KR100625315B1 - Apparatus and method for supplying cleaning liquid - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세정액을 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 상기 장치는 노즐과 플라즈마 발생기를 가진다. 상기 노즐은 몸체부와 이로부터 연장되는 분사부를 가지며, 상기 몸체부에는 탈이온수를 공급하는 유체공급부와 첨가 가스 및 질소 가스를 공급하는 가스공급부가 연결되고, 상기 탈이온수는 상기 가스들에 의해 상기 분사부 내에서 분무화된다. 상기 플라즈마 발생기는 상기 분사부 내의 유체를 플라즈마 상태로 여기하는 에너지를 인가한다. The present invention relates to an apparatus and a method for supplying a cleaning liquid. The apparatus has a nozzle and a plasma generator. The nozzle has a body portion and an injection portion extending therefrom, and the body portion is connected to a fluid supply portion for supplying deionized water and a gas supply portion for supplying additional gas and nitrogen gas, and the deionized water is connected to the gas by the gases. Atomized in the spraying section. The plasma generator applies energy to excite the fluid in the injection unit to the plasma state.

세정, 플라즈마, 분무, 노즐Cleaning, plasma, spray, nozzle

Description

세정액 공급 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING CLEANING LIQUID}Cleaning liquid supply device and method {APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING CLEANING LIQUID}

도 1은 일반적인 세정액 공급 장치를 개략적으로 도시한 도면;1 is a view schematically showing a general cleaning liquid supply device;

도 2는 본 발명의 바람직한 세정액 공급 장치가 개략적으로 도시된 도면2 is a schematic illustration of a preferred cleaning solution supply device of the present invention;

도 3은 도 2의 노즐의 단면도;3 is a sectional view of the nozzle of FIG. 2;

도 4는 도 3의 노즐 내에서 유체의 흐름을 개략적으로 도시한 도면; 그리고4 schematically illustrates the flow of fluid within the nozzle of FIG. 3; And

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세정액 공급 방법을 순차적으로 보여주는 플로우 차트이다.5 is a flow chart sequentially showing a cleaning solution supply method according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

200 : 노즐 220 : 몸체부200: nozzle 220: body

240 : 분사부 300 : 플라즈마 발생기240: injection unit 300: plasma generator

400 : 유체 공급부 540 : 수소 공급부400: fluid supply part 540: hydrogen supply part

560 : 산소 공급부 580 : 운반가스 공급부560: oxygen supply unit 580: carrier gas supply unit

본 발명은 기판을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 기 판을 세정하는 설비에 세정액을 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for manufacturing a substrate, and more particularly, to an apparatus and method for supplying a cleaning liquid to a facility for cleaning a substrate.

반도체 웨이퍼(W)를 집적 회로로 제조할 때 다양한 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼(W)를 세정하는 공정이 필요하다. 특히, 고집적화된 집적회로를 제조할 때는 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 미세한 오염물을 제거하는 세정 공정은 매우 중요하다. The process of cleaning the semiconductor wafer W to remove residual chemicals, small particles, contaminants, etc. generated during various manufacturing processes when the semiconductor wafer W is manufactured in an integrated circuit. This is necessary. In particular, when manufacturing a highly integrated integrated circuit, a cleaning process for removing fine contaminants adhering to the surface of the semiconductor wafer W is very important.

최근에 웨이퍼(W) 세정을 위해 세정액으로서 다양한 기능수가 사용되고 있다. 일반적으로 사용되고 있는 세정액 공급 장치(900)는 접촉기(920)와 노즐(960)을 가진다. 접촉기(920)에는 탈이온수를 공급하는 액 공급관(942)과 수소 가스 등을 공급하는 가스 공급관(944)이 연결된다. 접촉기(920) 내에서 수소가스가 탈이온수에 용해되어 기능수가 생성되며, 생성된 기능수는 노즐(960)을 통해 웨이퍼로 공급된다. 노즐(960)에는 기능수로부터 세정에 영향을 주는 입자들을 생성하기 위해 초음파 발생기(980)가 설치된다.Recently, various functional waters have been used as cleaning liquids for cleaning the wafers (W). The cleaning liquid supply device 900 which is generally used has a contactor 920 and a nozzle 960. The contactor 920 is connected to a liquid supply pipe 942 for supplying deionized water and a gas supply pipe 944 for supplying hydrogen gas and the like. Hydrogen gas is dissolved in deionized water in the contactor 920 to generate functional water, and the generated functional water is supplied to the wafer through the nozzle 960. The nozzle 960 is equipped with an ultrasonic generator 980 to generate particles that affect cleaning from the functional water.

