(57)【要約】【課題】メガソニック洗浄方法及び洗浄装置を提供すること。【解決手段】メガソニック洗浄方法として、洗浄対象体と区分される空間で、メガソニックによって洗浄液を起電させてマイクロ空洞を生成させる。生成されたマイクロ空洞のうち、安定な振動のマイクロ空洞のみを洗浄対象体がロードされた空間に移動させる。また、前記安定な振動のマイクロ空洞を利用して前記洗浄対象体の表面を洗浄する。前記方法によると、洗浄対象体内のパターンの損傷を防ぎ且つ洗浄対象体表面のパーティクルを効果的に除去することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄対象体と区分される空間で、メガソニックエネルギーによって洗浄液を起電させてマイクロ空洞を生成させる段階と、
生成されたマイクロ空洞のうち、安定な振動のマイクロ空洞のみを洗浄対象体に移動させる段階と、
前記安定な振動のマイクロ空洞を利用して前記洗浄対象体の表面を洗浄する段階と、を含むことを特徴とするメガソニック洗浄方法。
【請求項２】
前記生成されたマイクロ空洞のうちで不安定なマイクロ空洞は前記洗浄対象体に移動する途中、破裂されるかまたは除去されることを特徴とする請求項１に記載のメガソニック洗浄方法。
【請求項３】
前記洗浄対象体が提供された空間に移動したマイクロ空洞が安定な振動を維持するように、前記洗浄対象体が提供された空間に高周波振動を提供する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のメガソニック洗浄方法。
【請求項４】
前記洗浄対象体と区分される位置では前記マイクロ空洞を生成させるための第１パワーを印加し、前記洗浄対象体が提供された空間では、マイクロ空洞の安定した振動が維持されるようにする第２パワーを印加することを特徴とする請求項３に記載のメガソニック洗浄方法。
【請求項５】
前記第１パワーは前記第２パワーより高いことを特徴とする請求項４に記載のメガソニック洗浄方法。
【請求項６】
前記第２パワーは前記第１パワーの５０％より低いことを特徴とする請求項５に記載のメガソニック洗浄方法。
【請求項７】
前記第１パワーは、安定した振動のマイクロ空洞及び不安定な振動のマイクロ空洞がともに生成されることのできるパワーであることを特徴とする請求項５に記載のメガソニック洗浄方法。
【請求項８】
メガソニックによって洗浄液を起電させてマイクロ空洞を生成させ、洗浄液の流入及び流出ラインが接続された容器を含む気泡発生部と、
前記気泡発生部と区分される空間に設けられ、前記流出ラインから流出される洗浄液及び安定な振動のマイクロ空洞を収集し、前記安定な振動のマイクロ空洞を利用して洗浄対象体を洗浄する洗浄部と、
前記洗浄対象体が安定な振動のマイクロ空洞によって洗浄されるように前記洗浄対象体をロードするロード部と、を備えることを特徴とするメガソニック洗浄装置。
【請求項９】
前記気泡発生部には、前記マイクロ空洞を生成させるための第１圧電変換器を含み、前記洗浄部には安定したマイクロ空洞を維持させるための第２圧電変換器を含むことを特徴とする請求項８に記載のメガソニック洗浄装置。
【請求項１０】
前記気泡発生部は、前記洗浄部の内部で別途の空間に具備されるかまたは前記洗浄部の外部に具備されることを特徴とする請求項８に記載のメガソニック洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メガソニック洗浄方法及び洗浄装置に関する。より詳しくは、半導体基板またはフォトマスクをメガソニック洗浄する方法及び洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メガソニック洗浄は、半導体製造作業で使用され、特に半導体基板、フォトマスクなどの洗浄に使用される。メガソニック洗浄は音響エネルギーが液体媒質に加えられるとき、溶解されたガスから形成される微細気泡の迅速な形成と崩壊を通じてパーティクルの接着力を無くすことによってパーティクルを除去する。また、ＲＦパワーが圧電変換器に印加されるとき、流体を通じての音波によって誘導された流体運動を通じてパーティクルを除去する。しかし、パーティクルを除去する工程で半導体基板またはフォトマスク内のパターンにダメージを加えることになってパターンが損傷される問題が発生する。前記パターン損傷を抑制するためにパワーを減少させるか、または、周波数を増加させる場合、洗浄力が減少する問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国特許出願公開２００５−０１００４０５号明細書
【特許文献２】韓国特許出願公開２００６−００５８２２８号明細書
【特許文献３】韓国特許０５５１４１３号明細書
【特許文献４】特開２００９−１２５６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、パターンの損傷が抑制されて、かつ優れた洗浄力を有するメガソニック洗浄方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、上述のメガソニック洗浄方法を行うのに適したメガソニック洗浄装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するための本発明の一実施形態によるメガソニック洗浄方法は、洗浄対象体と区分される空間で、メガソニックによって洗浄液を起電させてマイクロ空洞を生成させる。生成されたマイクロ空洞のうち、安定な振動のマイクロ空洞のみを洗浄対象体がロードされた空間に移動させる。また、前記安定な振動のマイクロ空洞を利用して前記洗浄対象体の表面を洗浄する。
【０００７】
本発明の一実施形態において、前記安定な振動のマイクロ空洞のみを移動させる段階で、生成されたマイクロ空洞のうち、不安定なマイクロ空洞は前記洗浄対象体がロードされた空間に移動する途中、破裂されるかまたは除去されて前記洗浄対象体がロードされた空間まで到達できないように前記マイクロ空洞の移動経路を調節することができる。
【０００８】
本発明の一実施形態において、前記洗浄対象体がロードされた空間に移動したマイクロ空洞が安定な振動を維持するように、前記洗浄対象体がロードされた空間に高周波振動を提供する工程をさらに含むことができる。
【０００９】
