JP2009076916A - 超音波振動生成装置及び方法、そしてウエハー洗浄装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 超音波振動生成装置及び方法、そしてウエハー洗浄装置及び方法が開示される。
【解決手段】 超音波振動生成装置及び方法は、振動発生部から発生された超音波振動が伝達部材の物質層を通過するようにして、超音波振動の強度及び方向を調節する。ウエハー洗浄装置及び方法は、洗浄液供給部から洗浄液をウエハーに供給し、超音波振動発生部が超音波振動を発生し、超音波振動を伝達部材の物質層を通過するようにして超音波振動の強度及び方向を調節して、強度及び方向が調節された超音波振動が洗浄液に伝達される。
【選択図】 図１
【解決手段】 超音波振動生成装置及び方法は、振動発生部から発生された超音波振動が伝達部材の物質層を通過するようにして、超音波振動の強度及び方向を調節する。ウエハー洗浄装置及び方法は、洗浄液供給部から洗浄液をウエハーに供給し、超音波振動発生部が超音波振動を発生し、超音波振動を伝達部材の物質層を通過するようにして超音波振動の強度及び方向を調節して、強度及び方向が調節された超音波振動が洗浄液に伝達される。
【選択図】 図１
Description
本発明は、超音波振動生成装置及び方法、そしてウエハー洗浄装置及び方法に関し、ウエハーを洗浄するための洗浄液を振動するための超音波振動生成装置及び方法、そしてウエハー洗浄装置及び方法に関する。
一般に、半導体装置は、蒸着、フォトリソグラフィ、エッチング、研磨、洗浄、及び乾燥等のような単位工程の反復的な遂行によって製造される。前記単位工程のうち、洗浄工程は、それぞれの単位工程を行う間、ウエハーの表面に付着される異物質又は不必要な膜を除去する工程である。最近、前記ウエハー上に形成されるパターンが微細化され、前記パターンの縦横比が大きくなるに従い、前記洗浄工程の重要度が漸次高くなっている。
従来技術によると、前記洗浄工程を行うウエハー洗浄装置は、前記ウエハー上に洗浄液を供給する洗浄液供給部及び前記洗浄液に超音波振動を印加する超音波振動部を含む。
前記超音波振動部は、前記超音波振動の強度及び方向を変化させず、単純に前記洗浄液に伝達する。従って、前記超音波振動の強度が不均一な場合、前記ウエハーが不均一に洗浄されることができる。
又、前記ウエハー上に提供された洗浄液の厚みが薄い場合、前記超音波振動の強度が大きい場合、前記ウエハー上に形成されたパターンが損傷されることができる。
本発明は、洗浄液に印加される超音波振動の強度及び方向を調節することができる超音波振動生成装置を提供する。
本発明は、洗浄液に印加される超音波振動の強度及び方向を調節することができる超音波振動生成方法を提供する。
本発明は、前記超音波振動生成装置を含むウエハー洗浄装置を提供する。
本発明は、前記超音波振動生成方法を含むウエハー洗浄方法を提供する。
本発明による超音波振動生成装置は、超音波振動を発生する超音波振動発生部、及び前記超音波振動発生部の端部に具備され、内部に前記超音波振動の強度及び方向を調節する物質層を有し、前記超音波振動をウエハーを洗浄するための洗浄液に伝達する伝達部材を含む。
本発明の一実施例によると、前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つを含むことができる。
本発明の他の実施例によると、前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つを変化させて前記超音波振動の強度及び方向を調節することができる。
本発明による超音波振動生成方法は、超音波振動を発生して、前記超音波振動を物質層
に通過させて前記超音波振動の強度及び方向を調節する。
に通過させて前記超音波振動の強度及び方向を調節する。
本発明の一実施例によると、前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つを含むことができる。
本発明の他の実施例によると、前記超音波振動の強度及び方向の調節は、前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つを変化させてなることができる。
本発明によるウエハー洗浄装置はウエハーの上部に具備され、前記ウエハーに前記ウエハーを洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給部、前記ウエハーの上部に具備され、超音波振動を発生する超音波振動発生部、及び前記超音波振動発生部の端部に具備され、内部に前記超音波振動の強度及び方向を調節する物質層を有し、前記超音波振動を前記洗浄液に伝達する伝達部材を含むことができる。
