KR20080095420A - 레이저 충격파가 인가된 화학액을 이용한 기판 세정 장치및 방법 - Google Patents

레이저 충격파가 인가된 화학액을 이용한 기판 세정 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 충격파가 인가된 화학액을 이용한 기판 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 기판을 지지하는 척과, 상기 기판에 레이저 충격파가 인가된 세정액을 제공하는 노즐과, 상기 레이저 충격파를 유도하는 레이저 빔을 발생시켜 상기 노즐로 조사하는 레이저 빔 발생기와, 상기 레이저 빔 발생기로부터 상기 노즐까지의 상기 레이저 빔의 경로를 변경시키는 광학기구를 포함하는 기판 세정 장치를 이용하여 레이저 충격파가 인가된 세정액으로써 기판을 화학적 및 물리적 힘으로 세정하는 것을 특징으로 한다.
반도체, 세정, 레이저, 충격파

Description

레이저 충격파가 인가된 화학액을 이용한 기판 세정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING SUBSTRATE USING CHEMICAL ACCOMPANIED WITH LASER SHOCKWAVE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정 장치를 도시한 사시도.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 있어서 변형을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정 장치를 도시한 사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100,210; 기판 세정 장치 110,210; 기판
120,220,320; 노즐 122,222,322; 노즐의 창
124,224,324; 노즐의 외벽 130,230; 레이저 빔 발생기
132,232,234,334; 레이저 빔 140,240,340; 광학기구
150,250; 척 160; 센서
170; 레이저 빔 차폐기 172; 차폐막
180; 송풍기 190; 흡입기
191; 흡입기의 창 192; 밸브
194; 순환관 196; 배출관
300; 분광기
본 발명은 기판 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저 충격파가 인가된 화학액을 이용한 기판 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 화학액을 이용한 기판 세정은 반도체 기판을 화학액이 담긴 배쓰(bath)에 침지하여 다량의 반도체 기판을 한 번에 세정하는 기술과 낱장의 반도체 기판을 회전시키면서 그 위에 화학액을 분사하여 세정하는 기술로 크게 나누어 볼 수 있다. 또한, 종래의 레이저 충격파를 이용하여 물리적 힘에 의해 반도체 기판을 세정하는 기술은 레이저 충격파를 단독으로 사용하는 것과 자외선 레이저를 이용하여 충격파로써 유기 오염물을 오염 입자와 동시에 제거하는 것으로 구별할 수 있다.
그런데, 최근의 반도체 기판은 그 크기가 점차 증가하는 추세에 있으며 기판에 보다 많은 개수의 반도체 칩을 생산하기 위하여 하나의 칩에 해당하는 크기도 또한 감소하는 추세에 있다. 반도체 칩의 크기가 줄어들면 회로패턴 형상도 미세화되고 미세한 회로패턴은 세정 공정 진행시 심각한 손상을 받을 위험성이 있다. 특히, 세정력이 강하고 식각량이 큰 화학액에 의하여 회로패턴이 손상되는 현상이 발생할 수 있고, 세정 공정시 의도하지 않은 부분이 식각되어 회로패턴이 끊기는 현상이 다발하면 세정 장치까지 역오염될 가능성이 있다. 또한, 강한 레이저 충격파와 같은 물리적인 힘이 미세 패턴에 가해지면 그 패턴이 손상을 받기 때문에 미세 패턴 형성 후의 세정 공정이 제약을 받게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 패턴의 손상을 가져다 주지 않으면서도 우수한 세정 효과를 얻을 수 있는 기판 세정 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 세정 장치 및 방법은 레이저 충격파가 인가된 화학액을 이용하여 화학적 및 물리적 방법으로써 기판을 세정하는 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정 장치는, 기판을 지지하는 척과; 상기 기판에 레이저 충격파가 인가된 세정액을 제공하는 노즐과; 상기 레이저 충격파를 유도하는 레이저 빔을 발생시켜 상기 노즐로 조사하는 레이저 빔 발생기와; 상기 레이저 빔 발생기로부터 상기 노즐까지의 상기 레이저 빔의 경로를 제어하는 광학기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 노즐은 상기 기판의 전면으로 상기 세정액을 제공하는 제1 노즐과 상기 기판의 후면으로 상기 세정액을 제공하는 제2 노즐을 포함하고, 상기 광학기구는 상기 레이저 빔을 상기 제1 노즐로 조사되는 제1 레이저 빔과 상기 제2 노즐로 조사되는 제2 레이저 빔으로 분리시키는 분광기를 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 노즐은 상기 레이저 빔이 투과 되는 창을 포함한다. 상기 노즐은 상기 레이저 빔을 차폐시키는 물질로 코팅되어 있다.
