KR20200036151A - Substrate cleaning apparatus and substrate cleaning method - Google Patents

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KR20200036151A
KR20200036151A KR1020180115250A KR20180115250A KR20200036151A KR 20200036151 A KR20200036151 A KR 20200036151A KR 1020180115250 A KR1020180115250 A KR 1020180115250A KR 20180115250 A KR20180115250 A KR 20180115250A KR 20200036151 A KR20200036151 A KR 20200036151A
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김진규
원준호
신철용
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세메스 주식회사
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Abstract

One embodiment of the present invention provides a substrate cleaning apparatus, which includes: a water tank in which cleaning fluid is filled and a substrate is immersed; a channel assembly installed in the water tank and having a plurality of channels in which an opening is formed in one side direction; and a sound wave oscillator vibrating bubbles generated in the channels to allow the cleaning liquid to flow. An interface between the bubbles and the cleaning liquid is formed at the opening of the channel. In case of vibration of the interface, a fine flow field is formed on the cleaning liquid. Therefore, contaminants such as particles or the like on a substrate surface can be effectively removed without damage to a fine pattern or a structure.

Description

기판 세정 장치 및 기판 세정 방법{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS AND SUBSTRATE CLEANING METHOD}Substrate cleaning device and substrate cleaning method {SUBSTRATE CLEANING APPARATUS AND SUBSTRATE CLEANING METHOD}

본 발명은 기판의 표면에 존재하는 파티클을 제거하기 위한 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method for removing particles present on the surface of a substrate.

반도체 웨이퍼나 평판 디스플레이 등의 기판은 일련의 제조 과정 동안 다양한 종류의 오염물질에 노출된다. 즉, 기판의 제조 과정 중에 존재하는 임의의 재료가 오염물질의 잠재적인 소스가 된다. 오염물질은 파티클(Particle) 형태로 기판의 표면 상에 퇴적될 수 있고, 파티클이 제거되지 않는다면 공정 불량을 초래할 수 있다.Substrates such as semiconductor wafers or flat panel displays are exposed to various types of contaminants during a series of manufacturing processes. That is, any material present during the substrate manufacturing process is a potential source of contaminants. Contaminants can be deposited on the surface of the substrate in the form of particles, and can lead to process failure if the particles are not removed.

따라서, 기판 상에 형성된 나노 구조물을 손상시키지 않고 기판 표면으로부터 파티클을 세정할 필요가 있다. 파티클의 크기는 대체로 기판 상에 제조된 나노 구조물의 임계 치수 크기 정도이다. 그러나 기존의 세정기술로는 기판 상의 나노 구조물에 악영향을 미치지 않고 이러한 작은 파티클을 제거하는 것은 쉽지 않다.Therefore, it is necessary to clean particles from the substrate surface without damaging the nanostructures formed on the substrate. The size of the particles is generally on the order of the critical dimension size of the nanostructures produced on the substrate. However, it is not easy to remove these small particles without adversely affecting the nanostructures on the substrate with the existing cleaning technology.

예컨대, 파티클 세정을 위한 기술로서, 기존에는 브러쉬 세정, 초음파 세정 등의 방법이 주로 사용되어 왔다.For example, as a technique for particle cleaning, methods such as brush cleaning and ultrasonic cleaning have been mainly used.

브러쉬 세정은 마찰력을 이용하는 접촉식 세정 방법으로, 비교적 큰 입자의 파티클 제거에 효율적이다.Brush cleaning is a contact cleaning method that uses friction, and is effective for removing particles of relatively large particles.

그러나 이러한 방법은 구조물의 크기가 계속해서 축소됨에 따라, 기판 표면에 대한 물리적 힘의 인가로 인한 구조물 손상의 확률이 증대될 수 있다. 예컨대, 높은 애스펙트비(Aspect Ratio)를 갖는 구조물은 물리적 힘에 의해 쉽게 파손될 수 있는 문제가 있다.However, in this method, as the size of the structure continues to shrink, the probability of damage to the structure due to application of physical force to the substrate surface may increase. For example, a structure having a high aspect ratio has a problem that it can be easily broken by physical force.

초음파 세정은 초음파에 의해 발생하는 공동(Cavitation) 현상을 이용하여 세정하는 방법으로, 공동(Cavitation) 현상이 지속되면서 기포의 성장, 파괴가 반복되면서 그 에너지로 세정을 하는 기술이다.Ultrasonic cleaning is a method of cleaning using a cavitation phenomenon generated by ultrasonic waves, and it is a technique of cleaning with its energy as the growth and destruction of bubbles are repeated as the cavitation phenomenon continues.

구체적으로, 초음파 발진 수단에서 발진된 초음파에 의해 세정유체의 내부에 공동(Cavitation)이 발생하면, 일부 기포는 팽창 수축을 반복하면서 구형 균일핵으로서 성장하고, 다른 일부 기포는 비대칭의 형태가 되어 성장하지 않고 압괴한다. 이러한 기포의 압괴가 일어나면 기포의 소멸 시에 압력파가 발생하고, 이 압력파에 의해 기판 표면의 부착물이 제거된다.Specifically, when cavitation occurs in the cleaning fluid by ultrasonic waves oscillated by the ultrasonic oscillation means, some bubbles grow as spherical homogeneous nuclei while repeating expansion and contraction, and other bubbles grow asymmetrically. Do not crush. When such bubbles are crushed, a pressure wave is generated when the bubbles are extinguished, and the pressure wave removes deposits on the surface of the substrate.

이와 같은 기술은 고주파의 진동을 직접 유체에 가하여, 기포를 생성 및 소멸시키는 형태로 에너지와 유동을 전달한다. 이러한 형태의 에너지 전달 방식은 필요 이상의 에너지를 소모하게 되고, 기판에 전달되는 에너지의 양도 상당히 크므로 나노 구조물의 손상을 초래할 수 있기 때문에 나노 구조물이 형성된 기판에는 사용이 적합하지 않은 문제가 있다.This technology directly transmits energy and flow in the form of generating and dissipating bubbles by applying high-frequency vibration directly to the fluid. The energy transfer method of this type consumes more energy than necessary, and since the amount of energy transferred to the substrate is quite large, damage to the nanostructure may occur, and thus, the use of the nanostructure formed substrate is not suitable.

한국공개특허 10-1996-0026314Korea Patent Publication 10-1996-0026314

본 발명은 기판 표면 상의 미세 패턴 혹은 구조의 손상 없이 파티클 등의 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공한다.The present invention provides a substrate cleaning apparatus and a substrate cleaning method capable of efficiently removing contaminants, such as particles, without damaging the fine patterns or structures on the substrate surface.

본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.The object of the present invention is not limited to the above, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description.

