KR20200029244A - 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치 - Google Patents

나노 버블을 이용한 기판 세정 장치 Download PDF

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Abstract

개시되는 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치가 척 부재와, 세정액 공급 부재와, 나노 버블 발생 부재를 포함하고, 상기 나노 버블 발생 부재에서 발생된 나노 버블이 세정액에 혼합된 상태로 상기 척 부재에 올려진 기판에 세정을 위해 분사됨으로써, 상기 기판에 대한 세정 효율이 향상될 수 있는 장점이 있다.

Description

나노 버블을 이용한 기판 세정 장치{Wafer cleaning apparatus using nanobubble}
본 발명은 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 산업이 1950년대 이후로 급속도로 발전해 오면서 현재의 반도체 소자는 초고집적화되고 있는데, 이러한 반도체 소자의 초고집적화로 제조 공정 수는 증가됨에 따라 각 공정을 수행할 때마다 각 공정에서 발생되는 파티클, 금속 오염물, 자연 산화막 등의 오염물을 제거시켜 세정 공정의 중요성이 부각되고 있다.
이는 반도체의 기본이 되는 반도체 웨이퍼의 제조 시에도 동일하게 적용되는데, 이러한 반도체 웨이퍼에 대한 세정 공정을 수행할 수 있는 것이 기판 세정 장치이고, 이러한 기판 세정 장치의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것들이다.
그러나, 종래의 기판 세정 장치에서는, 상기 기판의 세정을 위해 상기 기판의 표면에 단순히 세정액을 분사시키기만 함으로 인해, 상기 기판을 세정하기 위한 시간이 많이 소요되고, 그에 따라 작업 효율이 떨어지는 문제가 있었다.
등록특허 제 10-0413067호, 등록일자: 20031215, 발명의 명칭 : 반도체 제조 장비의 웨이퍼 세정 장비 등록특허 제 10-0625307호, 등록일자: 20060911, 발명의 명칭 : 명칭: 반도체 웨이퍼 세정 장치
본 발명은 기판에 대한 세정 효율이 향상될 수 있는 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치는 세정 대상인 기판(wafer)이 올려지는 척 부재; 상기 척 부재에 올려진 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 세정액 공급 부재; 및 상기 세정액 공급 부재에 의해 분사되는 상기 세정액에 혼합될 나노 버블(nanobubble)을 발생시키는 나노 버블 발생 부재;를 포함하고,
상기 나노 버블 발생 부재에서 발생된 상기 나노버블이 상기 세정액에 혼합된 상태로 상기 척 부재에 올려진 상기 기판에 세정을 위해 분사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치에 의하면, 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치가 척 부재와, 세정액 공급 부재와, 나노 버블 발생 부재를 포함하고, 상기 나노 버블 발생 부재에서 발생된 나노 버블이 세정액에 혼합된 상태로 상기 척 부재에 올려진 기판에 세정을 위해 분사됨으로써, 상기 기판에 대한 세정 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 보이는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 구성하는 나노 버블 발생 부재의 내부 구성을 보이는 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 구성하는 나노 버블 발생 부재의 내부 구성을 보이는 정면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 보이는 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 구성하는 나노 버블 발생 부재의 일부를 확대한 단면도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 보이는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 구성하는 나노 버블 발생 부재의 내부 구성을 보이는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 구성하는 나노 버블 발생 부재의 내부 구성을 보이는 정면도이다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치(100)는 척 부재(120)와, 세정액 공급 부재(180)와, 나노 버블 발생 부재(190)를 포함하고, 상기 나노 버블 발생 부재(190)에서 발생된 나노 버블(N)이 세정액에 혼합된 상태로 상기 척 부재(120)에 올려진 기판(10)에 세정을 위해 분사되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치(100)는 바울(150)과, 척 핀(130, 140)과, 바울 승강 부재(170)와, 척 회전 부재(125)를 더 포함할 수 있다.
