KR20090005837A - 레이저 세정장치 - Google Patents

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KR20090005837A
KR20090005837A KR1020070069203A KR20070069203A KR20090005837A KR 20090005837 A KR20090005837 A KR 20090005837A KR 1020070069203 A KR1020070069203 A KR 1020070069203A KR 20070069203 A KR20070069203 A KR 20070069203A KR 20090005837 A KR20090005837 A KR 20090005837A
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이세원
구교욱
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 레이저 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세정력을 증가시키는 레이저 세정장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치는 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 세정챔버, 세정챔버 내의 기판 위의 공간에 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부 및 레이저 빔이 조사되는 공간에 가스를 분사하는 가스 공급부를 포함한다.
레이저, 세정장치, 반응가스

Description

레이저 세정장치{Cleaning device using a laser}
본 발명은 레이저 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세정력을 증가시키는 레이저 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼, 평판 디스플레이, 포토 마스크용 글라스 등에 사용되는 기판은 일련의 처리라인을 거치면서 에칭, 스트립, 린스 등의 과정을 거친 후 세정을 하게 된다.
기존의 기판(Wafer; W)의 세정 방법으로는 화학적 용매를 이용하는 습식 세정 방법, 용매 없이 가스 또는 자외선 등을 이용하는 건식 세정 방법이 있다. 습식 세정 방법으로는 황산, 염산, 암모니아, 과산화 수소, 불화수소 등이 물과 혼합되어 사용되며 이러한 습식 세정은 화학약품 사용에 따른 환경 오염, 느린 작업 속도 및 복잡한 작업환경 등의 문제점이 있었다.
건식 세정 방법으로는 레이저 또는 자외선 빔을 표면에 직접 조사하여 세정하는 방법(레이저 세정 방법 또는 자외선 세정 방법), 플라즈마를 발생시켜 활성 라디칼을 이용하여 오염물질을 제거하는 플라즈마 세정 방법 및 이산화탄소 스노우를 분사하여 기판 표면을 세정하는 이산화탄소 스노우 세정 방법이 있다.
레이저 세정 방법으로는 레이저 빔을 생성하여 조사하는 레이저 발생부를 구비한 레이저 세정 장치를 이용한다. 레이저 세정 장치는 레이저 발생부에 의하여 충격파 레이저를 생성하여 기판 상의 공기 또는 세정챔버 내의 가스를 활성화 시켜 기판 상의 오염 물질을 제거하는 장치이다.
이러한 레이저 세정장치는 기판 상의 유기물이 증착되어 있는 경우에는 유기물과 기판 사이의 결합력이 상대적으로 강하여 유기물 제거를 용이하게 할 수 없다. 이와 함께, 기판의 오염 물질을 제거하는 세정력을 높이기 위하여 레이저 빔의 세기를 증가시키면 이로 인하여 기판이 손상될 수 있다.
따라서, 소정의 레이저 빔의 세기에서 세정력을 높일 수 있는 레이저 세정장치가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 세정력을 높이는 레이저 세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 함께, 무기물 입자뿐만 아니라 유기물 입자 등의 다양한 종류의 입자를 제거하는 레이저 세정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치는 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 세정챔버; 상기 세정챔버 내의 기판 위의 공간에 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부; 및 상기 레이저 빔이 조사되는 공간에 가스를 분사하는 가스 공급부를 포함한다.
기타 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.
본 발명에 따를 경우, 반응 가스를 공급함으로써 세정력을 높일 수 있으며, 레이저 빔의 세기를 높이지 아니하더라도 반응 가스의 공급에 의하여 세정력을 높일 수 있다.
이와 함께, 무기물 입자뿐만 아니라 유기물 입자 등의 다양한 종류의 입자를 제거할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치의 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치는 세정챔버(110), 레이저 발생부(120), 기판 장착부(140), 가스 공급부(130), 기판 이동부(150) 및 배기부(미도시됨)를 포함할 수 있다.
세정챔버(110)는 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 역할을 한다. 세정 챔버(110)에는 기판이 장착되는 기판 장착부(140), 가스가 공급되는 가스 공급부(130) 등이 위치할 수 있다. 세정챔버(110)는 세정 후에 오염 물질을 배출하기 위하여 흡입 수단 또는 일정한 배기 유동을 형성하는 배기 수단을 포함할 수 있다. 세정챔버(110)는 상기 흡입 수단 또는 배기 수단에 의하여 챔버 내의 오염 물질의 배출을 용이하게 하기 위하여 세정챔버 상부에 타공된 홀(165)을 가지는 타공 커버(155)를 포함할 수 있다.
레이저 발생부(120)는 레이저 빔을 발생시키는 역할을 한다. 레이저 빔은 펄스(Pulse) 타입으로 조사되어 상기 레이즈 빔에 의하여 조사되는 부분에 충격파를 발생시킬 수 있다. 펄스 타입으로 조사된 레이저 빔에 의한 공기의 절연파괴(breakdown) 효과를 이용하여 생성된 충격파가 기판 상에 잔류하는 오염 물질을 제거할 수 있다.
레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생부는 엑시머(Excimer) 레이저, 펄스형 기체 레이저, 고출력 다이오드 레이저, 펄스형 고상레어저(Er:YAG 등), Nd:YAG 레이저, 구리 증기 레이저 등을 포함할 수 있다.
레이저 발생부(120)는 세정공정이 수행되는 세정챔버(110)의 외부에 위치할 수 있다. 레이저 발생부(120)를 세정챔버의 외부에 위치시킴으로써 레이저 발생부(120)의 오염을 방지하고, 유지 및 보수를 간편하게 할 수 있다.