本発明の一実施形態において、前記洗浄対象体と区分される位置では前記マイクロ空洞を生成させるための第１圧電変換器を使用し、前記洗浄対象体がロードされる空間では、マイクロ空洞の振動が維持されるようにする第２圧電変換器を使用することができる。
【００１０】
前記第１圧電変換器に加えられる第１パワーは前記第２圧電変換器に加えられる第２パワーより高いパワーであってもよい。
【００１１】
前記第２パワーは前記第１パワーの５０％より低いパワーであってもよい。
【００１２】
前記第１パワーは、安定した振動のマイクロ空洞及び不安定な振動のマイクロ空洞がともに生成されることのできるパワーであってもよい。
【００１３】
上述の目的を達成するための本発明の一実施形態によるメガソニック洗浄装置は、メガソニックによって洗浄液を起電させてマイクロ空洞を生成させ、洗浄液の流入及び流出ラインが接続された容器を含む気泡発生部が備えられる。前記気泡発生部と区分される空間に設けられ、前記流出ラインから流出される洗浄液及び安定的な振動のマイクロ空洞を収集し、前記安定な振動のマイクロ空洞を利用して洗浄対象体を洗浄する洗浄部が備えられる。また、前記洗浄対象体が安定な振動のマイクロ空洞によって洗浄されるように前記洗浄対象体をロードするロード部が備えられる。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記気泡発生部には、前記マイクロ空洞を生成させるための第１圧電変換器を含み、前記洗浄部には安定されたマイクロ空洞を維持させるための第２圧電変換器を含むことができる。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記気泡発生部は、前記洗浄部の内部で別途の空間に具備されるかまたは前記洗浄部の外部に具備されることができる。
【００１６】
本発明の一実施形態において、前記気泡発生部は前記洗浄部の内部で別途の空間に具備され、前記洗浄部は洗浄液が担持されているタンク及び第２圧電変換器を含むことができる。前記ロード部は前記洗浄部内部に具備されることができる。
【００１７】
本発明の一実施形態において、前記気泡発生部は、前記洗浄部外部に具備され、前記洗浄部は、気泡発生部とロード部との間の離隔された空間であってもよい。前記洗浄部に含まれる第２圧電変換器は前記ロード部と対向している、前記気泡発生部の容器の外壁に具備されることができる。
【００１８】
本発明の一実施形態において、前記気泡発生部の容器の外壁に沿って前記洗浄部に洗浄液が満ちるようにガイドし、パーティクルを含む洗浄液を外部に排出するパーティクル排出ラインをさらに含むことができる。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前記気泡発生部の前記洗浄液の流入ラインは、前記洗浄部外部から前記気泡発生部の容器の内部に延伸し、前記洗浄液の流出ラインは前記気泡発生部の容器内部から前記洗浄部に延伸されることができる。
【００２０】
本発明の一実施形態において、前記第１圧電変換器は気泡発生部の洗浄液流入ラインの延伸方向と平行するかまたは垂直となるように設置されることができる。
【００２１】
本発明の一実施形態において、前記第２圧電変換器は気泡発生部の洗浄液の流出ラインの延伸方向と平行するかまたは垂直となるように設置されることができる。
【００２２】
本発明の一実施形態において、前記ロード部は水平回転するか、または水平方向に直線運動することができる。
【発明の効果】
【００２３】
説明のように、本発明のメガソニック洗浄を通じて洗浄対象体のパターンの損傷は、最少化しつつ、洗浄対象体に付着されたパーティクルを洗浄することができる。特に、フォトマスクのパターンを損傷することなく効果的にパーティクルを洗浄することによって、フォトマスクパターンにパーティクルが付着されることによって基板に形成されるパターンに続けて不良が発生することを防ぐことができる。これによって、半導体素子の製造の収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】洗浄対象体をメガソニック洗浄する方法を示す。
【図２】本発明の第１実施形態によるメガソニック洗浄装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるメガソニック洗浄を示す断面図である。
【図４】図３に示すメガソニック洗浄装置に適用することのできる多様な形態の気泡発生部を示す。
【図５】図３に示すメガソニック洗浄装置に適用することのできる多様な形態の気泡発生部を示す。
【図６】図３に示すメガソニック洗浄装置に適用することのできる多様な形態の気泡発生部を示す。
【図７】本発明の第３実施形態によるメガソニック洗浄装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態によるメガソニック洗浄装置を示す断面図である。
【図９】音圧によるパーティクルの除去力を示すグラフである。
【図１０】各サンプルのパーティクルの除去力を示すバーグラフである。
【図１１】各洗浄方法に従ってフォトマスクサンプルに残留するパーティクルに対する蛍光イメージを示す。
【図１２】各洗浄方法に従ってフォトマスクサンプルに残留するパーティクルに対する蛍光イメージを示す。
【図１３】各洗浄方法に従ってフォトマスクサンプルに残留するパーティクルに対する蛍光イメージを示す。
【図１４】各洗浄方法に従ってフォトマスクサンプルに残留するパーティクルに対する蛍光イメージを示す。
【図１５】各洗浄方法に従ってフォトマスクサンプルに残留するパーティクルに対する蛍光イメージを示す。
【図１６】各洗浄方法に従ってフォトマスクサンプルに残留するパーティクルに対する蛍光イメージを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付する図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。
【００２６】
本発明には多様な変更を加えてもよく、様々な形態を有してもよいため、特定の実施形態を図面に例示し、本明細書において詳しく説明する。しかし、これは本発明を特定の開示された実施形態に限定するものではなく、本発明の趣旨及び技術範囲に含まれる全ての変更物、均等物、ないしは代替物を含むものと理解されるべきである。各図面の説明において類似する構成要素に対して類似する参照符号を使用した。添付の図面において、本発明の明確性を確保するために構造物のサイズを実際より拡大して示した。