도면 번호 110은 상기 척 부재(120), 상기 세정액 공급 부재(180), 상기 바울(150), 상기 바울 승강 부재(170) 및 상기 척 회전 부재(125)가 내부에 배치되고 외부에 대해 격리되는 챔버이고, 도면 번호 101은 상기 기판 처리 장치(100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있는 제어 부재이다.
상기 척 부재(120)는 세정 대상인 상기 기판(10)이 올려질 수 있는 것으로, 원형 플레이트 형태로 형성되고, 그 내부에 히터 등이 내장된 것이다.
상기 척 회전 부재(125)는 상기 척 부재(120)를 회전시켜줄 수 있는 것으로, 상기 척 부재(120)의 하부와 연결되는 척 회전 축(126)과, 상기 척 회전 축(126)을 회전시켜줄 수 있는 전기 모터 등의 척 회전 수단(127)을 포함한다.
상기 척 부재에 올려진 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 세정액 공급 부재; 및
상기 세정액 공급 부재(180)는 상기 척 부재(120)에 올려진 상기 기판(10)을 향해 세정액을 공급해주는 것으로, 세정액 등의 상기 세정액을 상기 척 부재(120) 쪽으로 공급하는 세정액 공급관(181)과, 상기 세정액 공급관(181)을 통해 공급된 상기 세정액을 상기 척 부재(120) 상의 상기 기판(10) 상에 분사하는 분사 노즐(182)과, 상기 세정액 공급관(181)과 연결되는 공급관 회전 축(183)과, 상기 공급관 회전 축(183)을 일정 각도 범위 내에서 회전시켜줄 수 있는 전기 모터 등의 공급관 회전 수단(184)을 포함한다.
상기 바울(150)은 상기 세정액 공급 부재(180)에서 상기 척 부재(120) 상의 상기 기판(10)으로 공급되었다가 상기 기판(10)으로부터 이탈되는 세정액을 수용하는 것으로, 상기 척 부재(120)로부터 상대적으로 가장 외곽에 배치되는 제 1 바울(151)과, 상기 척 부재(120)로부터 상대적으로 가장 내곽에 배치되는 제 3 바울(157)과, 상기 제 1 바울(151)과 상기 제 3 바울(157) 사이에 배치되는 제 2 바울(154)을 포함한다.
상기 제 1 바울(151)은 그 상부가 개방된 원형 실린더 형태로 형성되는 제 1 바울 몸체(152)와, 상기 제 1 바울 몸체(152)의 상단으로부터 그 상측으로 갈수록 점진적으로 상기 척 부재(120) 쪽으로 향하여 좁아지도록 그 상부가 개방된 고깔 형태로 형성되는 제 1 바울 입사체(153)를 포함한다.
상기 제 3 바울(157)은 그 상부가 개방된 원형 실린더 형태로 형성되는 제 3 바울 몸체(158)와, 상기 제 3 바울 몸체(158)의 상단으로부터 그 상측으로 갈수록 점진적으로 상기 척 부재(120) 쪽으로 향하여 좁아지도록 그 상부가 개방된 고깔 형태로 형성되는 제 3 바울 입사체(159)를 포함한다.
상기 제 2 바울(154)은 그 상부가 개방된 원형 실린더 형태로 형성되는 제 2 바울 몸체(155)와, 상기 제 2 바울 몸체(155)의 상단으로부터 그 상측으로 갈수록 점진적으로 상기 척 부재(120) 쪽으로 향하여 좁아지도록 그 상부가 개방된 고깔 형태로 형성되는 제 2 바울 입사체(156)를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 바울 몸체(152), 상기 제 2 바울 몸체(155) 및 상기 제 3 바울 몸체(158)는 그 상부가 개방된 원형 실린더 형태로 형성되는 바울 몸체로 정의되고, 상기 제 1 바울 입사체(153), 상기 제 2 바울 입사체(156) 및 상기 제 3 바울 입사체(159)는 상기 바울 몸체의 상단으로부터 그 상측으로 갈수록 점진적으로 상기 척 부재(120) 쪽으로 향하여 좁아지도록 그 상부가 개방된 고깔 형태로 형성되는 바울 입사체로 정의된다.