본 실시예의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 노즐을 상기 레이저 빔으로부터 차폐시키는 차폐막을 구비한 레이저 빔 차폐기를 더 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 기판과 상기 노즐과의 간격을 검출하는 센서를 더 포함한다. 상기 간격은 1 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(㎜) 범위 내이다.
본 실시예의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 노즐 주위로 에어나 불활성 가스 또는 질소를 제공하는 송풍기를 더 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 기판으로 제공된 세정액을 흡입하는 흡입기를 더 포함한다. 상기 흡입기는, 상기 세정액을 배출시키는 배출관과; 상기 세정액을 순환시키는 순환관과; 상기 세정액을 상기 배출관 또는 상기 순환관으로의 흐름을 제어하는 밸브를 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 장치에 있어서, 상기 노즐은 고정되고 상기 척은 위치 변경 가능하다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정 방법은, 레이저 빔 발생기로부터 레이저 빔을 발생시키는 단계와; 상기 레이저 빔을 세정액을 분사하는 노즐로 조사하여 상기 노즐 내부에서 상기 레이저 빔에 의해 발생된 레이저 충격파를 상기 세정액에 인가하는 단계와; 상기 레이저 충격파가 인가된 세정액을 상기 노즐로부터 상기 기판으로 제공하는 단계와; 상기 기판을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 기판 세정 방법에 있어서, 상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 기판의 전면 및 후면 각각으로 상기 세정액을 별개로 제공하는 단계를 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 방법에 있어서, 상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 노즐과 상기 기판과의 간격을 1 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(㎜) 범위 내로 설정하는 단계를 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 방법에 있어서, 상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 노즐 주위로 불활성 가스 또는 에어 또는 질소를 제공하는 단계를 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 방법에 있어서, 상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 기판에 제공된 세정액을 흡입하는 단계를 포함한다.
본 실시예의 기판 세정 방법에 있어서, 상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 노즐은 고정시키고 상기 기판을 위치 변경시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 세정액에 레이저 충격파를 인가하므로 레이저 충격파에 의한 미세패턴의 손상을 방지할 수 있고 약한 세정력을 가지는 식각량이 작은 화학액을 세정액으로 채택할 수 있게 된다. 이에 따라, 미세패턴을 손상시키지 않으면서 우수한 세정 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 기판 세정 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정 장치를 도시한 사시도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정 장치의 변형을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 기판 세정 장치(100)는 레이저 충격파가 인가된 화학액을 이용하여 화학적 및 물리적으로 기판(110)으로부터 파티클을 제거하여 세정시키는 장치이다. 본 실시예의 기판 세정 장치(100)는 실리콘 웨이퍼 또는 글래스 기판과 같은 세정 대상물인 기판(110)을 지지하는 척(150)과, 대체로 화학액으로 구성되는 세정액을 기판(110)에 제공하는 노즐(120)과, 세정액에 인가되는 레이저 빔(132)을 발생시키는 레이저 빔 발생기(130)와, 레이저 빔(132)의 경로를 바람직하게 변경되도록 제어하는 광학기구(140)를 포함하여 구성된다.