레이저 발생부(120)는 레이저 빔을 한 지점으로 모으거나 레이저 빔의 방향을 미세하게 조정하기 위하여 옵틱컬 렌즈(Optical lens; 125)를 포함할 수 있다. 옵틱컬 렌즈(125)는 레이저 발생부에 의해 생성된 레이저 빔이 통과하는 통로에 위 치하며, 세정챔버(110)의 측면에 위치할 수도 있다.
가스 공급부(130)는 레이저 빔이 조사되는 부분에 가스를 공급하는 역할을 한다. 공급되는 가스는 기판 상에 제거해야 할 물질과 반응을 일으킬 수 있는 반응 가스를 공급할 수 있다. 기판 상에 제거해야 할 물질은 무기 입자뿐만 아니라 유기 입자를 포함한다. 가스 공급부(130)는 세정해야 할 물질을 선택적으로 제거하기 위하여 각각 다른 반응 가스를 공급할 수 있다.
기판 장착부(140)는 세정챔버 하부에 위치하며 기판을 세정 공정 동안 기판 장착부에 고정시키는 기계적 또는 전자적 고정부를 포함할 수 있다. 기판 장착부는 바람직하게는 유전분극현상으로 발생되는 정전기력을 제어하여 기판을 유전체 표면에 흡착 또는 이탈시키는 기능을 수행하는 정전척(Electrostatic Chuck)으로 구성될 수 있다. 다만, 이와 동등하게 기능을 수행하는 기계적 클램프(Mechanical Clamp), 진공 척(Vacuum Chuck) 등도 사용될 수 있다.
기판 이동부(150)는 기판 장착부(140) 또는 기판 장착부에 장착된 기판을 이동시키는 역할을 한다. 기판 이동부(150)는 기판을 균일하게 세정 하기 위하여 기판 장착부(140)를 일정한 궤적으로 이동시킬 수 있다. 기판 이동부(150)는 기판 장착부 또는 기판을 이동시키는 동력원을 제공하는 구동부(미도시됨)와 구동부에 의하여 기판 장착부를 이동시키는 궤적부(미도시됨)를 포함할 수 있다. 궤적부는 일정한 경로를 인도하는 레일, 체인, 리니어 모션(Linear motion; LM) 가이드 등을 포함할 수 있다.
배기부(미도시됨)는 세정챔버 내의 제거된 물질을 세정챔버 외부로 배기시키 는 역할을 한다. 배기부는 소정의 압력으로 세정챔버 내의 가스를 흡입시키는 흡입 수단 또는 소정의 압력의 가스를 분사하여 세정챔버 내의 물질을 배기구(168)로 배출할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치에 의하여 세정하는 메커니즘을 개략적으로 보여준다.
먼저 레이저 발생부(120)에 의하여 레이저 빔을 생성한다. 도 3에서 도시하는 바와 같이, 생성된 레이저 빔은 일정한 경로를 통하여 기판 상의 세정하려는 위치로 조사된다. 이러한 레이저 빔은 옵틱컬 렌즈(125)를 통과하면서 집광되어 세정하려는 기판 상의 지점의 상부 공간에서 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
레이저 빔에 의해 생성되는 에너지가 임계값 이상을 가질 때 대기중의 입자들이 이온화하여 플라즈마를 생성시킬 수 있다. 발생된 플라즈마에 의하여 충격파가 사방으로 전파된다. 전파된 충격파에 의하여 기판 상의 오염 물질을 제거할 수 있다.
이와 함께, 도 3를 참조하면 레이저 빔에 의해 조사되는 영역에 가스 공급부(130)에 의하여 반응 가스를 공급할 수 있다. 반응 가스는 기판 상에 제거된 물질과 반응하여 반응물을 형성할 수 있다. 기판 상에 제거하려는 물질에 따라 선택적으로 반응할 수 있도록 반응 가스를 달리 할 수 있다.
레이저 빔이 반응 가스가 공급된 영역에 조사됨으로써 반응 가스에 에너지를 주입하여 반응 가스를 활성화 시킬 수 있다. 반응 가스의 입자들은 레이저 빔에 의하여 이온화되어 플라즈마가 생성될 수 있다. 반응 가스가 공급되지 아니하는 경우에는 세정챔버 내의 대기 입자들이 플라즈마를 형성하지만, 반응 가스가 공급되는 경우에는 반응 가스 입자들이 플라즈마를 형성한다.
따라서 레이저 빔이 조사되는 영역에 반응 가스의 농도가 높기 때문에 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있다. 고밀도의 플라즈마 생성은 더 큰 충격파를 생성하여 기판 상의 물질을 제거하는 세정력을 높일 수 있다.
이와 함께, 세정력을 높이기 위하여 레이저 빔의 세기를 높이는 데에는 한계가 있지만, 소정의 세기를 가지는 레이저 빔을 반응 가스가 공급된 영역에 조사하면 상대적으로 고밀도의 플라즈마를 생성하여 더 큰 충격파를 생성할 수 있다. 그리하여 레이저 빔의 세기를 높이지 아니하더라도 반응 가스의 공급에 의하여 세정력을 높일 수 있다.
이와 함께, 공급되는 반응 가스의 종류를 달리하면 기판에서 제거해야 될 유기물 입자들을 선택적으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 유기물 입자들에 대하여 수소 가스(H2)를 공급함으로써 유기물 입자와 수소 가스와의 반응을 일으키며, 이와 함께 레이저 빔에 의하여 상기 수소 가스를 활성화 시킬 수 있다. 또는 레이저 빔에 의해 유기물 입자를 제거하면서 수소 가스를 분사함으로써 유기물 입자와의 반응을 활성화 시켜 기판 상의 유기물 입자 제거를 더 효과적으로 할 수 있다.
이러한 유기물 입자들은 기판에 상대적으로 강하게 결합되어 있어므로 이러 한 유기물을 제거하기 위하여는 세정력이 높아질수록 세정 효과가 커진다. 따라서, 반응 가스를 공급함으로써 금속 등의 무기물 입자뿐만 아니라 유기물 입자도 용이하게 제거할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 세정장치에서 복수의 공급관을 구비한 가스 공급부를 보여준다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 세정장치는 세정챔버(110), 레이저 발생부(120), 기판 장착부(140), 가스 공급부(130), 기판 이동부(150) 및 배기부(미도시됨)를 포함하며, 이러한 구성요소는 전술한 실시예에 동일하므로 생략하기로 한다.
다만, 도 4에서 도시하는 바와 같이 가스 공급부는 복수의 공급관(132)을 포함할 수 있다. 복수의 공급관(132)은 각각 다른 가스 저장부에 연결되어 각각 다른 가스를 공급할 수 있다.
복수의 공급관(132)에 의하여 복수의 가스를 동시에 공급함으로써 기판 상의 복수의 물질을 한꺼번에 세정할 수도 있다. 또는 기판 상에 제거하려는 물질에 따라 선택적으로 반응할 수 있는 각각의 공급관(132)을 통하여 가스를 공급할 수 있다.
이와 같이, 복수의 공급관(132)을 통하여 각기 다른 가스를 공급함으로써 기판 상에 세정하려는 물질에 따라 선택적으로 대응할 수 있으며, 기판 상의 다수의 물질을 제거하기 위하여 복수의 가스를 공급할 수 있으므로 전체적인 세정력을 높일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 세정장치에 의하여 세정하는 메커니즘을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 세정장치에서 복수의 공급관을 구비한 가스 공급부를 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
110: 세정챔버 120: 레이저 발생부
130: 가스 공급부 140: 기판 장착부
150: 기판 이동부