본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 장치는, 세정유체가 충진되고, 기판이 침지되는 수조; 상기 수조 내에 설치되며, 일측 방향으로 개구부가 형성된 채널을 하나 이상 구비한 채널 조립체; 상기 채널 내부에 생성된 기포를 진동시켜 세정유체를 유동시키는 음파 발진기;를 포함하며, 상기 채널의 개구부에는 기포와 세정유체 간의 계면이 형성되고, 상기 계면의 진동 시 세정유체에 미세 유동장을 형성할 수 있다.A substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a water tank in which a cleaning fluid is filled and the substrate is immersed; A channel assembly installed in the water tank and having one or more channels with openings formed in one direction; Includes; a sound wave oscillator that vibrates the air bubbles generated inside the channel to flow the cleaning fluid, and an interface between the air bubbles and the cleaning fluid is formed in the opening of the channel, and a fine flow field is formed in the cleaning fluid during vibration of the interface. You can.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 장치는, 세정유체가 도포된 기판을 지지하는 기판 지지대; 상기 기판의 상측에 설치되고, 하측 방향으로 개구부가 형성되어 기포를 생성하는 하나 이상의 채널을 구비한 채널 조립체; 상기 채널 조립체의 상측에 배치되며, 상기 채널 내부에 생성된 기포를 진동시켜 세정유체를 유동시키는 음파 발진기;를 포함하며, 상기 채널의 개구부에는 기포와 세정유체 간의 계면이 형성되고, 상기 계면의 진동 시 세정유체에 미세 유동장을 형성할 수 있다.In addition, the substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, a substrate support for supporting a substrate coated with a cleaning fluid; A channel assembly installed on an upper side of the substrate and having an opening formed in a lower direction to generate bubbles; It is disposed on the upper side of the channel assembly, includes a sound wave oscillator that vibrates the air bubbles generated inside the channel to flow the cleaning fluid; and in the opening of the channel, the interface between the air bubbles and the cleaning fluid is formed, the vibration of the interface A microfluidic field can be formed in the cleaning fluid.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 장치는, 세정유체가 충진되는 수조; 상기 수조의 상측에 배치되어 기판을 클램핑하며, 수평 및 수직 방향으로 이동 가능한 기판 클램프; 상기 수조 내에 설치되며, 기판 방향으로 개구부가 형성된 채널을 하나 이상 구비한 채널 조립체; 상기 채널 내부에 생성된 기포를 진동시켜 세정유체를 유동시키는 음파 발진기;를 포함하며, 상기 채널의 개구부에는 기포와 세정유체 간의 계면이 형성되고, 상기 계면의 진동 시 세정유체에 미세 유동장을 형성할 수 있다.In addition, the substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention, a water tank filled with a cleaning fluid; A substrate clamp disposed on the upper side of the water tank to clamp the substrate and movable in horizontal and vertical directions; A channel assembly installed in the water tank and having one or more channels having openings formed in a substrate direction; Includes; a sound wave oscillator that vibrates the air bubbles generated inside the channel to flow the cleaning fluid, and an interface between the air bubbles and the cleaning fluid is formed in the opening of the channel, and a fine flow field is formed in the cleaning fluid during vibration of the interface. You can.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 방법은, 기판을 세정유체가 구비된 세정 위치에 로딩하는 단계; 상기 세정유체 내에 마이크로 기포를 생성하는 단계; 상기 마이크로 기포에 음파를 부여하여 마이크로 기포를 진동시키는 단계; 상기 마이크로 기포와 세정유체 간의 계면이 진동하면서 미세 유동장을 발생시키는 단계; 미세 유동장에 의해 세정유체가 유동하여 기판을 세정하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the substrate cleaning method according to an embodiment of the present invention, loading the substrate to a cleaning position equipped with a cleaning fluid; Generating micro-bubbles in the cleaning fluid; Vibrating the micro-bubbles by applying sound waves to the micro-bubbles; Generating a fine flow field while the interface between the micro-bubbles and the cleaning fluid is vibrated; And a cleaning fluid flowing by the microfluidic field to clean the substrate.

본 발명의 실시예에 따르면, 음파에 의해 진동하는 기포는 세정유체에 미세 유동장을 발생시키고, 미세 유동장은 나노 구조물이 형성된 기판 표면에 존재하는 파티클을 나노 구조물의 손상 없이 제거할 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 미세화에도 불구하고 수율 및 신뢰성을 증대시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, bubbles vibrating by sound waves generate a micro flow field in the cleaning fluid, and the micro flow field can remove particles existing on the surface of the substrate on which the nano structure is formed without damaging the nano structure. Therefore, it is possible to increase the yield and reliability despite the miniaturization of the semiconductor device.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 장치의 원리를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 기판 세정 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 기판 세정 장치에 적용되는 채널 조립체를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 “A-A'”선을 절취한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판 세정 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 기판 세정 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 음파에 의해 진동하는 기포가 발생시키는 미세 유동장을 가시화한 도면이다.1 is a schematic diagram showing the principle of a substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a substrate cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a channel assembly applied to the substrate cleaning apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 3 taken along line “A-A”.
5 is a view showing a substrate cleaning apparatus according to a second embodiment of the present invention.
6 is a view showing a substrate cleaning apparatus according to a third embodiment of the present invention.
7 is a flowchart showing a substrate cleaning method according to an embodiment of the present invention.
8 is a view visualizing a microfluidic field generated by bubbles vibrating by sound waves.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 본질과 관계없는 부분은 그에 대한 상세한 설명을 생략할 수 있으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여할 수 있다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the essence of the present invention may be omitted, and the same reference numerals may be assigned to the same or similar elements throughout the specification.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하도록 의도되지 않으며, 본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 개념으로 해석될 수 있다.In addition, when a part is said to "include" a certain component, this means that other components may be further included instead of excluding other components, unless specifically stated otherwise. The terminology used herein is only for referring to specific embodiments, and is not intended to limit the present invention, and is understood by those skilled in the art to which the present invention pertains unless otherwise defined herein. It can be interpreted as a concept.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 장치의 원리를 도시한 것이다.1 shows the principle of a substrate cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention.

반도체 기판의 세정 기술은 반도체 공정 중에 다양한 경로로 발생하는 파티클을 제거하는 것으로, 반도체 수율(Chip yield)을 향상시키는 핵심 기술이다.The cleaning technology of the semiconductor substrate is to remove particles generated through various paths during the semiconductor process, and is a key technology for improving the semiconductor yield.

본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 음파의 자극으로 진동하는 기포(B)가 유발하는 미세 유동장을 이용하여 기판(W) 예컨대, 실리콘 웨이퍼의 표면에 존재하는 파티클을 효율적으로 제거할 수 있다. 여기서 기판(W) 표면에는 나노 구조물이 형성되어 있을 수 있다.The substrate cleaning apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, using a microfluidic field induced by bubbles (B) vibrating by the stimulation of sound waves of the substrate (W), for example, of a silicon wafer Particles present on the surface can be efficiently removed. Here, a nanostructure may be formed on the surface of the substrate W.

즉, 음파의 주파수가 기포의 공진 주파수와 일치하면 기포의 진동이 최대화된다. 이때 발생하는 미세 유동장(Micro streaming)은 기포(B) 주변의 세정유체들을 밀어내고, 세정유체의 분사유동에 의해 파티클은 기판(W)으로부터 제거된다.That is, if the frequency of the sound wave coincides with the resonance frequency of the bubble, the vibration of the bubble is maximized. The micro-stream generated at this time pushes the cleaning fluid around the bubble B, and the particles are removed from the substrate W by the injection flow of the cleaning fluid.

기포(B)는 마이크로 채널을 갖는 채널 조립체(120)에 의해 생성될 수 있다. 채널 조립체(120)의 채널(122)은 일측 방향은 개구되고 반대 방향은 막혀 있으며, 내부는 소수성막으로 코팅되어 있다. 이에 따라 마이크로 채널(122)이 세정유체에 잠길 때, 채널(122) 내부의 소수성막(Hydrophobic layer) 코팅으로 인해 채널(122) 내부가 침수되지 않아 채널(122)과 같은 형태의 기포(공동, B)가 안정적으로 형성될 수 있다.Air bubbles B may be created by a channel assembly 120 having micro-channels. The channel 122 of the channel assembly 120 has one side opened and the other side blocked, and the inside is coated with a hydrophobic film. Accordingly, when the micro-channel 122 is immersed in the cleaning fluid, the inside of the channel 122 is not immersed due to the coating of a hydrophobic layer inside the channel 122, so bubbles in the same shape as the channel 122 (co, B) can be stably formed.