本発明の一実施例によると、前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つを含むことができる。
本発明の他の実施例によると、前記洗浄液に伝達される超音波振動の強度及び方向が前記ウエハー上に形成されたパターンの形態と対応するように前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つが変化されることができる。
本発明の更に他の実施例によると、前記伝達部材は、前記超音波振動発生部と一体に形成されることができる。
本発明によるウエハー洗浄方法は、ウエハー上に洗浄液を供給し、超音波振動を発生し、前記超音波振動を物質層に通過させて前記超音波振動の強度及び方向を調節し、前記強度及び方向が調節された超音波振動を前記洗浄液に伝達して行われる。
本発明の一実施例によると、前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つからなることができる。
本発明の他の実施例によると、前記洗浄液に伝達される超音波振動の強度及び方向が前記ウエハー上に形成されたパターンの形態と対応するように前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つを変化させることができる。
本発明によると、伝達部材に具備される物質層の個数、厚み、及び幅を調節して超音波振動の強度及び方向を調節することができる。前記超音波振動の強度及び方向を調節した後、前記超音波振動がウエハー上の洗浄液に印加される。従って、前記ウエハーを容易に洗浄することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例によるウエハー洗浄装置及び方法について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による超音波振動生成装置１００を説明するための断面図で、図２乃至図４は、図１に図示された伝達部材１２０の他の例を説明するための断面図である。
図１乃至図４を参照すると、前記超音波振動生成装置１００は、超音波振動発生部１１
０及び伝達部材１２０を含む。
０及び伝達部材１２０を含む。
前記超音波振動発生部１１０は、洗浄するウエハーの上方に具備され、超音波振動を発生する。前記超音波振動発生部１１０の例としては、電気的なエネルギーを物理的な振動エネルギーに変換させる圧電変換機が挙げられる。
前記伝達部材１２０は、前記超音波振動発生部１１０の端部に具備される。前記伝達部材１２０は、前記ウエハーＷと同じサイズの円板形態を有するか、前記ウエハーＷの直径と同じ長さのバー形態を有することができる。前記伝達部材１２０は、前記超音波振動発生部１１０と一体に形成されることができる。前記伝達部材１２０は、前記ウエハー上に提供された洗浄液と接触する。従って、前記伝達部材１２０は、前記超音波振動発生部１１０から発生された超音波振動を前記洗浄液に伝達する。前記超音波振動は、前記洗浄液を攪拌させて前記ウエハー上に存在するパーティクル等の異物質を容易に除去することができる。
前記伝達部材１２０の材質の例としては、石英、サファイア、炭化ケイ素、窒化ホウ素、炭素ガラス等が挙げられる。これらは単独又は複合的に使用されることができる。
前記伝達部材１２０は、内部に物質層１２２を含む。前記物質層１２２は固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つの物質を含むことができる。前記物質層１２２の材質と前記伝達部材１２２の材質は互いに異なる。前記物質層１２２と前記伝達部材１２２で前記超音波振動が異なるように伝達されるので、前記物質層１２２を利用して前記超音波振動の強度及び方向を調節することができる。例えば、前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅はそれぞれ調節して前記超音波振動の強度及び方向を調節することができる。
一例として、図１に図示されたように前記物質層１２２の個数は単数であるか、図２乃至図４に図示されたように前記物質層１２２の個数は多数であり得る。前記物質層１２２の個数が多数である場合、各物質層１２２は、前記固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つの物質であり得る。即ち、各物質層１２２は、同じ物質を含むか、他の物質を含むことができる。前記多数の物質層１２２は、前記ウエハーＷの上部面と垂直な方向に配置されることができる。前記多数の物質層１２２は、前記ウエハーＷの上部面と平行な方向に配置されることができる。従って、前記物質層１２２の個数及び前記物質層１２２を形成する物質によって前記超音波振動の強度及び方向を多様に調節することができる。