상술한 일반적인 설비에는 기능수의 종류에 따라 복수의 장치들이 제공되고, 웨이퍼는 순차적으로 각각의 장치로 이송되면서 공정이 수행된다. 따라서 공정에 소요되는 시간이 길고, 설비가 대형화된다. 또한, 기능수를 생성하기 위해 별도의 접촉기(920)가 필요하므로 장치구성이 복잡해지고, 설비 면적이 증대된다. 또한, 노즐(960)에 초음파 발생기(980) 장착시, 노즐 내에서 생성된 입자들의 크기가 수십 마이크로미터에 해당되고, 크기가 불균일하며, 입자들간에 응집되어 웨이퍼와 충돌시 웨이퍼(W)에 형성된 패턴이 손상된다. 또한, 오존수를 생성하기 위해 접촉 기(920)로 공급되는 오존을 발생시키는 장치가 별도로 요구된다.The general facility described above is provided with a plurality of devices according to the type of functional water, and the wafer is sequentially transferred to each device to perform the process. Therefore, the time required for the process is long and the equipment is enlarged. In addition, since a separate contactor 920 is required to generate the functional water, the device configuration is complicated and the facility area is increased. In addition, when the ultrasonic generator 980 is mounted on the nozzle 960, the particles generated in the nozzle correspond to several tens of micrometers, the size is uneven, and the particles are agglomerated between the particles and collide with the wafer. The formed pattern is damaged. In addition, a separate apparatus for generating ozone that is supplied to the contactor 920 to generate ozone water is required.

본 발명은 공정 수행시 크고 불균일한 입자들로 인해 웨이퍼에 형성된 패턴에 국부적인 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 세정액 공급 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a cleaning liquid supplying apparatus and a method capable of preventing local damage to a pattern formed on a wafer due to large and uneven particles during the process.

또한, 본 발명은 소형화되고 간단한 구성으로 세정에 영향을 미치는 입자들을 다량 제공할 수 있는 세정액 공급 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a cleaning liquid supplying apparatus and method capable of providing a large amount of particles that affect the cleaning in a compact and simple configuration.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 세정액 공급 장치는 노즐과 플라즈마 발생기를 가진다. 상기 노즐은 몸체부와 이로부터 연장되는 분사부를 가지며, 상기 몸체부에는 유체를 공급하는 유체공급부와 가스를 공급하는 가스공급부가 연결되고, 상기 유체는 상기 가스에 의해 상기 분사부 내에서 분무화된다. 상기 몸체부에는 상기 유체가 공급되는 통로인 제 1통로와 상기 가스가 공급되는 통로인 제 2통로가 형성된다. 상기 플라즈마 발생기는 상기 분사부 내의 유체를 플라즈마 상태로 여기시키는 에너지를 인가한다. 상기 유체는 액체 또는 증기 상태의 물이고, 상기 가스는 수소와 산소 중 선택된 어느 하나인 첨가 가스를 포함할 수 있다. 또한, 상기 가스는 질소 가스 또는 비활성 가스를 더 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the cleaning liquid supplying apparatus of the present invention has a nozzle and a plasma generator. The nozzle has a body portion and an injection portion extending therefrom, the body portion is connected with a fluid supply portion for supplying a fluid and a gas supply portion for supplying a gas, and the fluid is atomized in the injection portion by the gas. . The body portion is provided with a first passage, which is a passage through which the fluid is supplied, and a second passage, which is a passage through which the gas is supplied. The plasma generator applies energy for exciting the fluid in the injection unit to the plasma state. The fluid is water in a liquid or vapor state, and the gas may include an additive gas selected from hydrogen and oxygen. In addition, the gas may further include a nitrogen gas or an inert gas.