기포(B)는 음파와 같은 주기적으로 변화하는 압력장(Pressure field)에 노출 되었을 때, 그 압축성으로 인해 주기적으로 수축 및 팽창을 반복하며 진동한다. 이는 음파의 진폭에 비례하고 음파의 주파수가 기포(B)의 공진 주파수와 일치할 때 최대화된다.When the bubble B is exposed to a periodically changing pressure field such as a sound wave, it periodically vibrates by repeatedly contracting and expanding due to its compressibility. It is proportional to the amplitude of the sound wave and maximized when the frequency of the sound wave coincides with the resonance frequency of the bubble B.

공진 주파수는 일반적으로 음파 발진기(130)의 음파를 가장 효율적으로 전달하는 주파수이다. 기포(B)가 진동하는 공진 주파수는 기포(B)의 길이 또는 마이크로 채널(122)의 길이에 의해 예측될 수 있다.The resonant frequency is a frequency that most efficiently transmits sound waves of the sound wave oscillator 130. The resonance frequency at which the bubble B vibrates may be predicted by the length of the bubble B or the length of the micro channel 122.

음파는 음파 발진기(130)로부터 발생할 수 있고, 음파 발진기(130)는 피에조 액츄에이터(Piezo actuator)를 포함할 수 있다. 음파 발진기(130)를 이용하여 기포의 공진 주파수와 같은 주파수의 음파를 발생시킬 수 있다.The sound wave may be generated from the sound wave oscillator 130, and the sound wave oscillator 130 may include a piezo actuator. The sound wave oscillator 130 may be used to generate sound waves having the same frequency as the resonance frequency of the bubbles.

기포(B)가 음파에 의해 수축 팽창을 반복하며 진동할 때, 기포(B)와 세정유체는 그 계면(I)을 이루는 두 물질의 물성 차이로 인해, 주변에 미세 유동장이 발생하게 된다.When the bubble (B) repeatedly vibrates by contraction and expansion due to sound waves, the bubble (B) and the cleaning fluid are caused by a difference in the physical properties of the two materials constituting the interface (I), thereby creating a fine flow field around them.

음파와 기포(B)에 의한 미세 유동장은 세정유체의 분사유동을 유발하고, 세정유체의 분사유동은 기판(W) 상의 파티클에 전단력을 가한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 장치는 파티클을 기판으로부터 제거하는 세정 기능을 구현할 수 있다.The microfluidic field caused by the sound waves and bubbles B causes the spray flow of the cleaning fluid, and the spray flow of the cleaning fluid exerts a shear force on the particles on the substrate W. Accordingly, the substrate cleaning apparatus according to the embodiment of the present invention can implement a cleaning function for removing particles from the substrate.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 기판 세정 장치를 도시한 것이다.2 shows a substrate cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 제1실시예에 의한 기판 세정 장치(100)는 수조(110), 채널 조립체(120), 음파 발진기(130)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the substrate cleaning apparatus 100 according to the first embodiment includes a water tank 110, a channel assembly 120, and a sound wave oscillator 130.

수조(110)의 내부에는 세정유체(C)가 충진된다. 세정유체(C)는 순수 또는 약액을 포함할 수 있다. 수조(110)에 충진된 세정유체(C)에는 세정을 위한 기판(W)이 수직으로 침지된다.The washing fluid (C) is filled inside the water tank (110). The cleaning fluid (C) may include pure water or a chemical liquid. The substrate W for cleaning is vertically immersed in the cleaning fluid C filled in the water tank 110.

채널 조립체(120)는 기포(B)를 발생하는 역할을 한다. 채널 조립체(120)는 수조(110) 내에서 기판(W)의 일측에 배치된다. 채널 조립체(120)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(121)를 포함하고, 몸체(121) 내에는 채널(122)이 형성된다.The channel assembly 120 serves to generate bubbles B. The channel assembly 120 is disposed on one side of the substrate W within the water tank 110. The channel assembly 120 includes a body 121, as shown in FIGS. 3 and 4, and a channel 122 is formed in the body 121.

몸체(121)는 육면체로 형성되며, 몸체(121)는 일면 및 일면과 인접한 4개의 면이 폐쇄되고, 일면과 대향되는 타면에는 채널(122)의 개구부(122a)가 형성된다. 일 실시예에서 몸체(121)는 육면체로 형성된 것으로 예시하였으나, 몸체의 형상이 한정될 필요는 없다.The body 121 is formed of a hexahedron, and the body 121 is closed on one surface and four surfaces adjacent to one surface, and an opening 122a of the channel 122 is formed on the other surface facing the one surface. In one embodiment, the body 121 is illustrated as being formed in a hexahedron, but the shape of the body need not be limited.

채널(122)은 몸체(121)에 일정 간격으로 복수 형성될 수 있다. 채널(122)은 일측 방향으로 개구부(122a)를 구비한다. 즉, 채널 조립체(120)는 일측 방향으로 개구부(122a)가 형성되고 타측 방향은 폐쇄된 복수의 채널(122)을 구비한다. 안정적인 기포 발생을 위해, 채널(122)들은 모두 동일한 길이를 가지며, 채널(122)들의 개구부(122a)는 모두 동일한 직경을 가질 수 있다.The channel 122 may be formed at a plurality of intervals on the body 121. The channel 122 has an opening 122a in one direction. That is, the channel assembly 120 includes a plurality of channels 122 in which an opening 122a is formed in one direction and the other direction is closed. For stable bubble generation, the channels 122 all have the same length, and the openings 122a of the channels 122 may all have the same diameter.

채널(122)은 도 4에 도시한 바와 같이 개구부(122a) 방향으로 갈수록 직경이 감소하는 형태로 형성될 수 있다. 이는 채널(122)의 체적은 크고 개구부(122a)는 좁을수록 세정유체의 분사유동이 직진 방향, 즉 채널(122) 길이에 평행한 방향으로 더 강하게 발생되기 때문이다.As illustrated in FIG. 4, the channel 122 may be formed in a shape in which the diameter decreases toward the opening 122a. This is because the larger the volume of the channel 122 and the narrower the opening 122a, the stronger the injection flow of the cleaning fluid is generated in the straight direction, that is, in a direction parallel to the length of the channel 122.

채널(122)의 개구부(122a)는 수직으로 배치된 기판(W)의 일면 예컨대, 세정하기 위한 면과 대면하는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 채널(122)의 길이 방향은 기판(W)의 일면에 대해 수직하는 방향이 될 수 있다.The opening 122a of the channel 122 may be disposed in a direction facing the one surface of the vertically arranged substrate W, for example, a surface for cleaning. That is, the longitudinal direction of the channel 122 may be a direction perpendicular to one surface of the substrate W.

채널(122)은 소수성으로 형성될 수 있다. 예컨대, 채널 조립체(120) 전체가 소수성 재질로 형성되거나, 채널(122)의 내면에 소수성막이 코팅될 수 있다. 또는, 채널(122)의 내벽에 요철부를 형성하는 등 표면조도를 조절함으로써 소수성을 부여할 수 있다. 이에 따라 채널 조립체(120)가 세정유체(C)가 충진된 수조(110) 내에 투입될 때 소수성의 채널(122) 내부는 침수되지 않아 채널(122)과 같은 형태 및 같은 수의 기포(B)가 안정적으로 형성될 수 있다.The channel 122 may be formed hydrophobic. For example, the entire channel assembly 120 may be formed of a hydrophobic material, or a hydrophobic film may be coated on the inner surface of the channel 122. Alternatively, hydrophobicity may be imparted by adjusting the surface roughness, such as forming an uneven portion on the inner wall of the channel 122. Accordingly, when the channel assembly 120 is introduced into the water tank 110 filled with the cleaning fluid C, the inside of the hydrophobic channel 122 is not immersed, so that the same shape as the channel 122 and the same number of bubbles B Can be stably formed.