他の例として、前記物質層１２２の厚みは、均一であるか、不均一であり得る。図１乃至図３に図示されたように前記物質層１２２の厚みが均一な場合、前記物質層１２２は、前記超音波振動の強度及び方向を一定に変化させることができる。図４に図示されたように、前記物質層１２２の厚みが不均一な場合、前記物質層１２２は前記超音波振動の強度及び方向を多様に変化させて前記超音波振動を集束、分散又は遮断することができる。
更に他の例として、前記物質層１２２の幅は、前記伝達部材１２０の幅と実質的に同じであるか、前記伝達部材１２０の幅より小さくても良い。前記物質層１２２の幅が前記伝達部材１２０の幅と実質的に同じである場合、前記物質層１２２は前記超音波振動の強度及び方向を全体的に変化させることができる。前記物質層１２２の幅が前記伝達部材１２０の幅より小さい場合、前記物質層１２２は前記超音波振動の強度及び方向を部分的に変化させることができる。
前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅は、前記ウエハーＷ上に形成されたパターンの形態によってそれぞれ調節されることができる。例えば、前記ウエハーＷで前記パターンの形態が相対的に複雑な部位又は前記パターンの高さが相対的に低い部位には、前記強い
強度の超音波振動が伝達されるか、前記超音波振動が集束されるように前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅を調節する。前記ウエハーＷで前記パターンの形態が相対的に単純な部位又は前記パターンの高さが相対的に高い部位には前記弱い強度の超音波振動が伝達されるか、前記超音波振動が分散されるように前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅を調節する。
強度の超音波振動が伝達されるか、前記超音波振動が集束されるように前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅を調節する。前記ウエハーＷで前記パターンの形態が相対的に単純な部位又は前記パターンの高さが相対的に高い部位には前記弱い強度の超音波振動が伝達されるか、前記超音波振動が分散されるように前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅を調節する。
前記のように、前記物質層１２２を有する伝達部材１２０を通じて前記洗浄液に印加される超音波振動の強度及び方向を調節することができる。従って、前記伝達部材１２０は、前記ウエハーＷを洗浄するための最適の超音波振動を前記洗浄液に伝達することができる。
又、前記ウエハーＷ上の洗浄液の厚みが相対的に薄くても、前記物質層１２２が前記洗浄液の厚みを補償するので、前記超音波振動によって前記ウエハーＷ上に形成されたパターンが損傷されることを防止することができる。
図５は、本発明の一実施例による超音波振動生成方法を説明するための流れ図である。
図５を参照すると、超音波振動発生部１１０を作動させて超音波振動を発生する（Ｓ１１０）。
具体的に、圧電変換機のような超音波振動発生部１１０に電源を印加して電気エネルギーを物理的な振動エネルギーに変換させて超音波振動を発生する。
前記超音波振動を前記伝達部材１２０の物質層１２２に通過させて前記超音波振動の強度及び方向を調節する（Ｓ１２０）。
前記超音波振動は前記伝達部材１２０の内部に具備され、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つからなる少なくとも１つの物質層１２２を通過する。前記物質層１２２は、前記伝達部材１２０と異なる材質からなるので、前記超音波振動を集束、分散、又は遮断して前記超音波振動の強度及び方向を調節することができる。具体的に、前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つを調節して前記超音波振動の強度及び方向を調節することができる。例えば、前記物質層１２２が単数であるか、多数であり得る。前記物質層１２２が多数である場合、前記物質層１２２は前記ウエハーの上部面と垂直な方向に配置されるか、前記ウエハーの上部面と平行な方向に配置されることができる。他の例として、前記物質層１２２が均一な厚みを有するか、不均一な厚みを有することができる。更に他の例として、前記物質層１２２は、前記伝達部材１２０と同じ幅を有するか、前記伝達部材１２０より小さい幅を有することができる。