일 예에 의하면 상기 제 1통로는 상기 몸체부의 중앙에 배치되고, 상기 제 2통로는 상기 제 1통로를 감싸도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2통로의 끝단은 제 1통로를 향하는 방향으로 하향 경사지고, 상기 제 2통로의 끝단부는 상기 분사부로 가까워질수록 통로가 좁아질 수 있다. 일 예에 의하면, 상기 플라즈마 발생기는 상기 분사부의 둘레를 감싸며, 고주파 에너지가 인가되는 코일 형상의 전극을 포함한다.According to an example, the first passage may be disposed at the center of the body portion, and the second passage may be disposed to surround the first passage. In addition, the end of the second passage is inclined downward in the direction toward the first passage, the end portion of the second passage may be narrowed closer to the injection portion. According to one example, the plasma generator wraps around the injection unit, and includes a coil-shaped electrode to which high frequency energy is applied.

또한, 상기 가스 공급부는 수소가스를 공급하는 수소 공급관과 산소가스를 공급하는 산소 공급관, 그리고 상기 수소 공급관과 상기 산소 공급관 중 어느 하나가 상기 노즐의 몸체부와 연결되도록 상기 수소 공급관과 상기 산소 공급관에 설치된 밸브의 개폐를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.The gas supply unit may include a hydrogen supply pipe for supplying hydrogen gas, an oxygen supply pipe for supplying oxygen gas, and one of the hydrogen supply pipe and the oxygen supply pipe to be connected to the body of the nozzle. It may include a controller for controlling the opening and closing of the installed valve.

또한, 본 발명의 반도체 장치에서 기판 상으로 세정액을 공급하는 방법은 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고, 상기 분사부 내에서 상기 물이 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계, 상기 분사부 내의 유체가 상기 분사부 둘레를 감싸는 코일 형상의 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되는 단계, 그리고 상기 분사부 내의 입자들이 기판 상으로 분사되는 단계를 포함한다. 상기 가스는 질소 가스 또는 비활성 가스를 더 포함할 수 있다.In addition, in the semiconductor device of the present invention, a method of supplying a cleaning liquid onto a substrate is supplied from a body portion of a nozzle to a spray portion provided so that a gas including a fluid including water and an additional gas extend from the body portion, and the spray portion The water is atomized by the additive gas in the fluid, the fluid in the jet is excited in a plasma state by a coil-shaped electrode surrounding the jet, and the particles in the jet are directed onto a substrate Spraying. The gas may further include a nitrogen gas or an inert gas.

상기 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고 상기 분사부 내에서 상기 물이 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계는 상기 몸체부의 중앙에 형성된 제 1통로를 통해 상기 유체를 분사하는 단계와 상기 제 1통로의 둘레를 감싸도록 형성되고 끝단부가 상기 제 1통로를 향해 하향경사진 제 2통로를 통해 상기 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.The step of supplying a fluid containing water and a gas containing an additive gas from the body of the nozzle to an injection unit provided to extend from the body portion and atomizing the water by the additive gas in the injection unit is the body Injecting the fluid through a first passage formed at the center of the portion and injecting the gas through a second passage formed to surround the circumference of the first passage and having an end portion inclined downward toward the first passage; It may include.

또한, 상기 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고 상기 분사부 내에서 상기 물이 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계는 상기 몸체부의 중앙에 형성된 제 1통로를 통해 상기 유체를 분사하는 단계와 상기 제 1통로의 둘레를 감싸도록 형성되고, 끝단부에서 통로가 점진적으로 줄어드는 제 2통로를 통해 상기 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of supplying a fluid containing water and a gas containing an additional gas from the body portion of the nozzle to the injection portion is installed so as to extend from the body portion and the water is atomized by the additive gas in the injection portion Injecting the fluid through a first passage formed in the center of the body portion and injecting the gas through a second passage formed to surround the circumference of the first passage and gradually decreasing in the passage at an end thereof; It may include.

또한, 상기 방법은 상기 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고 상기 분사부 내에서 상기 물이 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계 이전에, 복수의 첨가 가스들 중 공정에 사용될 어느 하나의 첨가 가스를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method is supplied from the body portion of the nozzle to the injection portion is provided so that the gas containing the fluid and the additive gas extending from the body portion and the water is atomized by the additive gas in the injection portion The method may further include selecting any one of the plurality of additive gases to be used in the process.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 5를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 세정액 공급 장치(20)를 개략적으 로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 세정 설비는 대상물이 놓여지는 지지판(120)을 가진다. 대상물은 실리콘 웨이퍼(W) 또는 유리기판과 같은 반도체 소자 제조에 사용되는 기판일 수 있다. 지지판(120)의 아래에는 지지판(120)을 지지하는 지지축(140)이 결합되며, 지지축(140)은 모터(160)에 의해 회전될 수 있다. 지지판(120) 상에는 웨이퍼로 세정을 위한 유체를 공급하는 세정액 공급 장치(20)가 배치된다. 2 is a view schematically showing a cleaning liquid supply device 20 according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the cleaning facility has a support plate 120 on which the object is placed. The object may be a substrate used for manufacturing a semiconductor device such as a silicon wafer (W) or a glass substrate. A support shaft 140 supporting the support plate 120 is coupled below the support plate 120, and the support shaft 140 may be rotated by the motor 160. On the support plate 120, a cleaning liquid supply device 20 for supplying a fluid for cleaning to a wafer is disposed.