채널 조립체(120)의 채널(122)로부터 기판(W)에 제공되는 미세 유동장의 균일성을 높이기 위해서, 채널 조립체(120)는 기판(W)의 면적에 대응하는 범위의 채널(122)을 갖도록 구성될 수 있다. 또는, 채널 조립체(120)는 이동유닛(도시 생략)에 연결되고, 이동유닛에 의해 연결된 채널 조립체(120)가 기판(W)의 면적에 대응하는 범위로 이동 가능하게 구성될 수도 있다.In order to increase the uniformity of the microfluidic field provided from the channel 122 of the channel assembly 120 to the substrate W, the channel assembly 120 has a channel 122 in a range corresponding to the area of the substrate W Can be configured. Alternatively, the channel assembly 120 may be connected to a mobile unit (not shown), and the channel assembly 120 connected by the mobile unit may be configured to be movable in a range corresponding to the area of the substrate W.

음파 발진기(130)는 채널(122) 내의 기포(B)에 음파를 부여한다. 음파 발진기(130)는 전기신호가 인가되면 압전 효과를 발생시켜서 진동을 발생시키는 피에조 액츄에이터(Piezo actuator)를 포함할 수 있다.The sound wave oscillator 130 imparts sound waves to the air bubbles B in the channel 122. The sound wave oscillator 130 may include a piezo actuator that generates a vibration by generating a piezoelectric effect when an electric signal is applied.

음파 발진기(130)는 채널(122) 내의 기포(B)에 음파를 부여할 수 있는 위치라면 그 설치 위치가 한정될 필요는 없다. 예컨대, 음파 발진기(130)는 수조(110)의 외부나 내부의 바닥면 또는 측벽에 형성될 수 있다. 또한, 음파 발진기(130)는 채널 조립체(120)에 근접 또는 밀착되어 설치될 수 있다. 다만, 음파를 발생시킬 때 채널 조립체(120)의 각 채널들 및 세정유체에 균일하게 음파를 전달할 수 있도록 음파 발진기(130)는 비교적 큰 면적을 갖도록 설치되는 것이 바람직하다.If the sound wave oscillator 130 is a position where sound waves can be applied to the air bubbles B in the channel 122, the installation position need not be limited. For example, the sound wave oscillator 130 may be formed on the bottom or side walls of the outside or inside of the water tank 110. Also, the sound wave oscillator 130 may be installed in close proximity or close contact with the channel assembly 120. However, when generating sound waves, the sound wave oscillator 130 is preferably installed to have a relatively large area so that sound waves can be uniformly transmitted to each channel and the cleaning fluid of the channel assembly 120.

기포(B)가 진동하는 공진 주파수는 기포의 길이 또는 마이크로 채널의 길이에 의해 예상될 수 있으며, 음파 발진기(130)를 이용하여 기포(B)의 공진 주파수와 같은 주파수의 음파를 발생시킬 수 있다.The resonance frequency at which the bubble B vibrates may be predicted by the length of the bubble or the length of the microchannel, and the acoustic wave oscillator 130 may be used to generate sound waves having the same frequency as the resonance frequency of the bubble B. .

기포(B)는 음파와 같은 주기적으로 변화하는 압력장(Pressure field)에 노출 되었을 때, 그 압축성으로 인해 주기적으로 수축 팽창을 반복하며 진동한다. 이는 음파의 진폭에 비례하고 음파의 주파수가 기포(B)의 공진 주파수와 일치할 때 최대화될 수 있다.When the bubble B is exposed to a periodically changing pressure field such as a sound wave, it periodically vibrates with contraction and expansion due to its compressibility. This is proportional to the amplitude of the sound wave and can be maximized when the frequency of the sound wave coincides with the resonance frequency of the bubble B.

음파에 의해 발생하는 기포(B)의 진동은 노즐의 입구부에서 흡입과 방출을 반복하는 비대칭 유동을 발생시키며, 결과적으로 채널의 전방으로 분사 유동을 발생시킨다.The vibration of the air bubbles B generated by the sound waves generates an asymmetric flow that repeats suction and discharge at the inlet of the nozzle, and consequently a jet flow in front of the channel.

따라서, 수조(110) 속에 마이크로 채널(122)과 파티클에 의해 오염된 기판이 근접하여 위치되고, 소수성의 채널(122) 내부에 기포(B)가 생성되면, 음파 발진기(130)가 기포(B)의 공진 주파수의 음파를 가진 하였을 때 각 채널(122) 내의 기포(B)의 계면은 진동하게 되며, 이에 따라 세정유체에 미세 유동장을 발생시키게 된다.Therefore, when the microchannel 122 and the substrate contaminated by particles are located in the water tank 110, and bubbles B are generated inside the hydrophobic channel 122, the sound wave oscillator 130 bubbles (B). When the sound wave of the resonance frequency of) is exerted, the interface of the bubble B in each channel 122 is vibrated, thereby generating a fine flow field in the cleaning fluid.

이와 같이 발생한 미세 유동장은 세정유체에 분사유동을 유발하고, 기판(W) 측으로 제공된 세정유체의 분사유동은 채널 조립체(120)의 일측에 위치한 기판(W)의 표면으로부터 파티클을 안정적으로 제거하게 된다.The microfluidic field generated as described above causes an injection flow to the cleaning fluid, and the injection flow of the cleaning fluid provided to the substrate W side stably removes particles from the surface of the substrate W located on one side of the channel assembly 120. .

도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판 세정 장치를 도시한 것이다.5 shows a substrate cleaning apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참고하면, 제2실시예에 의한 기판 세정 장치(200)는 기판 지지대(240), 채널 조립체(220), 음파 발진기(230)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the substrate cleaning apparatus 200 according to the second embodiment includes a substrate support 240, a channel assembly 220, and a sound wave oscillator 230.

기판 지지대(240) 상에는 기판(W)이 안착된다. 기판 지지대(240) 상에는 기판(W)을 지지하기 위한 지지핀(도시 생략)이 복수 구비되고, 기판(W)은 지지핀에 의해 기판 지지대(240)와 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다.The substrate W is mounted on the substrate support 240. A plurality of support pins (not shown) for supporting the substrate W may be provided on the substrate support 240, and the substrate W may be disposed at a predetermined distance from the substrate support 240 by the support pins.

기판 지지대(240) 상에 안착된 기판(W)의 상면에는 분사유닛(도시 생략)에 의해 분사된 세정유체가 도포되어 수막을 형성할 수 있다. 세정 공정을 진행할 때, 기판 지지대(240)는 회전할 수도 있고, 또는 정지 상태일 수도 있다.A cleaning fluid sprayed by an injection unit (not shown) may be applied to an upper surface of the substrate W mounted on the substrate support 240 to form a water film. When the cleaning process is performed, the substrate support 240 may rotate or may be stationary.

기판 지지대(240)의 외측에는 세정유체 또는 공정 진행을 위한 약액 등이 저장되도록 처리조(210)가 구비될 수 있다.A processing tank 210 may be provided outside the substrate support 240 to store cleaning fluid or chemicals for process progress.