【００２７】
第１、第２などの用語が多様な構成要素を説明するために使用されるが、各構成要素は使用される用語によって限定されるものではない。各用語は１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的で使用されるものであって、例えば、明細書中において、第１構成要素を第２構成要素に書き換えてもよく、同様に第２構成要素を第１構成要素に書き換えてもよい。単数表現は、文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現を含む。
【００２８】
本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを規定するものであって、１つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解されるべきである。
【００２９】
以下において、本発明の一実施形態によるメガソニック洗浄方法を説明する。
【００３０】
メガソニック洗浄は、メガソニック発生器から発生するエネルギーを流体に伝達して洗浄する方式である。具体的には、メガソニック洗浄の主なメカニズムは、マイクロ空洞（Ｍｉｃｒｏ  ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）、音響流（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｓｔｒｅａｍｉｎｇ）、音響圧力勾配（Ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｇｒａｄｉｅｎｔ）、圧力増大化学効果（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｅｆｆｅｃｔｓ）などを挙げることができる。空洞化は、音響エネルギーが液体媒質に加わるとき、溶解されたガスから形成される微細気泡の速い形成と形成された気泡の破裂をいう。音響流は、ＲＦ電力が圧電器に印加されるとき、流体を通じた音波によって誘導された流体運動である。このうち、メガソニック洗浄及びダメージ発生の最も重要なメカニズムは、マイクロ空洞であることができる。
【００３１】
マイクロ空洞の大きさが大きくなったり小さくなったりする反復運動、つまり、振動（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）をするとき、付近に存在するパーティクルは、ガス及び液体界面スイーピング（Ｇａｓ／Ｌｉｑｕｉｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｗｅｅｐｉｎｇ）による接着トルク（Ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ  Ｔｏｒｑｕｅ）が作用して除去される。また、遠距離に存在するパーティクルは、振動空洞化（Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ  Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）によって振動する周辺液体（Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ  Ｌｉｑｕｉｄ）に起因する圧力勾配力（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｆｏｒｃｅ）によって除去される。
【００３２】
一方、中間メガソニックパワー領域では、空洞の破裂（ｉｍｐｌｏｓｉｏｎ）によってパターンが損傷され得る。つまり、中間メガソニックパワー領域で空洞周辺の圧力が対称性を失い変更が激しくなると、空洞が破裂し、気泡付近の強い流動が生成されることによってパターンが損傷される。また、高いメガソニックパワー領域においては、空洞のカオス振動によってパターンが損傷される。
【００３３】
このように、空洞の安定で、周期的な振動によって、パーティクルが洗浄される。つまり、空洞の振動のみでも、パーティクルが洗浄される。一方、空洞の破裂または非線形運動などの不安定で、不規則的な挙動によってはパターンが損傷されることがわかる。従って、安定なマイクロ空洞を使用することによって、パターンの損傷無しで効果的にパーティクルを洗浄することができるということがわかる。
【００３４】
従って、本実施形態においては、安定なマイクロ空洞と不安定なマイクロ空洞を分離させ、不安定なマイクロ空洞は除去し、安定なマイクロ空洞のみを使用してメガソニック洗浄を行う方法を説明する。
【００３５】
図１は、洗浄対象体をメガソニック洗浄する方法を示す。
【００３６】
洗浄対象体をロードする（Ｓ１０）。前記洗浄対象体としては、半導体基板またはフォトマスクを挙げることができる。特に、フォトマスクの場合、パーティクルが付着されている場合には、前記フォトマスクを使用して製造される半導体基板上のチップは、全て不良が発生する。従って、フォトマスクに付着されたパーティクルを洗浄することは非常に重要である。
【００３７】
洗浄対象体を、洗浄液が担持されているタンク内にロードすることもできる。これとは異なって、前記洗浄対象体を、洗浄液が担持されておらず、外気に露出されたロード部にロードすることもできる。
【００３８】
洗浄対象体がロードされている位置と区分された位置の気泡発生部から洗浄液を起電させて、前記洗浄対象体を洗浄するためのマイクロ空洞を生成させる（Ｓ１２）。つまり、前記気泡発生部には６００ＫＨｚ以上の高周波振動であるメガソニックを発生させる第１変換器が備えられる。前記第１変換器に第１パワーを印加することによってメガソニックを発生させて前記洗浄液を起電させることによって、マイクロ空洞を生成させる。第１変換器に印加されるパワーが高くなるほど高い音圧が加わり、多くのマイクロ空洞が生成される。洗浄効果を極大化するためには、前記気泡発生部から生成されるマイクロ空洞の数が多くなければならないため、第１変換器に加える第１パワーは非常に高く印加すべきである。しかし、変換器に加えるパワーが高くなるほど前記マイクロ空洞のうちには振動が非常に規則的かつ安定したマイクロ空洞のみでなく、振動が不規則かつ不安定なマイクロ空洞も多く存在するようになる。前記第１変換器は、前記気泡発生部から洗浄液が流入される方向と垂直または水平となるように配置することができる。
