의 표면과 평행하게 이격되는 하부커버; 및
    상기 하부커버를 관통하여 상기 피세정물 쪽으로 돌출되고, 진동전달체가 구비되고 상기 피세정물과 이격 배치되는 다수 개의 초음파진동자를 포함하고,
    각각의 상기 초음파진동자는, 상기 초음파진동자 사이로 세정액이 배출될 수 있도록 서로 이격되고, 상기 회전축으로부터 중심까지의 거리가 서로 상이하며,
    상기 피세정물의 두 반지름과 호로 이루어지고 중심각이 예각인 부채꼴의 진동자영역을 형성할 때, 상기 하부커버가 차폐하는 영역은 상기 진동자영역보다 크고, 상기 초음파진동자는 모두 그 중심이 상기 진동자영역 내부에 위치하고,
    상기 진동전달체가 상기 피세정물과 경사를 이루고,
    각각의 상기 진동전달체의 주향선은 상기 회전축을 중심으로 하여 각각의 상기 진동전달체의 중심을 지나는 원의 법선과 평행하게 이루어지는 미세 패턴 세정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피세정물의 회전시 상기 초음파진동자에 의해 상기 피세정물의 전체 표면을 세정할 수 있도록, 상기 진동전달체 중 적어도 일부는 상기 진동전달체가 상기 피세정물과 이루는 경사각 또는 경사방향이 서로 상이하게 이루어지는 미세 패턴 세정장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전축과 상대적으로 가까운 어느 하나의 상기 초음파진동자를 이루는 진동전달체를 제1 진동전달체라 하고, 상기 회전축과 상대적으로 먼 다른 하나의 상기 초음파진동자를 이루는 진동전달체를 제2 진동전달체라 하고 할 때, 상기 제1 진동전달체가 상기 피세정물과 이루는 경사각은 상기 제2 진동전달체가 상기 피세정물과 이루는 경사각과 서로 상이하도록 이루어지는 미세 패턴 세정장치.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 초음파진동자는, 하단면이 원을 이루되 모두 직경 및 간격이 동일하고,
    인접한 상기 초음파진동자의 하단의 간격을 L, 상기 초음파진동자의 반경을 R이라고 할 때, L은 0.5R보다 크고 R보다 작은 미세 패턴 세정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 초음파진동자 중 적어도 일부는 주파수가 서로 상이한 미세 패턴 세정장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100683275B1 (ko) * 2005-11-11 2007-02-15 세메스 주식회사 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090235952A1 (en) * 2006-05-05 2009-09-24 Sez Ag Device and method for wet treating plate-like substrates
KR100757417B1 (ko) * 2006-08-04 2007-09-11 삼성전자주식회사 웨이퍼 세정 장치
KR20090117467A (ko) * 2008-05-09 2009-11-12 세메스 주식회사 초임계 유체를 이용한 기판 처리 장치
US9138861B2 (en) * 2012-02-15 2015-09-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CMP pad cleaning apparatus
KR102130372B1 (ko) * 2013-02-02 2020-07-06 나우라 아크리온 인코포레이티드 음향 에너지를 이용하여 기판을 처리하기 위한 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100683275B1 (ko) * 2005-11-11 2007-02-15 세메스 주식회사 진동 유닛 및 이를 포함하는 메가소닉 세정 장치

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