상기 제 1 바울 몸체(152)와 상기 제 3 바울 몸체(158) 사이에 각각 간격을 두고 상기 제 2 바울 몸체(155)가 위치되고, 상기 제 1 바울 입사체(153)와 상기 제 3 바울 입사체(159) 사이에 각각 간격을 두고 상기 제 2 바울 입사체(156)가 위치된다. 그러면, 상기 척 부재(120) 상의 상기 기판(10)이 상기 제 1 바울 입사체(153)와 상기 제 2 바울 입사체(156) 사이의 입구 높이에 배치된 상태에서 상기 척 회전 부재(125)에 의해 상기 척 부재(120)가 회전되면, 상기 세정액 중 제 1 액이 상기 제 1 바울 입사체(153)와 상기 제 2 바울 입사체(156) 사이의 입구를 통해 유입되어 상기 제 1 바울 몸체(152) 내부에 수용되고, 상기 바울(150)이 상기 바울 승강 부재(170)에 의해 상승되면서, 상기 척 부재(120) 상의 상기 기판(10)이 상기 제 2 바울 입사체(156)와 상기 제 3 바울 입사체(159) 사이의 입구 높이에 배치된 상태에서 상기 척 회전 부재(125)에 의해 상기 척 부재(120)가 회전되면, 상기 세정액 중 제 2 액이 상기 제 2 바울 입사체(156)와 상기 제 3 바울 입사체(159) 사이의 입구를 통해 유입되어 상기 제 2 바울 몸체(155) 내부에 수용되고, 상기 바울(150)이 상기 바울 승강 부재(170)에 의해 다시 상승되면서, 상기 척 부재(120) 상의 상기 기판(10)이 상기 제 3 바울 입사체(159) 하측의 입구 높이에 배치된 상태에서 상기 척 회전 부재(125)에 의해 상기 척 부재(120)가 회전되면, 상기 세정액 중 제 3 액이 상기 제 3 바울 입사체(159) 하측의 입구를 통해 유입되어 상기 제 3 바울 몸체(158) 내부에 수용된다.
도면 번호 160, 161 및 162는 상기 제 1 바울 몸체(152), 상기 제 2 바울 몸체(155) 및 상기 제 3 바울 몸체(158)의 바닥에 각각 형성되어, 상기 제 1 바울 몸체(152), 상기 제 2 바울 몸체(155) 및 상기 제 3 바울 몸체(158)에 각각 수용된 액을 외부로 유출시키는 제 1 배출관, 제 2 배출관 및 제 3 배출관이다.
상기 바울 승강 부재(170)는 상기 바울(150)을 승강시킬 수 있는 것으로, 상기 제 1 바울(151)에 연결된 바울 연결체(171)와, 상기 바울 연결체(171)에서 굽혀진 형태로 연장되되 상기 제 1 바울(151)과 평행하게 형성되는 바울 승강 축(172)과, 상기 바울 승강 축(172)을 승강시킬 수 있는 유공압 실린더 등의 바울 승강 수단(173)을 포함한다.
상기 척 핀(130, 140)은 상기 척 부재(120)에서 일정 높이로 돌출되어 상기 척 부재(120)에 올려진 상기 기판(10)을 지지해주되, 상기 기판(10)의 정전기 제거를 위해 전도성을 가지도록 탄소나노튜브(CNT)가 혼합되어 성형된 것이다.
상세히, 상기 척 핀(130, 140)은 상기 탄소나노튜브와 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이 혼합 성형되어 이루어진다.
상기와 같이 구성되면, 상기 척 핀(130, 140)이 상기 기판(10)의 정전기 제거를 위해 전도성을 가지고, 그 저항값이 10＾3Ω 이하가 되도록 이루어질 수 있다.