【００３９】
本発明の場合、前記気泡発生部から生成される不安定なマイクロ空洞は、実質的に洗浄対象体を洗浄するのには寄与しない。従って、前記第１パワーは、通常的な気泡発生部から発生されたマイクロ空洞が直接洗浄対象体に加わったときに、パターン不良が発生される程度のパワーより高い場合がある。
【００４０】
前記マイクロ空洞のうち、安定かつ周期的な振動のマイクロ空洞のみを前記洗浄対象体のある空間に移動させる（Ｓ１４）。以下においては、前記洗浄対象体のある空間を洗浄部とする。前記第１変換器によって生成されたマイクロ空洞は、狭い流出ラインを通じて排出されて前記洗浄部まで移動することになる。
【００４１】
つまり、前記気泡発生部から生成されるマイクロ空洞が前記洗浄部に移動中に、ライフタイムの短い不安定マイクロ空洞は、破裂されて大半が除去される。従って、不安定マイクロ空洞は、前記洗浄対象体のある部位まで到達できなくなる。しかし、相対的にライフタイムの長いマイクロ空洞は、前記洗浄対象体のある部位まで到達するようになる。従って、気泡発生部から生成されたマイクロ空洞のうち、安定なマイクロ空洞のみが分離されて洗浄部に移動するようになる。
【００４２】
説明のように、前記不安定マイクロ空洞が除去されて前記安定なマイクロ空洞は大部分が破裂されず、洗浄対象体に到達することができるように、前記気泡発生部と洗浄対象体の距離が調節されるべきである。また、前記気泡発生部からマイクロ空洞が流出される流出ラインの幅、マイクロ空洞が流出される流速、気泡発生部から洗浄液の流入、流出方向、及び第１変換器の位置などもそれぞれ調節されることができる。
【００４３】
前記洗浄部に移動した安定なマイクロ空洞の振動が続けて維持するために、前記洗浄部には前記マイクロ空洞の振動を安定に維持するための第２パワーを提供する（Ｓ１６）。つまり、前記洗浄部には振動を安定に維持するためのパワーを提供する第２変換器が含まれる。前記第２変換器は前記気泡発生部から洗浄部に流入する前記マイクロ空洞の進行方向と垂直な方向に置かれるか、または、水平な方向に置かれることもある。
【００４４】
前記第２パワーは、安定したマイクロ空洞を維持するためのパワーであるため、マイクロ空洞が生成される程度の高いパワーを有しなくてもよい。従って、前記第２パワーは、前記第１パワーに比べて低くなければならない。一例として、前記第２パワーは第１パワーの５０％より低いパワーを印加することができる。
【００４５】
また、前記提供されるパワーによって前記安定したマイクロ空洞が続けて維持されるようにするために、気泡発生部の流出ラインから前記洗浄対象体まで前記マイクロ空洞が移動する移動経路中には洗浄液が満ちていなければならない。つまり、前記安定したマイクロ空洞は洗浄液内で流動するようにしなければならない。このために、前記説明のように、前記洗浄対象体を、洗浄液が担持されているタンク内にロードすることもできる。これとは異なって、前記洗浄対象体を、洗浄液が担持されていないが、前記流出ラインから流出される洗浄液によって前記洗浄対象体とノズルの外部底面との間を前記エッチング液で完全に充填することによって、前記マイクロ空洞が洗浄液内を流動するようにすることができる。
【００４６】
このように、前記洗浄部で安定に維持されるマイクロ空洞を利用して洗浄対象体を洗浄する（Ｓ１８）。
【００４７】
上述のような方法によると、安定で周期的な振動をする複数のマイクロ空洞を使用して洗浄対象体のパターンの損傷を抑制しつつ、パーティクルを除去することができる。
【００４８】
前記説明した方法を行うのに適した多様な構造のメガソニック洗浄装置を具現することができる。以下において、本発明によるメガソニック洗浄装置に関して説明する。
【００４９】
図２は、本発明の第１実施形態によるメガソニック洗浄装置を示す断面図である。
【００５０】
図２を参照すると、メガソニック洗浄装置１００は、気泡発生部１０２、及び洗浄部１１０を含む。
【００５１】
前記気泡発生部１０２は、洗浄対象体３０を洗浄するためのマイクロ空洞を生成するための部材である。前記気泡発生部１０２は、洗浄液で満たされ、洗浄液流入ライン１０４ａ及び流出ライン１０４ｂが連結されている容器１０４、及び第１変換器１０６を含む。前記気泡発生部１０２は洗浄対象体３０が置かれるロード部１１６と区分される別途空間に位置する。
【００５２】
前記気泡発生部１０２に含まれた容器１０４内には洗浄液が満たされる。前記流入ライン１０４ａと流出ライン１０４ｂは互いに対向して配置されることもでき、互いに垂直に配置されることもできる。前記流入ライン１０４ａと流出ライン１０４ｂの位置及び直径に応じて、前記流出ライン１０４ｂを通じて流れ出る洗浄液の量及び速度などを調節することもできる。
【００５３】
前記洗浄液は、メガソニック洗浄に使用される適切な洗浄液であってよく、洗浄対象体３０の表面上のパーティクルの再蒸着を防ぐためだけでなく、パーティクルを除去することを容易にする特性を有することができる。
【００５４】
前記第１変換器１０６は、気泡発生部１０２の内部に具備され、マイクロ空洞を生成させるためのエネルギーを供給する。前記第１変換器は、前記流入ライン１０４ａの延伸方向と平行するか、または、垂直な方向に設置されることができる。前記第１変換器１０６の位置を調節してより多くのマイクロ空洞が生成されるようにすることができる。
【００５５】
前記気泡発生部１０２と区分される空間に洗浄部１１０が具備される。前記洗浄部１１０は、洗浄液で満たされた洗浄タンク１１１及び第２変換器１１２を含む。前記洗浄液は、前記気泡発生部１０２の洗浄液が流出ライン１０４ｂを通じて流出されて洗浄タンク１１１に満ちたものであってもよい。従って、洗浄タンク１１１内の洗浄液は、前記気泡発生部１０２に満ちている洗浄液と同一であってもよい。
【００５６】
前記洗浄タンク１１１内には洗浄対象体３０が置かれるため、洗浄タンク１１１の容積は、気泡発生部１０２の容積に比べて非常に大きくなることがある。また、洗浄タンク１１１には洗浄時に発生するパーティクルを外部に排出するためのパーティクル排出ライン１１４が具備される。