세정액 공급 장치(20)는 노즐(200)과 플라즈마 발생기(300)를 가진다. 노즐(200)에는 유체를 공급하는 유체 공급부(400)와 가스를 공급하는 가스 공급부(500)가 결합된다. 유체 공급부(400)는 액 공급원(420)로부터 탈이온수 또는 초순수와 같은 물을 공급하는 액 공급관(440)을 가진다. 가스 공급부(500)는 첨가 가스를 공급하는 첨가가스 공급부(540, 560)와 질소나 비활성 가스와 같은 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부(580)를 가진다. 첨가가스 공급부(540, 560)는 수소 공급원(542)과 연결되는 수소 공급관(544)과 산소 공급원(562)과 연결되는 산소 공급관(564)을 가지며, 수소 공급관(544)과 산소 공급관(564)은 노즐(200)과 연결되는 주 공급관(520)과 연결된다. 액 공급관(440), 수소 공급관(544), 그리고 산소 공급관(564) 각각에는 내부 통로를 개폐하거나 내부 통로를 흐르는 유체의 유량을 조절하는 밸브(460, 546, 566, 586)가 설치된다. 조절기(570)는 수소 공급관(544)과 산소 공급관(564) 중 선택된 어느 하나가 주 공급관(520)과 연결되도록 밸브들(546, 566)을 제어한다.The cleaning liquid supply device 20 has a nozzle 200 and a plasma generator 300. The nozzle 200 is coupled to a fluid supply unit 400 for supplying a fluid and a gas supply unit 500 for supplying a gas. The fluid supply unit 400 has a liquid supply pipe 440 for supplying water such as deionized water or ultrapure water from the liquid supply source 420. The gas supply unit 500 includes additional gas supply units 540 and 560 for supplying additional gas and a carrier gas supply unit 580 for supplying a carrier gas such as nitrogen or an inert gas. The additive gas supply units 540 and 560 have a hydrogen supply pipe 544 connected to the hydrogen supply source 542 and an oxygen supply pipe 564 connected to the oxygen supply source 562, and the hydrogen supply pipe 544 and the oxygen supply pipe 564. Is connected to the main supply pipe 520 is connected to the nozzle 200. Each of the liquid supply pipe 440, the hydrogen supply pipe 544, and the oxygen supply pipe 564 is provided with valves 460, 546, 566, and 586 that open or close the inner passage or adjust the flow rate of the fluid flowing through the inner passage. The regulator 570 controls the valves 546 and 566 such that any one selected from the hydrogen supply pipe 544 and the oxygen supply pipe 564 is connected to the main supply pipe 520.

상술한 예에서는 노즐(200)로 액체 상태의 탈이온수가 공급되는 것으로 설명 하였다. 그러나 이는 일 예에 불과하며 노즐(200)로 공급시 증기 상태의 탈이온수가 공급될 수 있다. 또한, 상술한 예에서는 첨가가스 공급부(540, 560)가 수소 공급원(542)과 산소 공급원(562)을 가지는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 첨가가스 공급부(540, 560)는 수소 공급원(542)과 산소 공급원(562) 중 어느 하나만을 포함하거나, 오존 등과 같은 다른 종류의 첨가 가스를 공급하는 공급원들을 더 포함할 수 있다.In the above-described example, the deionized water in the liquid state is supplied to the nozzle 200. However, this is only an example and may be supplied with deionized water in a vapor state when supplied to the nozzle 200. In addition, in the above-described example, it has been explained that the additional gas supply units 540 and 560 have a hydrogen source 542 and an oxygen source 562. Alternatively, the additional gas supply units 540 and 560 may include only one of the hydrogen source 542 and the oxygen source 562, or may further include sources supplying other types of additional gas such as ozone.

