초록 ▼

(1차년도)
${\bigcirc}$ 1차년도 개발목표
: 500 kHz급 횡파를 이용한 초음파장치 개발
- 500 kHz급 stainless steel transmitter
- 종파를 횡파로 변환하는 waveguide type
${\bigcirc}$ 기술개발의 내용 및 범위
${\bullet}$ 횡파를 이용한 중주파수 stainless steel transmitter기술 개발
- 500 kHz급 종파 공진설계기술(공진주파수 ${

(1차년도)
${\bigcirc}$ 1차년도 개발목표
: 500 kHz급 횡파를 이용한 초음파장치 개발
- 500 kHz급 stainless steel transmitter
- 종파를 횡파로 변환하는 waveguide type
${\bigcirc}$ 기술개발의 내용 및 범위
${\bullet}$ 횡파를 이용한 중주파수 stainless steel transmitter기술 개발
- 500 kHz급 종파 공진설계기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.5%) 개발
- 500 kHz급 종파용 waveguide 설계기술(수치해석 프로그램) 개발
- 횡파 변환기술 개발
- 접합부 설계기술(정밀도 ${\pm}$ 0.05mm) 연구
${\bullet}$ 중주파수 electric generator기술 개발
- 500 kHz급 발진기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.5%) 개발
- transmitter와의 tuning기술(위상차 $15^{\circ}$ 이내) 개발
- 주파수 안정화기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.7%) 연구
- safety기술(이상과열 방지) 연구
${\bullet}$ 500 kHz급 시작품 제작
${\bullet}$ 초음파성능(Laser 측정기법) 및 세정성능(입자) 평가
${\bullet}$ 분리형 세정실험장치 기초설계(rpm, 회전평탄도 등)
(2차년도)
${\bigcirc}$ 2차년도 개발목표
: 1 MHz급 횡파를 이용한 초음파장치 개발
- 1 MHz급 stainless steel transmitter
- 종파를 횡파로 변환하는 waveguide type
${\bigcirc}$ 기술개발의 내용 및 범위
${\bullet}$ 횡파를 이용한 고주파수 stainless steel transmitter기술 개발
- 1 MHz급 종파 공진설계기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.5%) 개발
- 1 MHz급 종파용 waveguide 설계기술(수치해석기법) 개발
- 횡파 변환기술 개발
- 접합부 설계기술(정밀도 ${\pm}$ 0.025mm) 개발
${\bullet}$ 고주파수 electric generator기술 개발
- 1 MHz급 발진기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.2%) 개발
- transmitter와의 tuning기술(위상차 $10^{\circ}$ 이내) 개발
- 주파수 안정화기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.5%) 개발
- safe기술(이상발진 방지) 개발
${\bullet}$ 1 MHz급 시작품 제작
${\bullet}$ 분리형 세정실험장치 설계 제작
${\bullet}$ 초음파성능(초음파 측정기법) 및 세정성능(유기물) 평가
(3차년도)
${\bigcirc}$ 3차년도 개발목표
: 분리형 반도체 세정용 초음파장치 개발
- 1 MHz급, quartz transmitter
- 종파를 횡파로 변환하는 waveguide type
- 세정액공급장치와 초음파장치의 분리형
- 소비전력과 세정액 사용량 90% 절감
${\bigcirc}$ 기술개발의 내용 및 범위
${\bullet}$ 횡파를 이용한 고주파수 quartz transmitter기술 개발
- 1 MHz급 종파 공진설계기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.2%) 확립
- 1 MHz급 종파용 waveguide 설계기술(수치해석기법) 개발
- 횡파 변환기술 개발
- 접합부 설계기술(정밀도 ${\pm}$ 0.01mm) 개발
${\bullet}$ 고주파수 electric generator기술 개발
- 1 MHz급 발진기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.2%)확립
- transmitter와의 tuning기술(위상차 $10^{\circ}$ 이내) 확립
- 주파수 안정화기술(공진주파수 ${\pm}$ 0.2%) 개발
- safety기술(interlock 기능) 개발
${\bullet}$ 1 MHz급 시작품 제작
${\bullet}$ 분리형 세정실험장치 보완 (rpm, 회전평탄도 등)
${\bullet}$ 초음파성능(초음파 측정 기법)평가
${\bullet}$ 세정기법 확립 및 세정성능(입자, 유기물) 평가

Abstract ▼

Single wafer cleaning process has been developed for the next generation cleaning process. Commercial megasonic cleaning system has been used for the particle removal on the single wafer surface.
The effective sonic wave for the particle removal is longitudinal wave which is widely used in the co