상기 척 핀(130, 140)이 상기 탄소나노튜브와 상기 폴리에테르에테르케톤의 혼합물이 사출 성형되어 제조된다. 그러면, 상기 척 핀(130, 140)의 균일도가 향상될 수 있다.
상기 척 핀(130, 140)은 서포트 핀 부재(130)와, 외곽 척 핀 부재(140)를 포함한다.
상기 서포트 핀 부재(130)는 상기 기판(10)의 저면에서 상기 기판(10)을 받쳐주는 것이다.
상기 외곽 척 핀 부재(140)는 상기 척 부재(120)의 회전 시에 상기 기판(10)이 상기 척 부재(120)로부터의 임의 이탈이 방지되도록, 상기 기판(10)의 측면에서 상기 기판(10)을 지지해주는 것이다.
상기 서포트 핀 부재(130)와 상기 외곽 척 핀 부재(140)가 상기 탄소나노튜브와 상기 폴리에테르에테르케톤의 혼합물이 각각 사출 성형되어 각각 일체로 제조될 수 있다.
상기 서포트 핀 부재(130)와 상기 외곽 척 핀 부재(140)는 상기 척 부재(120) 상에 복수 개가 배열되고, 상기 서포트 핀 부재(130)가 상기 외곽 척 핀 부재(140)에 비해 상대적으로 상기 척 부재(120)이 중심 쪽으로 편심된 위치에 배치된다.
본 실시예에서, 상기 나노 버블 발생 부재(190)는 상기 세정액 공급 부재(180)에 의해 분사되는 상기 세정액에 혼합될 나노 버블(nanobubble)을 발생시키는 것이다.
여기서, 나노 버블은 육안으로는 확인이 불가능한 직경 1마이크로미터(um)이하의 초미세기포로서, 상온, 상압의 개방 조건에서 안정성을 유지함에 따라 일반 기포와 순수 물들의 수중에서 급속으로 상승되지 않고, 안정성을 유지하면서 순수 물 속에 체류될 수 있는 것이다.
상기 나노 버블 발생 부재(190)는 상기 세정액 공급관(181) 중 상기 챔버(110)의 내부에 위치된 부분에 배치되어, 상기 나노 버블 발생 부재(190)에서 상기 나노 버블이 발생됨과 동시에, 상기와 같이 발생된 상기 나노 버블이 상기 세정액 공급관(181)을 통해 유동되는 상기 세정액에 혼합되고, 그러한 상태로 상기 척 부재(120) 상에 올려진 상기 기판(10)으로 분사된다.
상세히, 상기 나노 버블 발생 부재(190)는 나노 버블 하우징(191)과, 다공체(192)와, 메시체(193)와, 나노 버블 배출홀 형성체(194)를 포함한다.
상기 나노 버블 하우징(191)은 그 내부에 구성 요소들, 즉 상기 다공체(192), 상기 메시체(193) 등이 설치되는 것이다.
상기 다공체(192)는 상기 나노 버블 하우징(191) 내부에 서로 이격되도록 복수 개가 설치되는 것으로, 상기 다공체(192)의 각 내부에는 복수 개의 홀(hole)들이 형성된다.
상기 각 다공체(192) 중 상기 세정액 공급관(181)에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 초입에 위치된 것에 형성된 홀에 비해 상기 각 다공체(192) 중 상기 세정액 공급관(181)에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 말단 측에 위치된 것에 형성된 홀이 상대적으로 더 작게 형성된다.
상기 메시체(193)는 상기 나노 버블 하우징(191) 내부에 복수 개가 설치되되, 상기 각 다공체(192)와 교대로 설치된다. 즉, 상기 세정액 공급관(181)에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로, 상기 각 다공체(192) 중 하나, 상기 각 메시체(193) 중 하나, 상기 각 다공체(192) 중 다른 하나, 상기 각 메시체(193) 중 다른 하나, 이런 구조로 설치된다.
상기 각 메시체(193)의 내부는 메시(mesh) 형태로 형성된다.