도 3은 세정액 공급 장치(20)의 단면도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 노즐(200)은 몸체부(220)와 분사부(240), 그리고 상부판(260)을 가진다. 몸체부(220)는 대체로 원형의 관 형상을 가지며, 선단부(220a)에서 점진적으로 폭이 좁아진다. 몸체부(220)의 내부에는 탈이온수가 흐르는 제 1통로(222)와 첨가가스가 흐르는 제 2통로(224)가 형성된다. 제 1통로(222)는 몸체부(220) 내의 중앙에 위치되며, 제 2통로(224)는 제 1통로(222)를 감싸도록 링 형상으로 형성된다. 제 2통로(224)로부터 유출될 때 첨가 가스와 운반 가스는 유체를 향하도록 제 2통로(224)는 경사지도록 형성된다. 예컨대, 제 1통로(222)는 대체로 직선으로 형상지어지고, 제 2통로(224)는 대체로 직선으로 이루어지다가 몸체부(220)의 선단부(220a)에서 제 1통로(222)를 향하는 방향으로 경사진다. 또한, 제 1통로(222)와 제 2통로(224)는 몸체부(220)로부터 탈이온수 및 첨가 가스나 운반 가스가 분출될 때 높은 분사압력으로 분사되도록 선단부(222a, 224a)에서 점진적으로 통로가 줄어든다. 상부판(260)은 몸체부(220)의 상단에 결합되며, 상부판(260)에는 액 공급관(440)과 연결되며 제 1통로(222) 상에 위치되는 제 1홀(262)과 주 공급관(520)과 연결되며 제 2통로(224) 상에 위치되는 제 2홀(264)이 형성된다.3 is a cross-sectional view of the cleaning liquid supply device 20. 2 and 3, the nozzle 200 has a body portion 220, an injection portion 240, and an upper plate 260. The body portion 220 has a generally circular tubular shape and gradually narrows in the tip portion 220a. Inside the body 220, a first passage 222 through which deionized water flows and a second passage 224 through which additive gas flows are formed. The first passage 222 is located in the center of the body portion 220, the second passage 224 is formed in a ring shape to surround the first passage 222. When flowing out of the second passage 224, the second passage 224 is formed to be inclined such that the additive gas and the carrier gas face the fluid. For example, the first passage 222 is generally shaped in a straight line, the second passage 224 is formed in a generally straight line and inclined in a direction from the distal end portion 220a of the body portion 220 toward the first passage 222. Lose. In addition, the first passage 222 and the second passage 224 is a passage gradually through the front end portion (222a, 224a) to be injected at a high injection pressure when the deionized water and additional gas or carrier gas is ejected from the body portion 220 Decreases. The upper plate 260 is coupled to the upper end of the body portion 220, the upper plate 260 is connected to the liquid supply pipe 440, the first hole 262 and the main supply pipe located on the first passage 222 A second hole 264 connected to the 520 and positioned on the second passage 224 is formed.

상술한 예에서는 제 1통로(222)가 몸체부(220)의 중앙에 형성되고, 제 2통로(224)가 제 1통로(224)를 감싸도록 형성되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 제 2통로(224)가 몸체부(220)의 중앙에 형성되고, 제 1통로(222)가 제 2통로(224)를 감싸도록 형성되고, 제 2통로(224)의 끝단부가 제 1통로(222)를 향하도록 하향 경사지는 형상을 가질 수 있다.In the above-described example, the first passage 222 is formed at the center of the body portion 220, and the second passage 224 is described as being formed to surround the first passage 224. However, unlike this, the second passage 224 is formed in the center of the body portion 220, the first passage 222 is formed to surround the second passage 224, and the end portion of the second passage 224 is formed of the second passage 224. It may have a shape inclined downward to face one passage 222.