【００５７】
前記第２変換器１１２は、洗浄液が満ちている洗浄タンク１１１内に具備される。前記第２変換器１１２は、第１変換器１０６によって生成されたマイクロ空洞の振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）の維持のために提供される。つまり、前記第２変換器１１２は、第１変換器１０６によって生成されたマイクロ空洞のうち、安定したマイクロ空洞の振動が維持し続けるようにする役割を果たし、マイクロ空洞を生成させなくてもよい。従って、第２変換器１１２に印加されるパワーは、第１変換器１０６に印加されるパワーに比べて低い。第２変換器１１２は洗浄タンク１１１の内部表面に具備されることができる。また、第２変換器１１２は気泡発生部１０２からマイクロ空洞が流出される方向と垂直または水平に配置されることができる。
【００５８】
前記気泡発生部１０２の流出ライン１０４ｂは、洗浄タンク１１１の内部まで延伸されている。従って、前記気泡発生部１０２から生成されたマイクロ空洞及び洗浄液は前記流出ライン１０４ｂを通じて気泡発生部１０２から前記洗浄タンク１１１の内部に移動することができる。
【００５９】
前記流出ライン１０４ｂは、気泡発生部１０２から生成された空洞のうち、安定した状態のマイクロ空洞が洗浄タンク１１１の内部に到達するように設計される。つまり、安定した状態のマイクロ空洞のみが洗浄タンク１１１内に到達するように前記流出ライン１０４ｂの長さ、流出ライン１０４ｂの直径など最適化させることができる。また、安定したマイクロ空洞のみが洗浄タンク１１１内に到達し、洗浄タンク１１１内で破裂せずに安定したマイクロ空洞の振動が維持されるように、流入ライン１０４ａ及び流出ライン１０４ｂの位置、容器１０４内に洗浄液が流入される速度、第１変換器１０６及び第２変換器１１２の位置などを調節することができる。
【００６０】
従って、気泡発生部１０２から生成されたマイクロ空洞のうち、空洞の破裂または非線形運動をせず、ライフタイムが長くて安定したマイクロ空洞が前記流出ライン１０４ｂを通じて洗浄タンク１１１に移動することになる。
【００６１】
前記洗浄タンク１１１内には洗浄対象体３０が置かれるロード部１１６が具備される。洗浄対象体３０が安定されたマイクロ空洞によって洗浄されなければならないため、ロード部に置かれる洗浄対象体３０は、流出ライン１０４ｂから洗浄液が流出される部位と対向するように配置されることが望ましい。前記ロード部１１６は、洗浄対象体が水平回転するように設計されることもできる。また、前記ロード部１１６は、洗浄対象体が水平方向に直線運動するように設計されることもできる。
【００６２】
前記洗浄装置を使用する場合、気泡発生部１０２から十分に高いパワーを提供して複数のマイクロ空洞を生成させることができて、洗浄対象体３０の表面洗浄効果を極大化することができる。また、前記気泡発生部１０２から生成されたマイクロ空洞のうち、安定した状態のマイクロ空洞のみを利用して洗浄対象体３０を洗浄するので、洗浄対象体３０に含まれているパターンの損傷を抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態の場合、気泡発生部１０２自体が洗浄タンク１１１内に位置しない。即ち、前記気泡発生部１０２自体は、液体、即ち、洗浄液内に入れられていなく、単に流出ライン１０４ｂのみが液体内に一部が入れられている。このように、気泡発生部１０２が外部に存在するので、気泡発生部１０２を容易に維持補修することができる。
【００６４】
図３は、本発明の第２実施形態によるメガソニック洗浄を示す断面図である。
【００６５】
図３を参照すると、メガソニック洗浄装置１３０は気泡発生部１３２、第２変換器１３８、及びロード部１４０を含む。
【００６６】
前記気泡発生部１３２は、洗浄対象体４０を洗浄するためのマイクロ空洞を生成するための部材である。前記気泡発生部１３２では安定したマイクロ空洞だけでなく、不安定なマイクロ空洞も共に生成される。
【００６７】
前記気泡発生部１３２は、気泡生成のために洗浄液が満たされている容器、または、ノズルを含む。本実施形態での気泡発生部１３２は、気泡生成のための部位の容積が小さいため、以下においてはノズル１３４で表現する。また、前記気泡発生部１３２は、前記ノズル１３４と接続されている洗浄液流入ライン１３４ａ及び洗浄液流出ライン１３４ｂと、メガソニックによってマイクロ空洞を生成させる第１変換器１３６とを含む。
【００６８】
前記洗浄液流入ライン１３４ａはノズル１３４の一端部に備えられる。前記洗浄液流入ライン１３４ａは前記ノズル１３４の直径より狭い直径または幅を有する。前記洗浄液流入ライン１３４ａを通じて洗浄液がノズル１３４内部に流入される。
【００６９】
前記第１変換器１３６は、前記ノズル１３４内の洗浄液からマイクロ空洞が発生できるように配置される。上記の通りに、狭い直径を有するノズル１３４内に備わった第１変換器１３６にパワーを加える場合、圧電電極の振動回数をより一層増加させることができて高い周波数のメガソニックを発生させることができる。
【００７０】
図３では、前記第１変換器１３６は前記洗浄液流入ライン１３４ａから洗浄液が流入する方向と垂直に配置される。しかし、これとは異なる実施形態で、前記第１変換器１３６の位置は前記ノズル１３４内で多様に変更することができる。
【００７１】
前記洗浄液流出ライン１３４ｂはノズル１３４の他の端部に備えられる。前記洗浄液流出ライン１３４ｂによって洗浄液及び発生したマイクロ空洞が流出される。前記洗浄液流出ライン１３４ｂは前記ノズル１３４の直径より狭い直径を有する。前記洗浄液流出ライン１３４ｂを通じてライフタイムが長くて安定したマイクロ空洞が流出される。このために、前記洗浄液流出ライン１３４ｂの幅と長さなどを調節しなければならない。また、前記流出する洗浄液の流速などを調節しなければならない。
【００７２】
図３では、前記洗浄液流入ライン１３４ａ及び流出ライン１３４ｂは互いに対向して平行に配置される。しかし、これとは他の実施形態で、前記気泡発生部１３２で、洗浄液流入ライン１３４ａ及び洗浄液流出ライン１３４ｂの位置は多様に変更することができる。
【００７３】