노즐(120)은 기판(110) 위에 배치되어 기판(110)에 세정액을 제공하는 것으로, 레이저 빔(132)이 통과되는 가령 투명창과 같은 창(122)이 구비된다. 창(122)을 통해 레이저 빔(132)이 노즐(120) 내부로 집속되어 노즐(120) 내부에서 레이저 충격파가 발생되고, 발생된 레이저 충격파는 노즐(120) 내부를 통과하는 세정액에 인가된다. 레이저 충격파가 인가된 세정액은 기판(110)의 세정 영역(110a)에 제공되어 세정액의 화학적 반응과 레이저 충격파의 물리적 힘에 의해 세정 영역(110a)으로부터 파티클이 제거된다. 노즐(120) 내부로 조사된 레이저 빔(132)이 노즐(120) 외부로 투과되어 나오는 것을 방지하고 노즐(120) 내부에서만 레이저 충격파가 발생되도록 레이저 빔(132)이 투과되는 창(122)을 제외한 나머지 노즐(120)의 외벽(124) 및/또는 내벽에는 레이저 빔(132)을 차폐할 수 있는 물질, 예를 들어 실리콘 고무와 같은 중합체 매트릭스 내에 미립 흑연이 분산된 물질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
레이저 충격파가 인가된 세정액을 이용한 세정 공정 조건으로서 레이저 충격파의 힘(laser shock wave force)이 파티클의 흡착력(adhesion force)에 비해 커야 할 것이다. 특히, 식각량이 그다지 크지 않은 화학액을 세정액으로 채택한다 하더라도 세정액에 레이저 충격파를 인가함으로써 미세패턴을 손상시키지 않으면서도 우수한 세정효과를 얻을 수 있다.
레이저 빔 발생기(130)는 레이저 빔(132)을 발생시키는 것으로 가령 Nd:YAG 레이저, 자외선 레이저, 엑시머 레이저, 펄스형 기쳬 레이저, 고출력 다이오드 레이저, 펄스형 고상 레이저, 구리 증기 레이저 등을 발생시킬 수 있다. 레이저 빔(132)이 노즐(120)에 수직 또는 수평 방향으로 조사될 수 있다. 그러나, 레이저 빔(132)이 노즐(120)에 수직 방향으로 조사되는 경우 기판(110)이 레이저 빔(132)에 그대로 노출되어 기판(110)에 형성된 회로패턴이 손상될 가능성이 있다. 레이저 빔(132)이 노즐(120)에 수평 방향으로 조사되는 경우 노즐(120)이 기판(110)과 매우 가까운 거리로 접근할 경우 노즐(120)에 조사되는 레이저 빔(132)의 일부가 직접 기판(110)에 조사될 위험성이 있다. 따라서, 레이저 빔(132)은 노즐(120)에 특정한 각도를 가지고 조사되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 실시예의 기판 세정 장치(100)에는 레이저 빔(132)의 조사 각도를 변경시켜 경로를 바람직하게 조절하는 광학기구(140)가 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.
광학기구(140)는 레이저 빔 발생기(130)와 노즐(120) 사이에 위치하여 상술한 바와 같이 레이저 빔(132)이 조사되는 각도를 바람직하게 조절한다. 이에 따라, 레이저 빔 발생기(130)에서 발생된 레이저 빔(132)은 광학기구(140)에 의해 그 경로가 조절되어 노즐(120)의 창(122)으로 초점 조사되어 노즐(120) 내부에서 레이저 충격파가 발생된다. 레이저 충격파는 대기 중에서 쉽게 전파되고 화학액과 같은 수용액과 같은 매질 내에서도 전파될 수 있고 소음도 크게 감소시킬 수 있다고 보고되고 있다. 따라서, 노즐(120) 내부에서 발생된 레이저 충격파는 노즐(120) 내부를 흐르는 세정액에 전달된다. 광학기구(140)는 레이저 빔(132)의 조사 각도를 변경시키기에 적합한 렌즈나 거울 등으로 구성되거나 또는 렌즈나 거울을 비롯한 여러 다양한 것들로 이루어질 수 있다.