몸체부(220)로부터 분사되는 유체와 가스는 분사부(240) 내로 유입된다. 분사부(240)는 몸체부(220)로부터 연장되어지도록 몸체부(220)에 결합된다. 분사부(240)는 대체로 동일한 횡단면을 가진다. 분사부(240)에는 플라즈마 발생기(300)가 결합된다. 플라즈마 발생기(300)는 분사부(240) 내로 유입된 유체로부터 세정에 영향을 주는 입자들을 생성한다. 플라즈마 발생기(300)는 분사부(240)의 외벽을 감싸는 코일 형상의 전극(320)과 이에 에너지를 인가하는 전원부(340)를 가진다. 예컨대, 전원부(340)는 전극(320)에 라디오 주파수(radio frequency) 또는 마이크로파(microwave)를 인가할 수 있다. 탈이온수는 분사부(240)로 유입될 때 이를 향해 분출되는 첨가 가스와 운반 가스와 부딪혀 분무화되어 분사부(240) 내에 퍼진다. 분사부(240) 내에서 분무화된 탈이온수와 첨가 가스는 플라즈마 발생기(300)로부터 제공되는 에너지에 의해 플라즈마 상태로 여기된다. 분사부(240) 내에는 수소 양이온(H+), 수소 음이온(H-), 수소 라디칼(H*), 산소 양이온(O+), 산소 음이온(O-), 산소 라디칼(O*), 산소가스(O2), 오존가스(O3), 그리고 수산화 이온(OH- ) 등 세정에 영 향을 주는 다양한 입자들이 생성된다. 첨가 가스가 수소인 경우, 수소 양이온, 수소 음이온, 수소 라디칼이 상대적으로 다량 생성되고, 첨가 가스가 산소인 경우, 산소 양이온, 산소 음이온, 산소 라디칼, 산소가스, 오존가스가 상대적으로 다량 생성된다. 이들 이온들은 분사부(240)로부터 웨이퍼 상으로 분사된다.Fluid and gas injected from the body 220 are introduced into the injection unit 240. The injection part 240 is coupled to the body part 220 to extend from the body part 220. The jet 240 has substantially the same cross section. The plasma generator 300 is coupled to the injection unit 240. The plasma generator 300 generates particles that affect the cleaning from the fluid introduced into the injection unit 240. The plasma generator 300 has a coil-shaped electrode 320 surrounding the outer wall of the injection unit 240 and a power supply unit 340 for applying energy thereto. For example, the power supply unit 340 may apply a radio frequency or microwave to the electrode 320. When the deionized water is introduced into the spraying unit 240, the deionized water collides with the additive gas and the carrier gas that is ejected toward the spraying unit 240, and is sprayed into the sprayer 240. The deionized water and the additive gas atomized in the injection unit 240 are excited in a plasma state by the energy provided from the plasma generator 300. Injection assembly (+ H) (240) in a hydrogen cation, a hydrogen negative ions (H -), hydrogen radicals (H *), oxygen cations (O +), oxygen anion (O -), oxygen radical (O *), an oxygen Various particles are produced that affect cleaning, such as gas (O 2 ), ozone gas (O 3 ), and hydroxide ions (OH − ). When the additive gas is hydrogen, relatively large amounts of hydrogen cations, hydrogen anions, and hydrogen radicals are generated, and when the additive gas is oxygen, relatively large amounts of oxygen cations, oxygen anions, oxygen radicals, oxygen gases, and ozone gases are generated. These ions are injected onto the wafer from the jet 240.