前記第１変換器１３６、洗浄液流入ライン１３４ａ、及び洗浄液流出ライン１３４ｂの位置によって生成されるマイクロ空洞の数及び流出する洗浄液の圧力と量などが変わることができる。
【００７４】
本実施形態に係る気泡発生部１３２は、洗浄液を担持している広い容積のバスまたは洗浄タンクを含まない。
【００７５】
前記ノズル１３４の外部面と洗浄対象体４０との間のギャップ部位で、前記流出ライン１３４ｂを通じて流出される安定したマイクロ空洞を利用して前記洗浄対象体４０が洗浄される。
【００７６】
このために、前記ノズル１３４の外部面で前記流出ライン１３４ｂと接する底面には第２変換器１３８が備えられる。即ち、前記第２変換器１３８は前記流出ライン１３４ｂの延長方向と垂直に配置されている。前記第２変換器１３８は、前記流出ライン１３４ｂから流出する安定したマイクロ空洞の振動が維持し続けられるようにする役割を果たす。
【００７７】
前記第２変換器１３８を通じて前記安定したマイクロ空洞の振動が維持されながら洗浄対象体４０が洗浄されなければならない。従って、前記洗浄対象体４０と前記ノズル１３４外部の底面との間には洗浄液が満たされなければならない。
【００７８】
従って、前記洗浄対象体４０は前記流出ライン１３４ｂと接触せずに前記ノズル１３４外部の底面との離隔距離が非常に狭いことが望ましい。前記離隔距離が狭い場合には前記流出ライン１３４ｂから継続して流出する洗浄液によって別途の容器がなくても前記洗浄対象体４０と前記ノズル１３４外部の底面との間のギャップが埋められることができる。
【００７９】
前記流出ライン１３４ｂと対向するようにしながら前記洗浄対象体４０をロードするロード部１４０が備えられる。前記流出ライン１３４ｂの直径が狭いため、前記流出ライン１３４ｂから流出される安定したマイクロ空洞が洗浄対象体４０の全面に加えられない。従って、前記ロード部１４０は、前記洗浄対象体４０が水平回転するように設計されることもできる。また、前記ロード部１４０は、洗浄対象体４０が水平方向に直線運動、即ち、スキャンするように設計されることもできる。
【００８０】
本実施形態の場合、高い周波数のメガソニックによって洗浄が行われるので、洗浄効果がより優れている。
【００８１】
上記において説明したように、前記気泡発生部は、洗浄液流入ライン、洗浄液流出ライン、及び変換器の位置を変更することができる。
【００８２】
図４〜図６は、図３に示すメガソニック洗浄装置に適用することのできる多様な形態の気泡発生部を示す。即ち、図４〜図６のような気泡発生部を採用することによって、変更された形態のメガソニック洗浄装置を製造することができる。
【００８３】
図４に示された気泡発生部１３２ａは、図３に示した気泡発生部１３２と同じく洗浄液流入ライン１３４ａ及び流出ライン１３４ｂが対向して平行に配置されることができる。しかし、前記第１変換器１３６ａは前記洗浄液流入ライン１３４ａから洗浄液が流入する方向と垂直に配置されることもできる。
【００８４】
図５に示した気泡発生部１３２ｂは図３に示した気泡発生部１３２とは異なって、洗浄液流入ライン１３５ａ及び流出ライン１３５ｂが互いに垂直な方向に配置することができる。また、前記第１変換器１３６ｂは、前記洗浄液流入ライン１３５ａから洗浄液が流入する方向と同じ方向に配置されることができる。
【００８５】
図６を参照すると、気泡発生部１３２ｃは、図３に示した気泡発生部１３２とは異なって、洗浄液流入ライン１３５ａ及び流出ライン１３５ｂが互いに垂直な方向に配置されることができる。また、前記第１変換器１３６ｃは、前記洗浄液流入ライン１３５ａから洗浄液が流入する方向と垂直に配置されることができる。
【００８６】
図７は、本発明の第３の実施形態によるメガソニック洗浄装置を示す断面図である。
【００８７】
第３の実施形態に係るメガソニック洗浄装置は、パーティクル除去ラインが含まれることを除いては第２の実施形態のメガソニック洗浄装置と同じ構成を有することができる。
【００８８】
図７を参照すると、メガソニック洗浄装置１４１は気泡発生部１４２、第２変換器１４８、パーティクル排出ライン１４３、及びロード部１４５を含む。
【００８９】
前記気泡発生部１４２は、洗浄対象体５０を洗浄するためのマイクロ空洞を生成するための部材である。前記気泡発生部１４２は、図３に説明した構成と同じ構成を有することができる。即ち、前記気泡発生部１４２は、ノズル１４４、洗浄液流入ライン１４４ａ、洗浄液流出ライン１４４ｂ、及び第１変換器１４６を含む。
【００９０】
本実施形態のメガソニック洗浄装置は前記気泡発生部のノズル１４４の外部面と洗浄対象体５０の間の安定したマイクロ空洞の振動によって洗浄対象体５０が洗浄されなければならない。従って、洗浄中には前記ノズル１４４の外部底面と洗浄対象体の間に洗浄液５０が満たされていなければならない。
【００９１】
前記パーティクル排出ライン１４３は、ノズル１４４の外部側壁と接触する。前記パーティクル排出ライン１４３は、前記マイクロ空洞の振動によって洗浄対象体５０が洗浄された後、パーティクルを含む洗浄液を外部へ排出するためのラインである。即ち、前記パーティクルを含む洗浄液は、上部へ排出されることができる。
【００９２】
前記パーティクル排出ライン１４３は、前記気泡発生部１４２の流出ライン１４４ｂの端部よりさらに長く延びて前記ノズル１４４の外部の底面と洗浄対象体５０の間に洗浄液が満たされ続けるようにガイドする役割をする。しかし、前記パーティクル排出ライン１４３が前記洗浄対象体５０と接触しないように設計しなければならない。
【００９３】
ノズル１４４の外部面で前記流出ライン１４４ｂと接する底面には第２変換器１４８が備えられる。前記第２変換器１４８は、前記流出ライン１４４ｂの延長方向と垂直に配置されることができる。前記第２変換器１４８は、前記流出ライン１４４ｂから流出する安定したマイクロ空洞の振動が維持し続けるようにする役割を果たす。
【００９４】
これとは異なる実施形態で、図示はしていないが、前記パーティクル排出ライン１４３の外壁に第２変換器１４８が備えられることもできる。前記第２変換器１４８は前記流出ライン１４４ｂと向き合うように配置される。この場合、前記第２変換器１４８は前記流出ライン１４４ｂの延長方向と平行することになる。
【００９５】