채널 조립체(220)는 기판 지지대(240) 상에 배치되어 기판(W) 표면에 도포된 세정유체에 기포(B)를 발생하는 역할을 한다. 채널 조립체(220)는 몸체 내에 구비된 복수의 채널(222)을 포함한다.The channel assembly 220 is disposed on the substrate support 240 and serves to generate bubbles B in the cleaning fluid applied to the surface of the substrate W. The channel assembly 220 includes a plurality of channels 222 provided in the body.

채널(222)은 몸체에 일정 간격으로 복수 형성될 수 있다. 채널(222)은 일측 방향 예컨대, 하측 방향으로 개구부를 구비한다. 제2실시예에서, 채널 조립체(220)는 하측 방향으로 개구부가 형성되고 상측 방향은 폐쇄된 복수의 채널(222)을 구비한다. 안정적인 기포(B) 발생을 위해, 채널(222)들은 모두 동일한 길이를 가지며, 채널(222)들의 개구부는 모두 동일한 직경을 가질 수 있다.A plurality of channels 222 may be formed at regular intervals on the body. The channel 222 has an opening in one direction, for example, in a downward direction. In the second embodiment, the channel assembly 220 has a plurality of channels 222 with openings formed in the downward direction and closed in the upward direction. For stable bubble B generation, the channels 222 all have the same length, and the openings of the channels 222 can all have the same diameter.

채널(222)의 개구부는 세정하기 위한 기판(W)의 상면과 대면하는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 채널(222)의 길이 방향은 기판(W)의 상면에 대해 수직하는 방향이 될 수 있다.The opening of the channel 222 may be disposed in a direction facing the upper surface of the substrate W for cleaning. That is, the longitudinal direction of the channel 222 may be a direction perpendicular to the upper surface of the substrate W.

채널(222)은 소수성으로 형성될 수 있다. 예컨대, 채널 조립체(220) 전체가 소수성 재질로 형성되거나, 채널(222)의 내면에 소수성막이 코팅될 수 있다. 또는, 채널(222)의 내벽에 요철부를 형성하는 등 표면조도를 조절함으로써 소수성을 부여할 수 있다. 이에 따라 채널 조립체(220)가 기판(W) 상에 도포된 세정유체에 접촉할 때 소수성의 채널(222) 내부는 침수되지 않아 채널과 같은 형태 및 같은 수의 기포(B)가 안정적으로 형성될 수 있다.The channel 222 may be formed hydrophobic. For example, the entire channel assembly 220 may be formed of a hydrophobic material, or a hydrophobic film may be coated on the inner surface of the channel 222. Alternatively, hydrophobicity may be imparted by adjusting the surface roughness such as forming an uneven portion on the inner wall of the channel 222. Accordingly, when the channel assembly 220 comes into contact with the cleaning fluid applied on the substrate W, the inside of the hydrophobic channel 222 is not immersed so that the same shape as the channel and the same number of bubbles B are formed stably. You can.

음파 발진기(230)는 채널(222) 내의 기포(B)에 음파를 부여한다. 음파 발진기(230)는 전기신호가 인가되면 압전 효과를 발생시켜서 진동을 발생시키는 피에조 액츄에이터(Piezo actuator)를 포함할 수 있다. 음파 발진기(230)는 채널 조립체(220)의 상측에 배치될 수 있다.The sound wave oscillator 230 imparts sound waves to the air bubbles B in the channel 222. The sound wave oscillator 230 may include a piezo actuator that generates a vibration by generating a piezoelectric effect when an electric signal is applied. The sound wave oscillator 230 may be disposed above the channel assembly 220.

이와 같이 제2실시예의 기판 세정 장치는, 기판 지지대(240) 상에 기판(W)이 안착되고, 기판(W)의 소정 높이 상측에 채널(222)의 개구부가 기판(W)의 상면과 대면하는 방향으로 채널 조립체(220)가 배치된다.In this way, in the substrate cleaning apparatus of the second embodiment, the substrate W is mounted on the substrate support 240, and the opening of the channel 222 is positioned above the predetermined height of the substrate W and faces the top surface of the substrate W. The channel assembly 220 is disposed in one direction.

즉, 채널(222)과 파티클에 의해 오염된 기판(W)이 각각 상측 및 하측에 근접하여 위치되고, 채널(222)의 개구부가 기판(W) 상에 도포된 세정유체에 입수되면, 소수성의 채널(222) 내부에 기포(B)가 생성된다.That is, when the channel 222 and the substrate W contaminated by particles are positioned close to the upper and lower sides, respectively, and the openings of the channels 222 are obtained in the cleaning fluid applied on the substrate W, they become hydrophobic. Bubbles (B) are generated inside the channel (222).

이후, 음파 발진기(230)가 기포(B)의 공진 주파수의 음파를 가진 하였을 때 각 채널(222) 내의 기포(B)의 계면은 진동하게 되며, 이에 따라 기판(W) 표면에 도포된 세정유체에 미세 유동장을 발생시키게 된다.Subsequently, when the sound wave oscillator 230 has sound waves of the resonance frequency of the bubble B, the interface of the bubble B in each channel 222 is vibrated, and accordingly the cleaning fluid applied to the surface of the substrate W Will generate a fine flow field.

이와 같이 발생한 미세 유동장은 기판 상에 도포된 세정유체(C)에 분사유동을 유발하고, 기판(W) 측으로 제공된 세정유체(C)의 분사유동은 채널 조립체(220)의 하측에 위치한 기판(W)의 표면으로부터 파티클을 안정적으로 제거하게 된다.The microfluidic field generated as described above causes an injection flow to the cleaning fluid C applied on the substrate, and the injection flow of the cleaning fluid C provided to the substrate W side is the substrate W located at the lower side of the channel assembly 220. ) To stably remove particles from the surface.

도 6은 본 발명의 제3실시예에 의한 기판 세정 장치를 도시한 것이다.6 shows a substrate cleaning apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 6을 참고하면, 제3실시예에 의한 기판 세정 장치(300)는 수조(310), 기판 클램프(340), 채널 조립체(320), 음파 발진기(330)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the substrate cleaning apparatus 300 according to the third embodiment includes a water tank 310, a substrate clamp 340, a channel assembly 320, and a sound wave oscillator 330.

수조(310)의 내부에는 세정유체가 충진된다. 세정유체(C)는 순수 또는 약액을 포함할 수 있다. 수조(310)에 충진된 세정유체(C)에는 세정을 위한 기판(W)이 수평으로 침지된다. 수조(310)의 외측에는 비산방지부(311)가 구비될 수 있다.The cleaning fluid is filled in the water tank 310. The cleaning fluid (C) may include pure water or a chemical liquid. The substrate W for cleaning is immersed horizontally in the cleaning fluid C filled in the water tank 310. A scattering prevention unit 311 may be provided outside the water tank 310.

기판 클램프(340)는 수조(310)의 상측에 배치된다. 기판 클램프(340)의 저면에는 기판(W)이 수평 방향으로 클램핑된다. 예컨대, 기판 클램프(340)는 기판(W)을 진공 흡착시키는 진공 클램프로서, 기판 클램프(340)는 기판(W)을 착탈 가능하게 흡인할 수 있다. 기판 클램프(340)는 모터 등의 회전유닛(350)에 의해 회전 가능하게 구성될 수 있다. 회전유닛(350)은 기판 클램프(340)의 상측에 구비될 수 있다. 기판 클램프(340)는 로봇암 등의 이동유닛(도시 생략)에 의해 수평 및 수직 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.The substrate clamp 340 is disposed above the water tank 310. On the bottom surface of the substrate clamp 340, the substrate W is clamped in the horizontal direction. For example, the substrate clamp 340 is a vacuum clamp for vacuum adsorbing the substrate W, and the substrate clamp 340 can detachably suck the substrate W. The substrate clamp 340 may be configured to be rotatable by a rotating unit 350 such as a motor. The rotating unit 350 may be provided on the upper side of the substrate clamp 340. The substrate clamp 340 may be configured to be movable in the horizontal and vertical directions by a moving unit (not shown) such as a robot arm.