상술한 본 발명은 노즐(200)에 초음파 발생기(도 1의 980)가 설치된 도 1과 같은 장치에 비해 다음과 같은 잇점들이 있다. 도 1의 장치 사용시, 노즐(960)로 수소수가 공급되는 경우 노즐(200) 내에서 양의 수소이온, 음의 수소이온, 그리고 산소가 발생된다. 그러나 본 발명의 노즐(200)를 사용하는 경우, 다량의 양의 수소이온, 음의 수소이온, 수산화 이온과 소량의 양의 산소이온, 음의 산소이온, 오존(O3)이 발생된다. 양의 수소이온, 수산화 이온, 그리고 오존 등은 웨이퍼 표면에서 H2O, CO2 형태로 웨이퍼 상의 불순물과 반응하거나 웨이퍼 표면 상태의 결합 상태를 변화시켜 유기물이나 파티클 등이 웨이퍼와 재결합되는 것을 방지한다. 본 발명의 장치 사용시 세정에 영향을 미치는 입자들이 다양하고 더 많은 량이 생산되어 세정 효율이 크게 증가된다. 또한, 초음파 발생기(980)가 장착된 노즐(960)를 사용하는 경우, 분사되는 입자들의 크기가 수십 마이크로미터에 이르며 입자들간 균일도가 상이하다. 따라서 노즐(960)로부터 분사될 때 작은 크기의 입자들이 비교적 큰 입자와 뭉쳐지며, 이들 입자가 웨이퍼와 충돌하여 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 손상시킨다. 그러나 본 발명의 노즐(200)을 사용하는 경우 입자들이 수 나노미터의 크기를 가지며 입자들의 크기가 균일하여 상술한 문제가 발생되지 않는다. The present invention described above has the following advantages over the apparatus as shown in FIG. 1 in which the ultrasonic generator 980 of FIG. 1 is installed in the nozzle 200. In using the apparatus of FIG. 1, positive hydrogen ions, negative hydrogen ions, and oxygen are generated in the nozzle 200 when hydrogen water is supplied to the nozzle 960. However, when using the nozzle 200 of the present invention, a large amount of positive hydrogen ions, negative hydrogen ions, hydroxide ions and a small amount of positive oxygen ions, negative oxygen ions, ozone (O 3 ) is generated. Positive hydrogen ions, hydroxide ions, and ozone react with impurities on the wafer in the form of H 2 O, CO 2 on the wafer surface or change the bonding state of the wafer surface to prevent organic matter or particles from recombining with the wafer. . When using the apparatus of the present invention the particles affecting the cleaning are varied and a larger amount is produced, which greatly increases the cleaning efficiency. In addition, when using the nozzle 960 equipped with the ultrasonic generator 980, the size of the particles to be sprayed reaches several tens of micrometers and the uniformity between the particles is different. Thus, when ejected from the nozzle 960, small sized particles aggregate with relatively large particles, which collide with the wafer and damage the pattern formed on the wafer. However, when the nozzle 200 of the present invention is used, the particles have a size of several nanometers and the size of the particles is uniform so that the above-described problem does not occur.

또한, 본 발명은 노즐(200) 내로 직접 탈이온수와 첨가 가스가 공급되므로 도 1의 장치처럼 기능수를 생성하기 위해 접촉기(도 1의 920)가 필요없다. 또한, 노즐(200)로 수소와 산소를 선택하여 공급할 수 있으므로 웨이퍼 상에서 제거하고자 하는 오염물질의 종류에 따라 공정의 전환이 용이하다.In addition, since the deionized water and the additive gas are directly supplied into the nozzle 200, the present invention does not require a contactor (920 of FIG. 1) to generate functional water as in the apparatus of FIG. 1. In addition, since hydrogen and oxygen may be selected and supplied to the nozzle 200, the process may be easily switched according to the type of contaminant to be removed on the wafer.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세정액 공급 방법을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다. 도 5를 참조하면, 처음에 노즐(200)로 공급되는 첨가 가스의 종류가 선택된다(스텝 S10). 조절기(570)는 수소 공급관(544)과 산소 공급관(564)에 설치된 밸브들(546, 566)을 제어하고, 수소와 산소 중 선택된 어느 하나와 탈이온수, 질소가스가 노즐(200)의 몸체부(220) 내로 공급된다(스텝 S20). 몸체부(220)로부터 분사부(240)로 탈이온수, 질소가스, 첨가가스가 공급되며, 분사부(240) 내에서 탈이온수는 질소가스와 첨가 가스에 의해 분무 상태의 입자로 퍼진다(스텝 S30). 탈이온수와 첨가가스는 분사부(240) 내에서 플라즈마 상태로 여기된다(스텝 S40). 분사부(240) 내에서 생성된 다양한 이온들이 분사부(240)로부터 분사되어 웨이퍼 상으로 공급된다(스텝 S50).5 is a flowchart sequentially showing a cleaning solution supply method according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to Fig. 5, a kind of additive gas initially supplied to the nozzle 200 is selected (step S10). The controller 570 controls the valves 546 and 566 installed in the hydrogen supply pipe 544 and the oxygen supply pipe 564, and any one selected from hydrogen and oxygen, deionized water, and nitrogen gas are provided in the body portion of the nozzle 200. It is supplied into 220 (step S20). Deionized water, nitrogen gas, and additional gas are supplied from the body part 220 to the injection part 240, and the deionized water is sprayed by the nitrogen gas and the additional gas into the particles in a spray state in the injection part 240 (step S30). ). The deionized water and the additive gas are excited in the plasma state in the injection section 240 (step S40). Various ions generated in the injection unit 240 are injected from the injection unit 240 and supplied onto the wafer (step S50).