척(150)은 기판(110)을 지지한다. 척(150)은 좌우 방향(A) 및 상하 방향(B)으로 위치 변경되고, 회전될 수 있는 것이 후술한 이유에 의해 바람직하다. 세정 공정 진행시 레이저 빔(132)은 노즐(120)로 조사되므로 노즐(120)이 움직이게 되면 레이저 빔(132)의 창(122)으로의 초점 조사 상태가 변경된다. 따라서, 기판(110)의 전면에 대해 세정 공정을 진행하기 위해선 노즐(120)은 고정 상태를 유지하고 기판(110)이 좌우 방향(A) 및 상하 방향(B)으로 자유롭게 위치 변경되고, 회전 가능한 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 세정액을 노즐(120)을 통해 기판(110)에 제공할 때 노즐(120)과 기판(110)과의 간격(d)이 비교적 크면 레이저 충격파가 소멸되어 단순히 세정액으로만 세정이 진행되는 결과를 초래한다. 그러므로, 노즐(120)과 기판(110)과의 간격(d)를 가급적 최소화하여 레이저 충격파가 소멸되는 시점에 비해 보다 빠른 시간 내에 세정액이 기판(110)에 접촉할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 상술한 이유로 인해 노즐(120)과 기판(110)과의 간격(d)은 가령 수 마이크로미터(㎛) 내지 수 밀리미터(㎜), 가령 1 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(㎜), 바람직하게는 50 마이크로미터(㎛) 안팎 수준인 것이 적당하다. 본 실시예의 기판 세정 장치(100)는 노즐(120)과 기판(110)과의 간격(d)이 적정 수준에 있는지를 검출할 수 있는 센서(160)가 더 구비되어 있을 수 있다.
도 3을 참조하면, 노즐(120)과 기판(110)이 서로 접촉하게 되면 즉시 세정 공정을 멈추고 레이저 빔(132)의 노즐(120)로의 조사를 멈추게 하여야 할 것이다. 레이저 빔(132)의 조사를 중지시키기 위해 레이저 빔 발생기(130)의 동작을 멈추게 하면 레이저 빔 발생기(130)의 안정성에 문제가 생길 수 있으므로 레이저 빔 발생기(130)의 동작을 멈추게 하는 것보다 레이저 빔(132)을 차폐시키는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예의 기판 세정 장치(100)는 창(122)을 폐쇄시키는 레이저 빔 차폐기(170)를 더 포함할 수 있다. 레이저 빔 차폐기(170)는 창(122)을 차폐시키는 차폐막(172)을 구비한다. 차폐막(172)은 가령 노즐(120)에 슬라이딩 가능하게 설계되어 창(122)을 가릴 수 있도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 레이저 빔(132)은 차폐막(172)에 의해 차폐되어 창(122)을 통해 노즐(120) 내부로 조사되는 것이 방해된다. 센서(160)가 더 포함되어 있는 경우 레이저 빔 차폐기(170)는 센서(160)로부터 전기적 신호를 전달받아 노즐(120)과 기판(110)과의 접촉 여부를 판단할 수 있다. 노즐(120)과 기판(110)과의 간격(d)이 적정 수준에서 벗어나는 경우 센서(160)가 이를 검출하고 레이저 빔 차폐기(170)는 센서(160)로부터 그에 대한 정보를 전달받아 차폐막(172)으로 하여금 창(122)을 차폐하게 할 수 있도록 동작할 수 있다.