상기 각 메시체(193) 중 상기 세정액 공급관(181)에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 초입에 위치된 것에 형성된 메시의 그물코 홀에 비해 상기 각 메시체(193) 중 상기 세정액 공급관(181)에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 말단 측에 위치된 것에 형성된 메시의 그물코 홀이 상대적으로 더 작게 형성된다.
상기 나노 버블 배출홀 형성체(194)는 상기 나노 버블 하우징(191)의 말단부에 형성되고, 상기 세정액 공급관(181)에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 상기 나노 버블 하우징(191)의 말단 쪽으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 테이퍼진 형태로 형성되고, 그 테이퍼진 첨두 부분에 상기 세정액의 출구가 형성된 것이다.
상기와 같이 형성되면, 상기 세정액 공급관(181)을 통해 공급된 상기 세정액이 상기 각 메시체(193) 및 상기 다공체(192)를 순차적으로 경유된 다음 상기 나노 버블 배출홀 형성체(194)를 통과하는 과정에서, 상기 세정액 내부에 상기 나노 버블이 다량 발생되어 상기 나노 버블이 상기 세정액과 혼합된 상태로 토출될 수 있게 된다.
본 실시예에서는 복수 개의 상기 다공체(192)가 일정 간격 이격되어 각각 설치되고, 그 이격된 공간에 복수 개의 상기 메시체(193)가 각각 설치되는 것으로 제안하여 설명하나, 이는 단지 하나의 예시일 뿐, 복수 개의 상기 다공체(192)가 설치된 전단 또는 후단에 복수 개의 상기 메시체(193)가 설치될 수도 있다.
도면 번호 188은 상기 세정액 공급관(181) 중 상기 나노 버블 발생 부재(190)의 전단에 연결되는 밀도 가변용 가스 공급 부재이다.
상세히, 상기 밀도 가변용 가스 공급 부재(188)는 내부가 빈 관 형태로 형성되어 외부에 설치된 가스 공급기(미도시)에서 상기 세정액 공급관(181)까지 연결되는 것이고, 상기 밀도 가변용 가스 공급 부재(188)에서 공급되는 상기 밀도 가변용 가스는 에어(Air), 질소(N2), 산소(O2), 오존(O3), 수소(H2) 등이 될 수 있다.
상기 밀도 가변용 가스는 상기 에어, 질소, 산소, 오존, 수소 중 하나가 적용될 수도 있고, 상기 기판(10)의 세정 방법 등에 따라서 상기 에어, 질소, 산소, 오존, 수소 중 복수 개가 적용될 수도 있다.
상기 밀도 가변용 가스 공급 부재(188)를 통해 공급되는 상기 밀도 가변용 가스의 유량이 가변되면, 상기 세정액 및 상기 밀도 가변용 가스의 혼합율도 가변되고, 그에 따라, 상기 세정액에서 발생되는 상기 나노 버블의 발생량도 가변된다.
상기와 같이, 상기 나노 버블 혼합액에 대한 상기 나노 버블의 밀도를 가변시키게 되면, 상기 기판의 크기 등에 따라 다양한 세정 방법을 진행할 수 있게 됨으로써, 상기 기판의 세정 효율을 상승시킬 수 있게 된다.
상기 밀도 가변용 가스 공급 부재(188)에서 공급되는 상기 밀도 가변용 가스의 유량 및 압력은 상기 밀도 가변용 가스 공급 부재(188)에 결합되는 유량계(flowmeter) 및 압력계(regulator)에 의해 제어된다.
상기 유량계 및 상기 압력계의 구성 및 작동 원리는 일반적인 것이므로 본 실시예에서 상기 유량계 및 상기 압력계의 상세 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 상기 세정액에 상기 밀도 가변용 가스가 혼합된 상태에서 상기 나노 버블이 혼합되는 것으로 설명하였으나, 이는 단지 하나의 예시일 뿐, 상기 세정액에 상기 밀도 가변용 가스가 혼합되지 아니한 상태, 즉 상기 세정액 그 자체에 상기 나노 버블이 혼합될 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.