本実施形態の場合、前記パーティクル排出ライン１４３によって洗浄液がガイドするため、別途の容器が備えられなくても洗浄対象体５０と前記ノズル１４４外部の底面との間に洗浄液が容易に満たされることができる。
【００９６】
前記流出ライン１４４ｂと対向するようにしながら前記洗浄対象体５０をロードするロード部１４５が備えられる。前記ロード部１４５は水平回転及び/またはスキャンするように設計することが望ましい。また、前記気泡発生部がスキャンするように設計されることもできる。
【００９７】
図８は、本発明の第４の実施形態によるメガソニック洗浄装置を示す断面図である。
【００９８】
図８を参照すると、メガソニック洗浄装置１５０は、洗浄タンク１６０、気泡発生部１５２、第２変換器１６２、及びロード部１６４を含む。
【００９９】
洗浄タンク１６０の内部は、洗浄溶液で満たされている。洗浄溶液は、メガソニック洗浄に使われる任意の適切な洗浄溶液であることができ、洗浄対象体６０の表面上のパーティクルの再蒸着を防止するだけでなくパーティクルを除去することを容易にする特性を有する。洗浄タンク１６０の内部に洗浄対象体６０が置かれられることによって洗浄対象体６０の表面がメガソニック洗浄される。前記タンク１６０の内部には気泡発生部１５２及びロード部１６４が備えられなければならないため、前記洗浄タンク１６０の容積はこれらを収容できるほど大きくなければならない。
【０１００】
前記洗浄タンク１６０にはマイクロ空洞によって洗浄するとき、発生するパーティクルを外部に送りだすためのパーティクル排出ライン１７０が備えられる。パーティクル排出ライン１７０は、洗浄対象体６０の表面と離隔される位置から洗浄タンク１６０の外部へ延長する形状を有する。
【０１０１】
気泡発生部１５２は、洗浄タンク１６０内部で洗浄対象体６０を洗浄するためのマイクロ空洞を生成させる。前記気泡発生部１５２は、流入ライン１５４ａ、流出ライン１５４ｂが各々接続されている容器１５４と、前記容器１５４内に備えられる第１変換器１５６を含む。
【０１０２】
具体的に、前記容器１５４は、洗浄タンク１５０の内部に備えられる。前記容器１５４に接続されている流入ライン１５４ａは、洗浄タンク１６０の外部まで延長されている。従って、前記流入ライン１５４ａを通じて洗浄タンク１６０の外部から洗浄液が前記容器内に流入される。前記洗浄液流入ライン１５４ａにはポンプと接続されて洗浄液が容器に流入される。前記容器には洗浄タンクの内部に洗浄液を流出させる流出ライン１５４ｂが接続されている。前記流入ライン１５４ａ及び流出ライン１５４ｂは、互いに向き合うように同じ方向に配置されることもでき、互いに垂直な方向に配置されることもできる。また、前記流入ライン１５４ａ及び流出ライン１５４ｂの直径などが調節されることができる。
【０１０３】
前記第１変換器１５６は、マイクロ空洞を生成させるためのエネルギーを供給する。前記第１変換器１５６は、前流入ライン１５４ａの延長方向と平行または垂直に設置されることができる。
【０１０４】
即ち、前記流入ライン１５４ａに供給される洗浄液からマイクロ空洞を生成させ、前記流出ライン１５４ｂを通じて前記洗浄タンク１６０の内部へ洗浄液及びマイクロ空洞の振動を流出させる。
【０１０５】
前記洗浄タンク１６０内には第２変換器１６２が備えられる。前記第２変換器１６２は、第１変換器１５６により生成されたマイクロ空洞の振動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ）の維持のために提供される。即ち、前記第２変換器１６２は、第１変換器１５６により生成されたマイクロ空洞の中で安定したマイクロ空洞の振動が維持され続けるようにする役割を果たし、マイクロ空洞を生成させることはない。従って、第２変換器１６２に印加されるパワーは、第１変換器１５６に印加されるパワーに比べて低い。第２変換器１６２は、洗浄タンク１６０の内部に備えられることができる。また、第２変換器１６２は前記流出ライン１５４ｂの延長方向と垂直または水平に配置されることができる。一例として、図示のように、前記洗浄タンク１６０内部の底面に第２変換器１６２が備えられることができる。これとは異なる実施形態において、前記洗浄タンク１６０の内部の側壁に第２変換器１６２が備えられることもできる。
【０１０６】
前記洗浄タンク１６０内部には、洗浄対象体６０が置かれるロード部１６４が備えられる。洗浄対象体６０は、気泡発生部１５２で生成されたマイクロ空洞の中で安定したマイクロ空洞の振動によって洗浄されなければならない。従って、前記気泡発生部１５３の流出ライン１５４ｂと対向して前記洗浄対象体６０が置かれるように前記ロード部１６４が配置されることが望ましい。
【０１０７】
以下においては、本発明による方法によって洗浄することと一般的な方法によって洗浄することを比較して本発明による方法の洗浄効果を説明する。
【０１０８】
［音圧によるパーティクル除去力実験］
既存方法の一つであるメガソニック変換器を使用してマイクロ空洞の振動を発生させてフォトマスクに付着されたパーティクルを除去した。また、メガソニック変換器に加えられるパワーを調節して各々音圧を異ならせることによって、音圧によるパーティクル除去力を測定した。メガソニック変換器に加えられるパワーが増加するほど音圧も増加することになる。前記洗浄は、洗浄液が流入されていないので流体の流れのない状態で進行した。
【０１０９】
図９は、音圧によるパーティクルの除去力を示すグラフである。
【０１１０】
図９に示したように、音圧が６８ｋＰａの条件では除去力が２２％に止まったが、音圧を１１４ｋＰａに上昇させると除去力は９７％水準になった。
【０１１１】
前記結果によると、低音圧条件では除去力が落ち、高音圧条件では除去力が上昇することが分かった。しかし、高音圧条件では除去力が高まる代わりにパターンの損傷もさらに多くなることになって望ましくない。
【０１１２】
［除去力比較実験］
既存方法を通じてフォトマスクに付着したパーティクルを除去することと、本発明の方法を通じてフォトマスクに付着したパーティクルを除去することについて各々除去力を比較した。
【０１１３】
各洗浄実験は第４の実施形態によって図６に開示された設備を利用して行った。
【０１１４】
パーティクルが付着したフォトマスクのサンプルを製造した。各サンプルに対しては次の方法で洗浄した。
【０１１５】
【表１】
2011251280.tif 000003
【０１１６】