도 4를 참조하면, 노즐(120)에서 기판(110)으로 세정액이 제공되는 동안 세정액이 주위로 불활성 가스 또는 에어 또는 질소(이하, 에어 등)를 공급하여 세정액이 주변으로 확산하여 퍼지지 않도록 할 수 있다. 이를 위해 본 실시예의 기판 세정 장치(100)는 선택적으로 에어 등을 세정액 주위로 제공하는 송풍기(180)를 더 포함할 수 있다. 송풍기(180)에서 불어 나오는 에어 등에 의해 세정액이 노즐(120) 바깥으로 퍼지는 현상이 방지되어 세정액은 노즐(120)과 세정 영역(110a) 사이에서만 존재하게 된다. 따라서, 동일한 시간 동안 동일한 면적에 대해 세정 공정을 진행할 수 있게 되어 세정의 불균일성이 최소화 된다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 기판 세정 장치(100)는 기판(110)을 세정한 후 잔류하는 세정액을 흡입하여 외부로 배출하는 흡입기(190)를 더 포함할 수 있다. 흡입기(190)는 노즐(120)의 외측에 배치될 수 있다. 흡입기(190)에는 레이저 빔(132)이 통과될 수 있는 투명창과 같은 창(191)이 있어 레이저 빔(132)의 노 즐(120)로의 조사를 방해하지 않도록 설계될 수 있다. 흡입기(190)가 더 포함되어 있으면 노즐(120)을 통해 기판(110)에 세정액이 제공되어 세정 공정이 진행되고, 세정 공정 이후 또는 세정 공정과 동시에 잔류하고 있는 세정액을 흡입기(190)로써 흡입하여 외부로 배출한다. 흡입기(190)에 의해 세정 능력이 감소된 세정액이 즉시 배출되고 항상 새로운 세정액이 기판(110)에 제공됨으로써 시간이 흐름에 따라 세정액의 세정 성능이 감소하는 현상이 해결된다. 일례로서, 흡입기(190)는 흡입한 세정액을 외부로 배출시키는 배출관(196)과, 흡입한 세정액을 순환시켜 재사용할 수 있도록 가령 순환조로 되돌려 보내는 순환관(194)과, 흡입한 세정액의 흐름 경로를 배출관(196) 또는 순환관(194)으로 변경시키는 밸브(192)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 기판 세정 장치(100)를 이용한 기판 세정 방법를 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
레이저 빔 조사 단계로서, 레이저 빔 발생기(130)에서 레이저 빔(132)을 발생시키고 발생된 레이저 빔(132)을 화학액으로 구성된 세정액이 공급되는 노즐(120)에 조사한다. 이때, 레이저 빔(132)은 바람직한 경로를 따라 창(122)으로 초점 조사되도록 광학기구(140)에 의해 조사 각도가 적절히 조절된다.
레이저 충격파 인가 단계로서, 창(122)을 경유하여 노즐(120) 내부로 조사된 레이저 빔(132)에 의해 노즐(120)로 제공되는 세정액으로 레이저 충격파가 인가된다. 레이저 충격파가 세정액에 인가되므로 식각량이 작은 화학액을 세정액으로 채택하여도 무방하다.
세정액 제공 단계로서, 레이저 충격파가 인가된 세정액이 기판(110)의 세정 영역(110a)으로 제공되어 세정 영역(110a)으로부터 파티클이 제거된다. 레이저 충격파가 인가된 세정액은 기존의 화학액이 가지고 있던 화학적 제거 능력과 레이저 충격파가 가지고 있는 물리적 힘을 동시에 가지고 있다. 이에 따라, 세정액이 가지고 있는 두 가지의 힘에 의해 세정이 이루어지게 된다. 세정액의 화학액 종류, 공급 유량, 압력 및 충격파의 힘을 적절히 조절하여 다양한 박막과 구조의 기판에 적용할 수 있다. 선택적으로, 세정액의 기판(110)으로의 제공시 송풍기(180)를 동작시켜 세정액 주위로 에어 등을 제공하여 세정액이 주변으로 확산하여 퍼지지 않도록 할 수 있다. 선택적으로, 흡입기(190)를 통해 세정 이후에 잔류하는 세정액을 흡입하여 외부로 배출하거나 순환시켜 재사용할 수 있다.
기판 동작 단계로서, 상술한 세정액 제공 단계에 의해 기판(110)이 세정되는 경우 척(150)을 좌우 방향(A) 및 상하 방향(B)으로 적절히 위치 변경되고 회전되어 기판(110)의 전면을 세정하도록 한다. 기판 동작시, 기판(110)과 노즐(120)과의 간격(d)이 적정한 수준(예; 수 마이크로미터(㎛) 내지 수 밀리미터(㎜) 수준)에 있지 아니하다고 센서(160)가 감지하면 레이저 빔 차폐기(170)를 동작시켜 레이저 빔(130)을 차폐한다.