상기 척 부재(120)의 상기 척 핀(130, 140)에 상기 기판(10)이 지지되고 고정된 상태에서, 상기 척 회전 부재(125)가 작동되면, 상기 척 부재(120)와 상기 기판(10)이 회전하게 된다.
이러한 상태에서 상기 세정액 공급 부재(180)가 상기 세정액을 상기 기판(10) 상에 공급하면, 상기 세정액이 상기 기판(10) 상에서 스퍼터링되면서 상기 기판(10)에 대한 세정이 이루어지게 된다.
이 때, 상기 나노 버블 발생 부재(190)에서 발생된 상기 나노 버블(N)이 세정액에 혼합된 상태로 상기 척 부재(120)에 올려진 상기 기판(10)에 세정을 위해 분사된다.
상기 기판(10)에 대한 세정을 완료한 상기 세정액은 상기 바울(150)의 해당 바울에 환수된다.
상기와 같이, 상기 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치(100)가 상기 척 부재(120)와, 상기 세정액 공급 부재(180)와, 상기 나노 버블 발생 부재(190)를 포함하고, 상기 나노 버블 발생 부재(190)에서 발생된 상기 나노 버블(N)이 상기 세정액에 혼합된 상태로 상기 척 부재(120)에 올려진 상기 기판(10)에 세정을 위해 분사됨으로써, 상기 기판(10)에 대한 세정 효율이 향상될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 일 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 보이는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치(200)를 구성하는 세정액 공급 부재(280)는 세정액 공급관(281), 분사 노즐(282), 공급관 회전 축(283) 및 공급관 회전 수단(284)과 함께, 매니폴드(manifold)(286)와, 삼방 밸브(285)와, 분지 공급관(287)을 포함한다.
도면 번호 288은 상기 세정액 공급관(281) 중 나노 버블 발생 부재(290)의 전단에 연결되는 밀도 가변용 가스 공급 부재이다.
상기 매니폴드(286)는 상기 세정액 공급관(281) 중 챔버(210)의 외부에 위치된 부분에 배치되는 것으로, 상기 세정액 공급관(281)으로부터 상기 분지 공급관(287)이 분지되는 것이다.
상기 삼방 밸브(285)는 상기 세정액 공급관(281) 중 상기 챔버(210)의 외부와 상기 매니폴드(286) 사이에 배치되는 것으로, 상기 삼방 밸브(285)의 양 측은 상기 세정액 공급관(281)과 연결되고, 상기 삼방 밸브(285)의 나머지 일 측은 상기 분지 공급관(287)과 연결됨으로써, 상기 나노 버블 발생 부재(290)를 경유하면서 나노 버블이 혼합된 세정액과, 상기 매니폴드(286)에서 분지되어 상기 분지 공급관(287)을 통해 유동되어 상기 나노 버블 발생 부재(290)를 비경유하는 순수한 상기 세정액의 혼합 비율을 조절할 수 있다.
상기 분지 공급관(287)은 상기 매니폴드(286)에서 분지되어 상기 삼방 밸브(285)와 연결되는 것이다.
본 실시예에서는, 상기 나노 버블 발생 부재(290)는 상기 세정액 공급관(281) 중 상기 삼방 밸브(285)와 상기 매니폴드(286) 사이에 배치된다. 그러면, 상기 세정액 중 상기 매니폴드(286)를 경유하여 상기 세정액 공급관(281)을 통해 유동되는 것은 상기 나노 버블 발생 부재(290)를 경유하면서 상기 나노 버블과 혼합되고, 상기 세정액 중 상기 매니폴드(286)를 비경유하여 상기 분지 공급관(287)을 통해 유동되는 것은 상기 나노 버블과 비혼합된 상태로 각각 유동된다.
상기와 같이 유동된 상기 세정액 중 상기 나노 버블이 혼합된 것과 상기 나노 버블이 혼합되지 아니한 것의 혼합 비율은 상기 삼방 밸브(285)의 조절에 의해 가변될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치를 구성하는 나노 버블 발생 부재의 일부를 확대한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서는, 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 테이퍼진 경사면에 버블 형성 촉진 부재(395)가 형성된다.