説明したように、比較例１〜４は、一つの変換器だけを使ったり、または、変換器を使わずに洗浄した。反面、本発明の一実施形態の場合、第１及び第２変換器を利用して音圧を発生させて洗浄液が流れるようにして洗浄した。
【０１１７】
図１０は、各サンプルのパーティクルの除去力を示す棒グラフである。各バーは、左側から、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４、及び第１実施形態による除去力を示す。
【０１１８】
図１０を参照すると、本発明の方法で洗浄した場合には９７％の除去力を現わした。本発明の方法によれば、洗浄を実質的に行う洗浄部では６８ｋＰａの低音圧を発生させても、高い除去力を現わした。また、洗浄を実質的に行う空間で高音圧が加えられないため、音圧によるパターン損傷を減少させることができる。
【０１１９】
これに反し、一つの変換器のみを使って洗浄する従来の方法を通じては、洗浄部で６８ｋＰａの低音圧を発生させたとき、十分な洗浄力を有することができなかった。
【０１２０】
［パターンダメージ実験］
パーティクルの接着力（ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）に基づいたダメージに対する評価を行った。即ち、小さいパーティクルであるほど接着力（ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｆｏｒｃｅ）が増加するため、マイクロ空洞の振動のみによって除去されることは難しいパーティクルの大きさを理論的に換算した。そして、直径が約４８ｎｍの大きさを有するパーティクルを求めた。これをフォトマスク表面に付着させた。前記大きさを有するパーティクルは接着力が大きいので、これを除去する時にフォトマスクに形成されたパターンが損傷されることと見なした。
【０１２１】
５２０ｎｍの直径を有するパーティクルの場合、計算された接着トルク（ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｔｏｒｑｕｅ）値は、約７×１０-１６Ｎ.ｍであり、空洞化によって加えられることのできる計算された除去トルク（ｒｅｍｏｖａｌ  ｔｏｒｑｕｅ）値は、約４×１０-１５Ｎ.ｍ程度である。従って、以下の実験で５２０ｎｍの直径を有するパーティクルは除去対象であるパーティクルと見なし、４８ｎｍの直径を有するパーティクルはフォトマスクに形成されたパターンと見なす。
【０１２２】
各洗浄実験は第４の実施形態によって図６に開示された設備を利用して行った。各サンプルを製造してそれぞれの方法で洗浄した。
【０１２３】
サンプル１は、５２０ｎｍの直径を有するパーティクルをフォトマスクに付着させて製造した。サンプル２はパターンと見なすことのできる４８ｎｍの直径のパーティクルをフォトマスクに付着させて製造した。
【０１２４】
【表２】
2011251280.tif 000004
【０１２５】
図１１〜図１６は、各洗浄方法に従ってフォトマスクサンプルに残留するパーティクルに対する蛍光イメージを示す。図１１〜図１３は、サンプル１に対する実験結果である。
【０１２６】
図１１は、洗浄する以前のサンプル１に付着した蛍光パーティクルを現わす。図１２は、比較例５の方法で洗浄した後、残留する蛍光パーティクルを現わす。図１３は、第２実施形態の方法で洗浄した後、サンプル１に残留する蛍光パーティクルを表す。
【０１２７】
図１１〜図１３を参照すると、比較例５の方法に比べて本発明の第２実施形態による方法でサンプル１を洗浄したとき、洗浄効果がより優れていることが分かった。
【０１２８】
また、図１４〜図１６は、サンプル２に対する実験結果である。図１４は、洗浄する以前のサンプル２に付着した蛍光パーティクルを表す。図１５は、比較例６の方法で洗浄した以後に残留する蛍光パーティクルを表す。図１６は、第２実施形態の方法で洗浄した以後、サンプル２に残留する蛍光パーティクルを表す。
【０１２９】
図１４〜図１６を参照すると、本発明の第２実施形態による方法でサンプル２を洗浄したときにはパターンと見なすことのできる４８ｎｍの直径を有するパーティクルが大部分除去されずに残っていることが分かった。特に、比較例６の方法で洗浄した場合よりもさらに多い蛍光パーティクルが残っていることが分かった。このように、本発明の方法によるメガソニック洗浄を行えば、基板またはフォトマスクのような洗浄対象体に含まれているパターンの損傷が減少するということが分かった。
【０１３０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
前記説明したように、本発明によると、パターンの損傷を減少させながら高いパーティクル洗浄力を有するように洗浄対象体をメガソニック洗浄することができる。本発明の方法及び装置は、半導体基板、フォトマスクのみならず、多様な電子製品及び微細加工品などの洗浄に多様に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１００  メガソニック洗浄装置
１０２  気泡洗浄部
１０４  容器
１０４ａ  洗浄液流入ライン
１０４ｂ  洗浄液流出ライン
１０６  第１変換器
１１０  洗浄タンク
１１２  第２変換器
１１４  パーティクル排出ライン
１１６  ロード部
【図１】
2011251280.tif 000005
【図２】
2011251280.tif 000006
【図３】
2011251280.tif 000007
【図４】
2011251280.tif 000008
【図５】
2011251280.tif 000009
【図６】
2011251280.tif 000010
【図７】
2011251280.tif 000011
【図８】
2011251280.tif 000012
【図９】
2011251280.tif 000013
【図１０】
2011251280.tif 000014
【図１１】
2011251280.tif 000015
【図１２】
2011251280.tif 000016
【図１３】
2011251280.tif 000017
【図１４】
2011251280.tif 000018
【図１５】
2011251280.tif 000019
【図１６】
2011251280.tif 000020