기판 건조 단계로서, 주지된 바와 같이 세정 완료된 이후 기판(110)에 잔류하는 세정액을 제거하기 위해 초순수 등으로 기판(110)을 린스하고 건조한다. 기판(110)을 린스하고 건조하는 것은 주지된 바와 같이 다양한 방법에 제시되어 있는 바, 가령 초순수와 이소프로필알코올을 사용하여 린스와 건조가 이루지게 한다. 건 조 단계시 척(150)을 회전시켜 진행하는 것이 건조 효과를 증대시키기에 바람직하다. 선택적으로, 기판 건조 단계 이전에 흡입기(190)를 통해 세정 이후에 잔류하는 세정액을 흡입하여 외부로 배출할 수 있다.
(다른 실시예)
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 세정 장치를 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 다른 실시예의 기판 세정 장치(200)는 기판(210)을 지지하는 척(250)과, 대체로 화학액으로 구성되는 세정액을 기판(210)에 제공하는 제1 및 제2 노즐(220,320)과, 세정액에 인가되는 레이저 빔(232)을 발생시키는 레이저 빔 발생기(230)와, 레이저 빔(232)을 제1 및 제2 레이저 빔(234,334)으로 분리시키는 분광기(300)와, 분광기(300)에서 분리된 제1 및 제2 레이저 빔(234,334)의 경로를 바람직하게 변경시키는 제1 및 제2 광학기구(240,340)를 포함한다.
레이저 빔 발생기(230)에서 발생된 레이저 빔(232)은 분광기(300)에 의해 제1 레이저 빔(234)과 제2 레이저 빔(334)으로 각각 분리된다. 제1 및 제2 레이저 빔(234,334) 각각은 제1 및 제2 노즐(220,320) 각각에 조사된다. 제1 및 제2 레이저 빔(234,334) 각각은 제1 및 제2 노즐(220,320)에 수평 또는 수직적으로 직접 조사되는 것보다 특정한 각도를 가지고 조사되는 것이 레이저 빔에 의한 기판(210)의 손상을 방지하기에 바람직하다. 따라서, 제1 레이저 빔(234)은 제1 광학기구(240)에 의해 제1 노즐(220)쪽으로 경로가 변경되고, 제2 레이저 빔(334)은 제2 광학기구(340)에 의해 제2 노즐(320)쪽으로 경로가 변경되도록 설계하는 것이 바람직하 다.
제1 노즐(220)은 기판(210)의 전면(210f) 위에 배치되어 전면(210f)으로 세정액을 제공하고, 제2 노즐(320)은 기판(210)의 후면(210b) 아래에 배치되어 후면(210b)으로 세정액을 제공한다. 제1 및 제2 노즐(220,320)에 의해 세정 영역(210a)의 전면(210f) 및 후면(210b)이 동시에 세정된다. 제1 노즐(220)에는 제1 레이저 빔(234)이 통과되는 투명창과 같은 제1 창(222)이 마련된다. 마찬가지로 제2 노즐(320)에는 제2 레이저 빔(334)이 통과되는 투명창과 같은 제2 창(322)이 마련된다. 선택적으로, 제1 노즐(220)은 제1 창(222)을 제외한 외벽(224) 및/또는 내벽에 제1 레이저 빔(234)을 차폐할 수 있는 물질, 예를 들어 실리콘 고무와 같은 중합체 매트릭스 내에 미립 흑연이 분산된 물질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 마찬가지로 제2 노즐(320)은 제3 창(322)을 제외한 외벽(324) 및/또는 내벽에 제2 레이저 빔(334)을 차폐할 수 있는 물질, 예를 들어 실리콘 고무와 같은 중합체 매트릭스 내에 미립 흑연이 분산된 물질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
척(250)은 기판(210)을 지지한다. 기판(210)의 전면(210f)과 후면(210b)에 세정액이 제공되어야 하므로 척(250)은 기판(210)의 에지(210e)를 지지하는 형태로 구현될 수 있다. 척(250)은 주지된 바와 같은 모터나 실린더 등과 같은 구동기와 조합되어 기판(210)을 회전시키거나 좌우 방향(A) 및 상하 방향(B)으로 위치 변경시키도록 동작 가능하게 설계될 수 있다. 본 다른 실시예의 기판 세정 장치(200)에 있어서도 도 2 내지 도 5에 도시된 센서(160), 레이저 빔 차폐기(170), 송풍기(180), 흡입기(190) 또는 이들의 조합이 더 포함될 수 있다.