상기 버블 형성 촉진 부재(395)는 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 테이퍼진 경사면을 따라 이동되는 세정액 내에서의 나노 버블 형성을 촉진시켜주는 것으로, 제 1 촉진 홀(396)과, 제 2 촉진 홀(397)과, 촉진 인입 가이드부(398)와, 촉진 인출 가이드부(399)를 포함한다.
상기 제 1 촉진 홀(396)은 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 테이퍼진 경사면 내부로 일정 길이 함몰되되, 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면에 대해 예각 범위 내의 각도로 경사진 형태로 이루어지고, 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면으로부터 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 내부로 갈수록 점진적으로 좁아지는 테이퍼진 형태로 형성된다.
상기 제 2 촉진 홀(397)은 상기 제 1 촉진 홀(396)과 그 일 측이 연통되고 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면 중 상기 제 1 촉진 홀(396)과 이격된 위치까지 그 타 측이 연통되되, 상기 제 1 촉진 홀(396)와 연통된 부분으로부터 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면과 연통된 부분으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 테이퍼진 형태로 형성된다.
상기 제 1 촉진 홀(396)을 통해 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 내부로 경사지게 진입하던 상기 세정액은 상기 제 2 촉진 홀(397)을 통해 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 경사면 쪽으로 다시 경사지게 토출될 수 있게 된다.
상기 촉진 인입 가이드부(398)는 상기 제 1 촉진 홀(396)의 가장자리 중 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 테이퍼진 경사면을 따라 유동되는 상기 세정액의 유동 방향을 기준으로 후측 부분에서 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 상공 쪽으로 일정 길이 돌출되되, 상기 제 1 촉진 홀(396)과 연결된 면은 동일 면으로 연결됨으로써, 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 테이퍼진 경사면을 따라 유동되던 상기 세정액 중 일부가 상기 제 1 촉진 홀(396)의 내부로 매끄럽게 유도되도록 하는 것이다.
상기 촉진 인출 가이드부(399)는 상기 제 2 촉진 홀(397)의 출구와 마주보되, 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 상공 쪽에 이격되도록 배치되어, 상기 제 2 촉진 홀(397)을 통해 토출되는 상기 세정액을 다시 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 테이퍼진 경사면 쪽으로 유도하는 것으로, 상기 제 2 촉진 홀(397)과 마주보도록 배치되어 상기 제 2 촉진 홀(397)로부터 토출되는 상기 세정액을 막는 촉진 인출 막음체(399a)와, 상기 촉진 인출 막음체(399a)와 연결되고 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면 쪽으로 기울어져서 상기 촉진 인출 막음체(399a)를 통해 인출된 상기 세정액을 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면 쪽으로 유도하는 촉진 인출 유도체(399b)를 포함한다.
상기와 같이 구성되면, 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 테이퍼진 경사면을 따라 이동되던 상기 세정액 중 일부가 상기 촉진 인입 가이드부(398)에 의해 상기 제 1 촉진 홀(396)로 진입되어, 점진적으로 좁아지고 굽혀진 형태의 상기 제 1 촉진 홀(396) 및 상기 제 2 촉진 홀(397)을 따라 유동되고, 그러한 유동 과정 중에 상기 세정액의 내부에 나노 버블의 발생이 촉진된다.