채널 조립체(320)는 수조(310) 내에 배치된다. 채널 조립체(320)는 몸체(321) 내에 구비된 복수의 채널(322)을 포함한다.The channel assembly 320 is disposed in the water tank 310. The channel assembly 320 includes a plurality of channels 322 provided in the body 321.

몸체(321)는 육면체로 형성되며, 몸체(321)는 일면 및 일면과 인접한 4개의 측면이 폐쇄되고, 일면과 대향되는 타면에는 채널(322)의 개구부가 형성된다. 일 실시예에서 몸체(321)는 육면체로 형성된 것으로 예시하였으나, 몸체의 형상이 한정될 필요는 없다.The body 321 is formed of a hexahedron, and the body 321 is closed on one side and four sides adjacent to one side, and an opening of the channel 322 is formed on the other side facing the one side. In one embodiment, the body 321 is illustrated as being formed of a hexahedron, but the shape of the body need not be limited.

채널(322)은 몸체(321)에 일정 간격으로 복수 형성될 수 있다. 채널(322)은 일측 방향 예컨대, 상측 방향으로 개구부를 구비한다. 제3실시예에서, 채널 조립체(320)는 상측 방향으로 개구부가 형성되고 하측 방향은 폐쇄된 복수의 채널(322)을 구비한다. 안정적인 기포(B) 발생을 위해, 채널(322)들은 모두 동일한 길이를 가지며, 채널(322)들의 개구부는 모두 동일한 직경을 가질 수 있다.A plurality of channels 322 may be formed at regular intervals on the body 321. The channel 322 has an opening in one direction, for example, an upward direction. In the third embodiment, the channel assembly 320 has a plurality of channels 322 with openings formed in the upper direction and closed in the lower direction. For stable bubble B generation, the channels 322 all have the same length, and the openings of the channels 322 can all have the same diameter.

채널(322)의 개구부는 세정하기 위한 기판(W)의 저면과 대면하는 방향으로 배치될 수 있다. 즉, 채널(322)의 길이 방향은 기판(W)의 저면에 대해 수직하는 방향이 될 수 있다.The opening of the channel 322 may be disposed in a direction facing the bottom surface of the substrate W for cleaning. That is, the longitudinal direction of the channel 322 may be a direction perpendicular to the bottom surface of the substrate W.

채널(322)은 소수성으로 형성될 수 있다. 예컨대, 채널 조립체(320) 전체가 소수성 재질로 형성되거나, 채널(322)의 내면에 소수성막이 코팅될 수 있다. 또는, 채널(322)의 내벽에 요철부를 형성하는 등 표면조도를 조절함으로써 소수성을 부여할 수 있다. 이에 따라 채널 조립체(320)가 세정유체가 충진된 수조(310) 내에 투입될 때 소수성의 채널(322) 내부는 침수되지 않아 채널과 같은 형태 및 같은 수의 기포(B)가 안정적으로 형성될 수 있다.The channel 322 may be formed of hydrophobicity. For example, the entire channel assembly 320 may be formed of a hydrophobic material, or a hydrophobic film may be coated on the inner surface of the channel 322. Alternatively, hydrophobicity can be imparted by adjusting the surface roughness, such as forming an uneven portion on the inner wall of the channel 322. Accordingly, when the channel assembly 320 is introduced into the water tank 310 filled with the cleaning fluid, the inside of the hydrophobic channel 322 is not flooded, so that the same shape as the channel and the same number of bubbles B can be stably formed. have.

음파 발진기(330)는 채널(322) 내의 기포(B)에 음파를 부여한다. 음파 발진기(330)는 전기신호가 인가되면 압전 효과를 발생시켜서 진동을 발생시키는 피에조 액츄에이터(Piezo actuator)를 포함할 수 있다. 음파 발진기(330)는 채널 조립체(320)의 상측에 배치될 수 있다.The sound wave oscillator 330 imparts sound waves to the air bubbles B in the channel 322. The sound wave oscillator 330 may include a piezo actuator that generates a vibration by generating a piezoelectric effect when an electric signal is applied. The sound wave oscillator 330 may be disposed above the channel assembly 320.

이와 같이 제3실시예의 기판 세정 장치는, 기판 클램프(340)에 의해 클램핑된 기판(W)은 수조(310) 내에 충진된 세정유체(C)의 수면과 수평으로 배치된 상태에서 수조(310) 내로 하강하여 세정유체(C) 내로 침지되도록 구성된다.As described above, in the substrate cleaning apparatus of the third embodiment, the substrate W clamped by the substrate clamp 340 is arranged horizontally with the water surface of the cleaning fluid C filled in the water tank 310, and the water tank 310 It is configured to descend into the immersion into the cleaning fluid (C).

따라서, 수조(310) 속에 마이크로 채널(322)과 파티클에 의해 오염된 기판(W)이 근접하여 위치되고, 소수성의 채널(322) 내부에 기포(B)가 생성되면, 음파 발진기(330)가 기포(B)의 공진 주파수의 음파를 가진 하였을 때 각 채널 내의 기포(B)의 계면은 진동하게 되며, 이에 따라 세정유체(C)에 미세 유동장을 발생시키게 된다.Accordingly, when the microchannel 322 and the substrate W contaminated by particles are positioned in the water tank 310 in close proximity, and bubbles B are generated inside the hydrophobic channel 322, the sound wave oscillator 330 is generated. When having the sound wave of the resonance frequency of the bubble B, the interface of the bubble B in each channel vibrates, thereby generating a fine flow field in the cleaning fluid C.

이와 같이 발생한 미세 유동장은 세정유체(C)에 분사유동을 유발하고, 기판(W) 측으로 제공된 세정유체(C)의 분사유동은 채널 조립체(320)의 일측에 위치한 기판(W)의 표면으로부터 파티클을 안정적으로 제거하게 된다.The microfluidic field generated as described above causes an injection flow to the cleaning fluid C, and the injection flow of the cleaning fluid C provided to the substrate W side is a particle from the surface of the substrate W located on one side of the channel assembly 320. Stably.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 방법을 도시한 것이다.7 shows a substrate cleaning method according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 본 발명의 실시예에 의한 기판 세정 방법은 기판 로딩 단계(S10), 기포 생성 단계(S20), 기포 진동 단계(S30), 미세 유동장 발생 단계(S40), 기판 세정 단계(S50)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a substrate cleaning method according to an embodiment of the present invention includes a substrate loading step (S10), a bubble generation step (S20), a bubble vibration step (S30), a micro flow field generation step (S40), and a substrate cleaning step ( S50).