상기와 같이 구성된 기판 세정 장치(200)를 이용한 기판 세정 방법은 이미 상술한 바와 같이, 레이저 빔 발생기(230)에서 레이저 빔(232)이 발생된다. 레이저 빔(232)은 분광기(300)에 의해 레이저 빔(232)은 제1 및 제2 레이저 빔(234,334)으로 분리되어 각각 제1 및 제2 노즐(220,320)에 조사된다. 제1 및 제2 레이저 빔(234,334)의 조사에 의해 제1 및 제2 노즐(220,320) 내부에서 레이저 충격파가 발생되어 세정액에 인가된다. 레이저 충격파가 인가된 세정액은 기판(210)의 전면(210f) 및 후면(210b) 각각으로 제공되어 세정 영역(210a)으로부터 파티클이 화학적 및 물리적 반응에 의해 제거된다. 이후에 기판(210)을 린스하고 건조한다. 세정 공정시 기판(210)은 위치 변경되고, 제1 및 제2 노즐(220,320) 주위로 에어 등이 제공되거나 세정액이 흡입될 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 세정액에 레이저 충격파를 인가하여 화학적 및 물리적 힘을 이용하여 기판으로부터 파티클을 제거한다. 세정액에 레이저 충격파를 인가하므로 레이저 충격파에 의한 미세패턴의 손상을 방지할 수 있고 약한 세정력을 가지는 식각량이 작은 화학액을 세정액으로 채택할 수 있어 세정액 선택의 폭이 커지는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 기판을 지지하는 척과;
    상기 기판에 레이저 충격파가 인가된 세정액을 제공하는 노즐과;
    상기 레이저 충격파를 유도하는 레이저 빔을 발생시켜 상기 노즐로 조사하는 레이저 빔 발생기와;
    상기 레이저 빔 발생기로부터 상기 노즐까지의 상기 레이저 빔의 경로를 제어하는 광학기구를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 기판의 전면으로 상기 세정액을 제공하는 제1 노즐과 상기 기판의 후면으로 상기 세정액을 제공하는 제2 노즐을 포함하고, 상기 광학기구는 상기 레이저 빔을 상기 제1 노즐로 조사되는 제1 레이저 빔과 상기 제2 노즐로 조사되는 제2 레이저 빔으로 분리시키는 분광기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 레이저 빔이 투과되는 창을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 레이저 빔을 차폐시키는 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노즐을 상기 레이저 빔으로부터 차폐시키는 차폐막을 구비한 레이저 빔 차폐기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판과 상기 노즐과의 간격을 검출하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 간격은 1 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(㎜) 범위 내인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노즐 주위로 에어나 불활성 가스 또는 질소를 제공하는 송풍기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판으로 제공된 세정액을 흡입하는 흡입기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 흡입기는, 상기 세정액을 배출시키는 배출관과; 상기 세정액을 순환시키는 순환관과; 상기 세정액을 상기 배출관 또는 상기 순환관으로의 흐름을 제어하는 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 노즐은 고정되고 상기 척은 위치 변경 가능한 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  12. 레이저 빔 발생기로부터 레이저 빔을 발생시키는 단계와;
    상기 레이저 빔을 세정액을 분사하는 노즐로 조사하여 상기 노즐 내부에서 상기 레이저 빔에 의해 발생된 레이저 충격파를 상기 세정액에 인가하는 단계와;
    상기 레이저 충격파가 인가된 세정액을 상기 노즐로부터 상기 기판으로 제공하는 단계와;
    상기 기판을 건조하는 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 기판의 전면 및 후면 각각으로 상기 세정액을 별개로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 노즐과 상기 기판과의 간격을 1 마이크로미터(㎛) 내지 10 밀리미터(㎜) 범위 내로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 노즐 주위로 불활성 가스 또는 에어 또는 질소를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 기판에 제공된 세정액을 흡입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 세정액을 상기 기판으로 제공하는 단계는 상기 노즐은 고정시키고 상기 기판을 위치 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
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