상기와 같이 상기 제 2 촉진 홀(397)을 경유한 상기 세정액은 상기 제 2 촉진 홀(397)을 통해 분출된 다음, 상기 촉진 인출 가이드부(399)에 의해 다시 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면 쪽으로 안내되어 상기 나노 버블 배출홀 형성체(394)의 표면을 따라 유동된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치에 의하면, 기판에 대한 세정 효율이 향상될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 기판 처리 장치
120 : 척 부재
150 : 바울
180 : 세정액 공급관
190 : 나노 버블 발생 부재

Claims (4)

  1. 세정 대상인 기판(wafer)이 올려지는 척 부재;
    상기 척 부재에 올려진 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 세정액 공급 부재; 및
    상기 세정액 공급 부재에 의해 분사되는 상기 세정액에 혼합될 나노 버블(nanobubble)을 발생시키는 나노 버블 발생 부재;를 포함하고,
    상기 나노 버블 발생 부재에서 발생된 상기 나노버블이 상기 세정액에 혼합된 상태로 상기 척 부재에 올려진 상기 기판에 세정을 위해 분사되는 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치는
    상기 척 부재가 그 내부에 배치되고 외부에 대해 격리되는 챔버;를 포함하고,
    상기 세정액 공급 부재는
    상기 세정액을 상기 척 부재 상으로 공급하는 세정액 공급관과,
    상기 세정액을 상기 척 부재 상의 상기 기판으로 분사하는 분사 노즐을 포함하고,
    상기 나노 버블 발생 부재는 상기 세정액 공급관 중 상기 챔버의 내부에 위치된 부분에 배치되어, 상기 나노 버블 발생 부재에서 상기 나노 버블이 발생됨과 동시에, 상기 세정액 공급관을 통해 유동되는 상기 세정액에 혼합되는 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액 공급 부재는
    상기 세정액을 상기 척 부재 상으로 공급하는 세정액 공급관과,
    상기 세정액을 상기 척 부재 상의 상기 기판으로 분사하는 분사 노즐과,
    상기 세정액 공급관 중 상기 챔버의 외부에 위치된 부분에 배치되는 매니폴드(manifold)와,
    상기 세정액 공급관 중 상기 챔버의 외부와 상기 매니폴드 사이에 배치되는 삼방 밸브와,
    상기 매니폴드에서 분지되어 상기 삼방 밸브와 연결되는 분지 공급관을 포함하고,
    상기 나노 버블 발생 부재는 상기 세정액 공급관 중 상기 삼방 밸브와 상기 매니폴드 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 나노 버블 발생 부재는
    나노 버블 하우징과,
    상기 나노 버블 하우징의 내부에 서로 이격되도록 복수 개가 설치되고, 그 각 내부에는 복수 개의 홀(hole)들이 형성되는 다공체와,
    상기 나노 버블 하우징의 내부에 복수 개가 설치되되, 상기 각 다공체와 교대로 설치되고, 그 각 내부는 메시(mesh) 형태로 형성되는 메시체와,
    상기 나노 버블 하우징의 말단부에 형성되고, 상기 세정액 공급관에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 상기 나노 버블 하우징의 말단 쪽으로 갈수록 점진적으로 좁아지는 테이퍼진 형태로 형성되고, 그 테이퍼진 첨두 부분에 상기 세정액의 출구가 형성된 나노 버블 배출홀 형성체를 포함하고,
    상기 각 다공체 중 상기 세정액 공급관에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 초입에 위치된 것에 형성된 홀에 비해 상기 각 다공체 중 상기 세정액 공급관에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 말단 측에 위치된 것에 형성된 홀이 상대적으로 더 작게 형성되고,
    상기 각 메시체 중 상기 세정액 공급관에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 초입에 위치된 것에 형성된 메시의 그물코 홀에 비해 상기 각 메시체 중 상기 세정액 공급관에서 공급되는 상기 세정액이 유동되는 방향을 기준으로 유동 말단 측에 위치된 것에 형성된 메시의 그물코 홀이 상대적으로 더 작게 형성되고,
    상기 세정액 공급관을 통해 공급된 상기 세정액이 상기 각 메시체 및 상기 다공체를 순차적으로 경유된 다음 상기 나노 버블 배출홀 형성체를 통과하는 과정에서, 상기 세정액 내부에 상기 나노 버블이 다량 발생되어 상기 나노 버블이 상기 세정액과 혼합된 상태로 토출될 수 있게 되는 것을 특징으로 하는 나노 버블을 이용한 기판 세정 장치.
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