Single wafer cleaning process has been developed for the next generation cleaning process. Commercial megasonic cleaning system has been used for the particle removal on the single wafer surface.
The effective sonic wave for the particle removal is longitudinal wave which is widely used in the commercial megasonic cleaning system. When a megasonic traducer is located on the bottom side of wafer front surface, the direction of sonic wave peak is perpendicular to the particles on the surface. If the peak is perpendicular to the particles, higher cleaning efficiency could be expected due to the direct contact between the sonic wave and the particles.
It is well known that a transverse wave can be generated from longitudinal wave in a cross waveguide structure in low frequency level. If the transverse sonic wave is generated at high frequency, this wave can be applied in the megasonic single wafer cleaning process.
In this research, the motion of the sonic wave generated from longitudinal sonic wave was simulated by finite element method (FEM). The acoustic field was analyzed in order to confirm the creation of the transverse wave in vertical waveguide region. After simulation for the generation of the transverse sonic wave, a megasonic cleaning tool was designed and used for the tests. The particle removal experiment was performed and the removal efficiency was measured on the silicon wafer surface using only ultra pure water.
The transverse sonic wave was generated from the 1/2 ${\lambda}$ longitudinal sonic wave at high frequency of 500 kHz in the cross type waveguide. In the simulation, only left half side was performed. However, the generation of transverse sonic wave can be estimated in total vertical waveguide regions. In order to make a megasonic transmitter, the up or down half of cross waveguide might be removed and then T type waveguide can be achieved. For the T type waveguide, sonic wave motion was simulated again to confirm the generation of transverse sonic wave in the vertical region. Although the half of cross waveguide was removed, the transverse sonic wave was still generated in the vertical region.
The tentative megasonic cleaning tool for single wafer cleaning experiments was simply composed of a wafer spin chuck, a stand to position a megasonic traducer and rotation control part.
The cleaning experiments were carried out in class 100 and 10 cleanroom. For the particle removal experiment, $0.3{\mu}m$ PSL particle was used as contaminants. The particles were deposited on the 6 inch blanket silicon wafer surface using an aerosol spray method. A contaminated wafer was set on the spin chuck and the T type waveguide was closely positioned to the wafer surface maintaining a gap distance of $3.5{\sim}4$ mm. Ultra pure water was supplied on the center of the wafer surface at a flow rate of 2.4 l/min. The wafer was spun at 60 rpm during cleaning process. After the cleaning process, the wafer was spin dried at 1500 rpm for 3 min. The removal efficiency was measured by counting particles before and after cleaning. The particle counter (SurfScan 5500, KLA-fencer Co.) was used to inspect the particles on the surface.
The removal efficiency of particles as a function of cleaning time at three different sets of megasonic generation part with a T type waveguide was obtained. The particle removal result indicates that the particle removal was not influenced by cleaning time and megasonic power. The matching and optimization of the megasonic generation part and the type of waveguide played important roles in the transverse type megasonic cleaning system.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제의 개요...18
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성...19
• 1. 기술의 개요...19
• 2. 기술개발의 필요성...20
• 제 2 절 연구개발의 내용 및 범위...23
• 1. 1차년도 기술개발의 목표 및 내용...23
• 2. 2차년도 기술개발의 목표 및 내용...24
• 3. 3차년도 기술개발의 목표 및 내용...25
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...26
• 제 1 절 국내 기술개발 현황...27
• 제 2 절 해외 기술개발 현황...27
• 제 3 절 국내외 특허 및 현존 기술과의 관련성...28
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...30
• 제 1 절 1차년도 개발내용 및 결과...31
• 1. 횡파를 이용한 transmitter기술 개발...31
• 2. 초음파성능 및 세정성능 평가...35
• 제 2 절 2차년도 개발내용 및 결과...36
• 1. 횡파를 이용한 transmitter기술 개발...36
• 2. 초음파성능 및 세정성능 평가...48
• 제 3 절 3차년도 개발내용 및 결과...50
• 1. L 타입 웨이브가이드 개발...50
• 2. 음압측정 실험...55
• 제 4 장 초음파 세정기법 개발 및 성능평가 (위탁)...58
• 제 1 절 기술개발목표 및 연차별 사업내용...59
• 제 2 절 실험방법 및 장치...66
• 제 3 절 실험 결과...77
• 제 5 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...91
• 제 6 장 연구개발결과의 활용계획...95
• 제 1 절 기대효과...96
• 1. 기술적...96
• 2. 경제적...96
• 제 2 절 활용방안...97
• 제 7 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...98
• 제 1 절 해외 세정기술정보...99
• 1. IMEC (벨기에)...99
• 2. Northeastern Univ. (미국)...99
• 3. Tohoku Univ. (일본)...100
• 4. 일본기계학회...101
• 5. 일본반도체장비재료협회...102
• 제 2 절 국내외 기술수준 비교...109
• 제 3 절 Patent Map...110
• 제 8 장 참고문헌...111