기판 로딩 단계(S10)에서, 기판은 이동유닛에 의해 세정 위치로 로딩될 수 있다. 예컨대, 기판은 세정유체가 충진된 수조 내에 로딩될 수 있다. 또는, 기판은 세정유체가 충진되어 있지 않고 외기에 노출된 로딩부에 로딩될 수도 있다. 이때, 기판 상에는 세정유체가 도포 및 유지된 상태일 수 있다. 기판은 반도체 웨이퍼 또는 평판 디스플레이용 유리기판일 수 있다.In the substrate loading step (S10), the substrate may be loaded into the cleaning position by the mobile unit. For example, the substrate can be loaded into a water bath filled with cleaning fluid. Alternatively, the substrate may be loaded in a loading part exposed to outside air without being filled with a cleaning fluid. At this time, the cleaning fluid may be applied and maintained on the substrate. The substrate may be a semiconductor wafer or a glass substrate for a flat panel display.

기포 생성 단계(S20)에서, 세정유체 내에 마이크로 기포를 생성하게 된다. 기포는 세정유체 내에 투입된 채널 조립체에 의해 생성될 수 있다. 즉, 채널 조립체에는 대략 원통형으로 형성된 복수의 채널이 구비되고, 채널은 일측 방향이 개방되어 있다. 채널의 내부는 소수성으로 형성된다. 따라서, 채널이 세정유체(Aqueous medium)에 잠길 때, 채널 내부의 소수성막(Hydrophobic layer) 코팅으로 인해 채널 내부가 침수되지 않아 채널과 같은 형태의 기포가 안정적으로 형성될 수 있다.In the bubble generation step (S20), micro bubbles are generated in the cleaning fluid. Bubbles can be produced by channel assemblies injected into the cleaning fluid. That is, the channel assembly is provided with a plurality of channels formed in a substantially cylindrical shape, and the channels are opened in one direction. The interior of the channel is hydrophobic. Therefore, when the channel is immersed in a washing medium, a channel-like bubble can be stably formed because the channel is not flooded due to the coating of a hydrophobic layer inside the channel.

기포 진동 단계(S30)에서, 음파 발진기를 구동하여 마이크로 기포에 음파를 부여하면 마이크로 기포는 그 크기가 커지고 작아지는 반복운동 즉, 진동(Oscillation)을 하게 된다. 즉, 기포는 음파와 같은 주기적으로 변화하는 압력장(Pressure field)에 노출 되었을 때, 그 압축성으로 인해 주기적으로 수축 팽창을 반복하며 진동한다. 이때, 기포의 진동은 음파의 주파수가 기포의 공진 주파수와 일치할 때 최대화된다.In the bubble vibration step (S30), when the sound wave is applied to the microbubbles by driving the sound wave oscillator, the microbubbles undergo repetitive movements, i.e., oscillations, in which the size increases and decreases. That is, when the air bubbles are exposed to a periodically changing pressure field, such as sound waves, due to its compressibility, they periodically contract and expand and vibrate. At this time, the vibration of the bubble is maximized when the frequency of the sound wave coincides with the resonance frequency of the bubble.

미세 유동장 발생 단계(S40)에서, 기포가 음파에 의해 수축 팽창을 반복하며 진동할 때, 기포와 세정유체는 그 계면을 이루는 두 물질의 물성 차이로 인해, 도 8과 같이 주변에 미세 유동장이 발생하게 된다.In the microfluidic field generation step (S40), when the bubbles vibrate by repeatedly contracting and expanding due to sound waves, the microfluidic field is generated around the air bubbles and the cleaning fluid due to the difference in physical properties of the two materials constituting the interface. Is done.

기판 세정 단계(S50)에서, 음파와 기포에 의한 미세 유동장은 세정유체의 분사유동을 유발하고, 세정유체의 분사유동은 기판 상의 파티클에 전단력을 가한다. 세정유체의 분사유동은 미세 패턴의 손상 없이 파티클을 기판으로부터 제거할 수 있다.In the substrate cleaning step (S50), the microfluidic field caused by sound waves and bubbles causes the spray flow of the cleaning fluid, and the spray flow of the cleaning fluid exerts a shear force on particles on the substrate. The spray flow of the cleaning fluid can remove particles from the substrate without damaging the fine patterns.

도 8은 특수 조명 하에서 육안으로 관찰되는 미세 입자들을 분산시킨 수조 내에 본 발명의 실시예에 따른 채널 조립체를 삽입한 후 미세 유동장의 발생을 관찰한 결과이다.8 is a result of observing the occurrence of a micro flow field after inserting a channel assembly according to an embodiment of the present invention in a water tank in which fine particles are observed with the naked eye under special illumination.

진동을 가하지 않은 도 8(b)의 경우 수조 내에 분산된 미세 입자들의 움직임이 관찰되지 않으나, 진동을 가한 도 8(a)의 경우 미세 입자들이 한쪽 방향으로 움직이는 것을 확인할 수 있다. 이는 채널 내의 기포의 진동으로 인해 수조 내의 유체가 한쪽 방향으로 유동되는 것을 의미한다.In the case of Fig. 8 (b) without vibration, the movement of the fine particles dispersed in the water tank is not observed, but in the case of Fig. 8 (a) with vibration, it can be seen that the fine particles move in one direction. This means that the fluid in the water tank flows in one direction due to the vibration of bubbles in the channel.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the present invention is illustrative and not restrictive in all respects, as the present invention may be implemented in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. Only do.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention. .

100, 200, 300; 기판 세정 장치
110, 210, 310; 수조
120, 220, 320; 채널 조립체
121, 221, 321; 채널
130, 230, 330; 음파 발진기100, 200, 300; Substrate cleaning device
110, 210, 310; water tank
120, 220, 320; Channel assembly
121, 221, 321; channel
130, 230, 330; Sound wave oscillator

Claims (22)