Claims (8)

  1. 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 세정챔버;
    상기 세정챔버 내의 기판 위의 공간에 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생부; 및
    상기 레이저 빔이 조사되는 공간에 가스를 분사하는 가스 공급부를 포함하는, 레이저 세정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 공급부에 의해 공급되는 가스는 기판상의 물질과 반응을 일으키는 반응 가스인, 레이저 세정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 기판 상에 제거하려는 물질에 따라 다른 가스를 공급하는, 레이저 세정장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 서로 다른 가스를 공급하기 위하여 각각의 공급관을 포함하는, 레이저 세정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 발생부는 세정챔버 바깥에서 레이저 빔을 조사하는, 레이저 세정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 발생부는 레이저를 집광시키는 광학 렌즈를 포함하는, 레이저 세정장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 세정챔버는 상기 세정챔버 상부에 타공 커버를 포함하며,
    상기 세정챔버는 상기 타공 커버를 통하여 하향식 기류를 형성하여 상기 세정챔버내의 물질을 배기하는, 레이저 세정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    기판 장착부에 부착되어 있는 기판을 이동시키기 위하여 기판 장착부를 이동시키는 기판 이동부를 포함하는, 레이저 세정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8834634B2 (en) 2010-05-28 2014-09-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Laser cleaning device for electrode tab of battery and laser cleaning method using the same
KR102455713B1 (ko) * 2022-05-06 2022-10-19 디에이치 주식회사 건식 레이저 세정시스템

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