前記超音波振動の強度及び方向が前記ウエハー上に形成されたパターンの形態と対応するように前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅が調節されることができる。例えば、前記ウエハーで前記パターンの形態が相対的に複雑な部位又は前記パターンの高さが相対的に低い部位には、強い強度の超音波振動が伝達されるか、前記超音波振動が集束されるように前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅を調節する。前記ウエハーで前記パターンの形態が相対的に単純な部位又は前記パターンの高さが相対的に高い部位には、弱い強度の超音波振動が伝達されるか、前記超音波振動が分散されるように前記物質層１２２の個数、厚み、及び幅を調節する。
図６は、本発明の一実施例によるウエハー洗浄装置２００を説明するための断面図である。
図６を参照すると、前記ウエハー洗浄装置２００は、支持部２１０、駆動部２２０、洗浄液供給部２３０、ボウル２４０、排出口２５０、超音波振動発生部２６０、及び伝達部材２７０を含む。
前記支持部２１０は円板形状を有し、上部面に洗浄するウエハーＷを支持する。
前記駆動部２２０は前記支持部２１０の下部に具備され、回転軸２２２を通じて前記支持部２１０に回転力を提供する。前記駆動部２２０の例としてはモーターが挙げられる。
前記洗浄液供給部２３０は前記支持部２１０の上方に具備され、前記ウエハーＷの上部面に前記ウエハーＷを洗浄するための洗浄液を供給する。前記洗浄液の例としては、超純水（Ｈ２Ｏ）が挙げられる。前記洗浄液の他の例としては、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）及び超純水（Ｈ２Ｏ）との混合液、フッ酸（ＨＦ）と超純水（Ｈ２Ｏ）との混合液、フッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）とフッ酸（ＨＦ）及び超純水（Ｈ２Ｏ）との混合液、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）と超純水（Ｈ２Ｏ）との混合液等が挙げられる。
前記ボウル２４０は前記支持部２１０の側面を囲むように具備され、前記ウエハーＷの回転によって前記ウエハーＷの周辺部位に飛散される洗浄液を遮断する。前記ボウル２４０の底面中央には前記回転軸２２２を具備するための開口２４２を有する。
前記排出口２５０は前記ボウル２４０の底面一側に具備され、前記ウエハーＷから離脱された洗浄液を外部に排出する。
前記超音波振動発生部２６０及び前記伝達部材２７０についての具体的な説明は、図１乃至図４を参照した超音波振動発生部１１０及び伝達部材１２０についての説明と実質的に同じである。
前記ウエハー洗浄装置２００は、前記伝達部材２７０を通じて前記洗浄液に印加される超音波振動の強度及び方向を調節することができる。従って、前記伝達部材２７０は、前記ウエハーＷを洗浄するための最適の超音波振動を前記洗浄液に伝達することができる。
又、前記ウエハーＷ上の洗浄液の厚みが相対的に薄くても前記物質層２７２が前記洗浄液の厚みを補償するので、前記超音波振動によって前記ウエハーＷ上に形成されたパターンが損傷されることを防止することができる。
図７は、本発明の一実施例によるウエハー洗浄方法を説明するための流れ図である。
図７を参照すると、支持部２１０上に洗浄されるウエハーＷを装着する。駆動部２２０を駆動させて前記支持部２１０を回転させて前記支持部２１０に装着された前記ウエハーＷを回転させる。超音波振動発生部２６０を前記ウエハーＷの上方に位置させて、前記伝達部材２７０を前記超音波振動発生部２６０と前記ウエハーＷとの間に位置させる。前記伝達部材２７０は、前記超音波振動発生部２６０と固定されるか一体に形成され、前記ウエハーＷの上部面と一定間隔離隔される。洗浄液供給部２３０で前記ウエハーＷの上部面に洗浄液を供給する（Ｓ２１０）。
前記ウエハーＷが回転されるので、前記洗浄液は、前記伝達部材２７０と前記ウエハーＷとの間に提供される。前記ウエハー洗浄工程が進行される間、前記洗浄液は持続的に供給され、前記ウエハーＷも持続的に回転する。
以後、前記超音波振動発生部２６０を作動させて超音波振動を発生する（Ｓ２２０）。
具体的に、圧電変換機のような超音波振動発生部２６０に電源を印加して電気エネルギーを物理的な振動エネルギーに変換させて超音波振動を発生する。
前記超音波振動を前記伝達部材２７０の物質層２７２に通過させて前記超音波振動の強度及び方向を調節する（Ｓ２３０）。
前記超音波振動の強度及び方向の調節についての具体的な説明は、図５を参照した超音波振動の強度及び方向調節（Ｓ１２０）についての説明と実質的に同じである。
前記強度及び方向が調節された超音波振動を前記伝達部材２７０を通じて前記ウエハーＷ上の洗浄液に伝達する（Ｓ２４０）。
前記洗浄液に伝達された前記超音波振動は、前記洗浄液を攪拌させて前記洗浄液と前記ウエハーＷ上に存在する異物質の化学反応を促進させる。従って、前記超音波振動は前記異物質の除去効率を向上させる。
前記異物質を含む洗浄液は、前記ウエハーＷから離脱されボウル２４０の側壁によって遮断される。前記遮断された洗浄液はボウル２４０の底面に移動され、排出口２５０を通じて外部に排出される。