세정유체가 충진되고, 기판이 침지되는 수조;
상기 수조 내에 설치되며, 일측 방향으로 개구부가 형성된 채널을 하나 이상 구비한 채널 조립체;
상기 채널 내부에 생성된 기포를 진동시켜 세정유체를 유동시키는 음파 발진기;를 포함하며,
상기 채널의 개구부에는 기포와 세정유체 간의 계면이 형성되고, 상기 계면의 진동 시 세정유체에 미세 유동장을 형성하는 기판 세정 장치.
A water tank in which the cleaning fluid is filled and the substrate is immersed;
A channel assembly installed in the water tank and having one or more channels with openings formed in one direction;
Includes a sound wave oscillator that vibrates the air bubbles generated inside the channel to flow the cleaning fluid.
A substrate cleaning apparatus in which an interface between a bubble and a cleaning fluid is formed in an opening of the channel, and a micro flow field is formed in the cleaning fluid when the interface vibrates.
제1항에 있어서,
상기 기판은 수조에 수직 방향으로 설치되고, 상기 채널 조립체는 채널의 길이 방향이 상기 기판의 일면에 수직하는 방향으로 설치되는 기판 세정 장치.
According to claim 1,
The substrate is installed in a vertical direction to the water tank, the channel assembly is a substrate cleaning apparatus is installed in a direction in which the longitudinal direction of the channel is perpendicular to one surface of the substrate.
세정유체가 도포된 기판을 지지하는 기판 지지대;
상기 기판의 상측에 설치되고, 하측 방향으로 개구부가 형성되어 기포를 생성하는 하나 이상의 채널을 구비한 채널 조립체;
상기 채널 조립체에 인접 배치되며, 상기 채널 내부에 생성된 기포를 진동시켜 세정유체를 유동시키는 음파 발진기;를 포함하며,
상기 채널의 개구부에는 기포와 세정유체 간의 계면이 형성되고, 상기 계면의 진동 시 세정유체에 미세 유동장을 형성하는 기판 세정 장치.
A substrate support for supporting the substrate coated with the cleaning fluid;
A channel assembly installed on an upper side of the substrate and having an opening formed in a lower direction to generate bubbles;
It is disposed adjacent to the channel assembly, the sound wave oscillator that vibrates the air bubbles generated inside the channel to flow the cleaning fluid; includes,
A substrate cleaning apparatus in which an interface between a bubble and a cleaning fluid is formed in an opening of the channel, and a micro flow field is formed in the cleaning fluid when the interface vibrates.
제3항에 있어서,
상기 기판은 기판 지지대에 수평 방향으로 설치되고, 상기 채널 조립체는 채널의 길이 방향이 기판의 상면에 수직하는 방향으로 설치되는 기판 세정 장치.
According to claim 3,
The substrate is installed in a horizontal direction on the substrate support, the channel assembly is a substrate cleaning apparatus is installed in a direction in which the longitudinal direction of the channel is perpendicular to the upper surface of the substrate.
세정유체가 충진되는 수조;
상기 수조의 상측에 배치되어 기판을 클램핑하며, 수평 및 수직 방향으로 이동 가능한 기판 클램프;
상기 수조 내에 설치되며, 기판 방향으로 개구부가 형성된 채널을 하나 이상 구비한 채널 조립체;
상기 채널 내부에 생성된 기포를 진동시켜 세정유체를 유동시키는 음파 발진기;를 포함하며,
상기 채널의 개구부에는 기포와 세정유체 간의 계면이 형성되고, 상기 계면의 진동 시 세정유체에 미세 유동장을 형성하는 기판 세정 장치.
A water tank filled with cleaning fluid;
A substrate clamp disposed on the upper side of the water tank to clamp the substrate and movable in horizontal and vertical directions;
A channel assembly installed in the water tank and having one or more channels having openings formed in a substrate direction;
Includes a sound wave oscillator that vibrates the air bubbles generated inside the channel to flow the cleaning fluid.
A substrate cleaning apparatus in which an interface between a bubble and a cleaning fluid is formed in an opening of the channel, and a micro flow field is formed in the cleaning fluid when the interface vibrates.
제5항에 있어서,
상기 기판은 기판 클램프에 수평 방향으로 클램핑되고, 상기 채널 조립체는 채널의 길이 방향이 기판에 수직하는 방향으로 설치되는 기판 세정 장치.
The method of claim 5,
The substrate is clamped in the horizontal direction to the substrate clamp, and the channel assembly is a substrate cleaning apparatus in which the length direction of the channel is installed in a direction perpendicular to the substrate.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널의 개구부는 기판의 세정면과 대면하는 방향으로 형성되는 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
A substrate cleaning apparatus in which the opening of the channel is formed in a direction facing the cleaning surface of the substrate.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널은 개구부 측으로 갈수록 직경이 점차 감소하는 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
The channel is a substrate cleaning apparatus whose diameter gradually decreases toward the opening side.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널 내부는 소수성막 코팅을 포함하거나, 또는 소수성이 부여되도록 표면 조도가 조절된 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
The inside of the channel includes a hydrophobic film coating, or a substrate cleaning apparatus whose surface roughness is adjusted so that hydrophobicity is imparted.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널 조립체는 소수성 재질로 형성되는 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
The channel assembly is a substrate cleaning apparatus formed of a hydrophobic material.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널 조립체에는 복수개의 채널이 구비되고,
상기 복수개의 채널들의 길이는 모두 동일한 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
The channel assembly is provided with a plurality of channels,
The substrate cleaning apparatus having the same length of the plurality of channels.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 채널 조립체에는 복수개의 채널이 구비되고,
상기 복수개의 채널들의 개구부의 직경은 모두 동일한 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
The channel assembly is provided with a plurality of channels,
The substrate cleaning apparatus having the same diameter of the openings of the plurality of channels.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음파 발진기는 기포의 공진 주파수와 동일한 주파수의 음파를 발생하는 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
The sound wave oscillator is a substrate cleaning apparatus for generating sound waves of the same frequency as the resonance frequency of the bubbles.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 음파 발생기는 상기 수조의 외부 또는 내부에 설치되는 기판 세정 장치.
The method of claim 1 or 5,
The sound wave generator is a substrate cleaning apparatus installed on the outside or inside of the water tank.
제1, 3, 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음파 발생기는 상기 채널 조립체에 밀착 설치되는 기판 세정 장치.
The method of claim 1, 3, 5,
The sound wave generator is a substrate cleaning apparatus installed in close contact with the channel assembly.
기판을 세정유체가 구비된 세정 위치에 로딩하는 단계;
상기 세정유체 내에 마이크로 기포를 생성하는 단계;
상기 마이크로 기포에 음파를 부여하여 마이크로 기포를 진동시키는 단계;
상기 마이크로 기포와 세정유체 간의 계면이 진동하면서 미세 유동장을 발생시키는 단계;
미세 유동장에 의해 세정유체가 유동하여 기판을 세정하는 단계;
를 포함하는 기판 세정 방법.
Loading the substrate into a cleaning position provided with a cleaning fluid;
Generating micro-bubbles in the cleaning fluid;
Vibrating the micro-bubbles by applying sound waves to the micro-bubbles;
Generating a fine flow field while the interface between the micro-bubbles and the cleaning fluid is vibrated;
Cleaning the substrate by flowing a cleaning fluid through a micro flow field;
A substrate cleaning method comprising a.
제16항에 있어서,
상기 기포를 생성하는 단계에서, 상기 기포는 세정유체와 접촉하는 채널 조립체의 채널 내에 생성되는 기판 세정 방법.
The method of claim 16,
In the step of generating the air bubbles, the air bubbles are generated in a channel of the channel assembly in contact with the cleaning fluid.
제17에 있어서,
상기 채널 내부는 소수성막 코팅을 포함하거나, 또는 소수성이 부여되도록 표면 조도가 조절된 기판 세정 방법.
The method of claim 17,
The inside of the channel includes a hydrophobic film coating, or a method of cleaning a substrate whose surface roughness is adjusted so that hydrophobicity is imparted.
제17항에 있어서,
상기 채널 조립체는 소수성 재질로 형성된 기판 세정 방법.
The method of claim 17,
The channel assembly is a substrate cleaning method formed of a hydrophobic material.
제16항에 있어서,
상기 마이크로 기포를 진동시키는 단계에서, 기포의 공진 주파수와 동일한 주파수의 음파를 부여하는 기판 세정 방법.
The method of claim 16,
In the step of vibrating the micro-bubbles, the substrate cleaning method of providing sound waves of the same frequency as the resonant frequency of the bubbles.
기판 세정을 위한 채널 조립체로서,
상기 채널 조립체는,
일측 방향으로 개구부가 형성되고 내부에 소수성 면이 형성된 채널을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 조립체.
A channel assembly for substrate cleaning,
The channel assembly,
A channel assembly comprising at least one channel having an opening formed in one direction and a hydrophobic surface formed therein.
제21항의 채널 조립체를 이용하여 기판을 세정하는 방법으로서,
적어도 상기 개구부가 세정액에 접하도록 하여 상기 채널 내부에 기포를 생성하는 단계;
상기 기포와 상기 세정액의 계면을 진동시키는 단계;
상기 계면의 진동에 의해 발생되는 상기 세정액의 유동을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계;
를 포함하는 기판 세정 방법.A method for cleaning a substrate using the channel assembly of claim 21,
Generating bubbles in the channel by at least allowing the opening to contact the cleaning liquid;
Vibrating the interface between the bubbles and the cleaning liquid;
Cleaning the substrate using the flow of the cleaning liquid generated by vibration of the interface;
A substrate cleaning method comprising a.
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