本発明の実施例によると、伝達部材の内部に固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つからなる物質層を具備する。前記物質層の個数、厚み、及び幅を調節して超音波振動の強度及び方向を調節することができる。前記超音波振動の強度及び方向を調節してウエハー上の洗浄液に印加することができるので、前記ウエハーを容易に洗浄することができる。
又、前記ウエハー上の洗浄液の厚みが薄い場合、前記物質層が前記洗浄液の厚みを増加させる役割を果たす。従って、前記超音波振動によって前記ウエハー上に形成されたパターンが損傷されることを防止することができる。
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
１００ 超音波振動生成装置
１１０ 超音波振動発生部
１２０ 伝達部材
１２２ 物質層
２００ ウエハー洗浄装置
２１０ 支持部
２２０ 駆動部
２３０ 洗浄液供給部
２４０ ボウル
２４２ 開口
２５０ 排出口
２６０ 超音波振動発生部
２７０ 伝達部材
２７２ 物質層
Ｗ ウエハー
１１０ 超音波振動発生部
１２０ 伝達部材
１２２ 物質層
２００ ウエハー洗浄装置
２１０ 支持部
２２０ 駆動部
２３０ 洗浄液供給部
２４０ ボウル
２４２ 開口
２５０ 排出口
２６０ 超音波振動発生部
２７０ 伝達部材
２７２ 物質層
Ｗ ウエハー
Claims (13)
- 超音波振動を発生する超音波振動発生部と、
前記超音波振動発生部の端部に具備され、内部に前記超音波振動の強度及び方向を調節する物質層を有し、前記超音波振動をウエハーを洗浄するための洗浄液に伝達する伝達部材と、を含むことを特徴とする超音波振動生成装置。 - 前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つを含むことを特徴とする請求項１記載の超音波振動生成装置。
- 前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つを変化させて前記超音波振動の強度及び方向を調節することを特徴とする請求項１記載の超音波生成装置。
- 超音波振動を発生する段階と、
前記超音波振動を物質層に通過させて前記超音波振動の強度及び方向を調節する段階と、を含む超音波振動生成方法。 - 前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つを含むことを特徴とする請求項４記載の超音波振動生成方法。
- 前記超音波振動の強度及び方向の調節は、前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つを変化させてなることを特徴とする請求項４記載の超音波振動生成方法。
- ウエハーの上部に具備され、前記ウエハーに前記ウエハーを洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
前記ウエハーの上部に具備され、超音波振動を発生する超音波振動発生部と、
前記超音波振動発生部の端部に具備され、内部に前記超音波振動の強度及び方向を調節する物質層を有し、前記超音波振動を前記洗浄液に伝達する伝達部材と、を含むことを特徴とするウエハー洗浄装置。 - 前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つを含むことを特徴とする請求項７記載のウエハー洗浄装置。
- 前記洗浄液に伝達される超音波振動の強度及び方向が前記ウエハー上に形成されたパターンの形態と対応するように前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つが変化されることを特徴とする請求項７記載のウエハー洗浄装置。
- 前記伝達部材は、前記超音波振動発生部と一体に形成されることを特徴とする請求項７記載のウエハー洗浄装置。
- ウエハー上に洗浄液を供給する段階と、
超音波振動を発生する段階と、
前記超音波振動を物質層に通過させて前記超音波振動の強度及び方向を調節する段階と、
前記強度及び方向が調節された超音波振動を前記洗浄液に伝達する段階と、を含むことを特徴とするウエハー洗浄方法。 - 前記物質層は、固体、液体、及び気体のうち、いずれか１つからなることを特徴とする請求項１１記載のウエハー洗浄方法。
- 前記洗浄液に伝達される超音波振動の強度及び方向が前記ウエハー上に形成されたパターンの形態と対応するように前記物質層の個数、厚み、及び幅のうち、少なくとも１つを変化させることを特徴とする請求項１１記載のウエハー洗浄方法。
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