본 발명에 의하면, 일반적인 장치와 달리 접촉기를 필요로 하지 않으므로 장치의 구성이 간단하고 장치의 설치 면적을 줄일 수 있다.According to the present invention, since a contactor is not required unlike a general apparatus, the configuration of the apparatus is simple and the installation area of the apparatus can be reduced.

또한, 노즐에 RF 전력 또는 마이크로파가 인가되는 코일 형상의 전극을 설치함으로써, 세정에 영향을 미치는 입자들이 다양한 종류로 많은 량이 생산되어 세정효과를 증대할 수 있다. In addition, by providing a coil-shaped electrode to which the RF power or microwave is applied to the nozzle, a large amount of particles that affect the cleaning can be produced in various kinds, thereby increasing the cleaning effect.                     

또한, 본 발명에 의하면, 노즐로부터 분사되는 입자들의 크기가 작고 균일하여 웨이퍼에 손상을 가하지 않고 세정공정을 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, the size of the particles sprayed from the nozzle is small and uniform so that the cleaning process can be performed without damaging the wafer.

Claims (13)

반도체 제조 장치에서 기판 상으로 세정액을 공급하는 장치에 있어서,An apparatus for supplying a cleaning liquid onto a substrate in a semiconductor manufacturing apparatus, 유체를 공급하는 유체공급부와 가스를 공급하는 가스공급부가 연결된 몸체부 및 상기 몸체부로부터 연장되며 상기 유체와 상기 가스가 흐르는 공간을 제공하는 분사부를 가지는 노즐과;A nozzle having a fluid supply part for supplying a fluid and a body part connected to the gas supply part for supplying a gas, and an injection part extending from the body part and providing a space through which the fluid and the gas flow; 상기 분사부 내의 유체를 플라즈마 상태로 여기하는 에너지를 인가하는 플라즈마 발생기를 포함하되,Including a plasma generator for applying energy to excite the fluid in the injection unit into the plasma state, 상기 몸체부에는 상기 유체가 공급되는 통로인 제 1통로와 상기 가스가 공급되는 통로인 제 2통로가 형성되며, 상기 제 1통로는 상기 몸체부의 중앙에 배치되고, 상기 제 2통로는 상기 제 1통로를 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.The body portion is formed with a first passage which is a passage through which the fluid is supplied and a second passage which is a passage through which the gas is supplied, wherein the first passage is disposed at the center of the body portion, and the second passage is the first passage. The cleaning liquid supply device, characterized in that arranged to surround the passage. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유체는 액체 또는 증기 상태의 물이고, 상기 가스는 수소와 산소 중 선택된 어느 하나인 첨가 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.And said fluid is water in a liquid or vapor state, and said gas comprises an additive gas selected from hydrogen and oxygen. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 가스는 질소 가스 또는 비활성 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.The gas further includes a nitrogen gas or an inert gas. 반도체 제조 장치에서 기능수를 생성하여 기판 상으로 세정액을 공급하는 장치에 있어서,In the apparatus for producing a functional water in the semiconductor manufacturing apparatus and supply the cleaning liquid on the substrate, 물을 공급하는 유체공급부와 가스를 공급하는 가스공급부가 연결된 몸체부 및 상기 몸체부로부터 연장되며 상기 물과 상기 가스가 흐르는 공간을 제공하는 분사부를 가지는 노즐과;A nozzle having a body part connected to the fluid supply part supplying water and a gas supply part supplying gas, and an injection part extending from the body part and providing a space through which the water and the gas flow; 상기 분사부 내의 유체를 플라즈마 상태로 여기하는 에너지를 인가하는 플라즈마 발생기를 포함하되,Including a plasma generator for applying energy to excite the fluid in the injection unit into the plasma state, 상기 몸체부에는 상기 물이 공급되는 통로인 제 1통로와 상기 가스가 공급되는 통로인 제 2통로가 형성되며, The body portion is formed with a first passage that is a passage for supplying the water and a second passage that is a passage for supplying the gas, 상기 가스공급부는,The gas supply unit, 상기 노즐 내에서 상기 물과 함께 플라즈마 상태로 여기되며 세정에 영향을 미치는 입자들 중 상대적으로 다량 생성하고자 하는 입자를 제공하는 첨가가스를 공급하는 첨가가스 공급부와;An additive gas supply unit which supplies an additive gas which is excited in a plasma state together with the water in the nozzle and provides particles to be produced in a relatively large amount among the particles affecting cleaning; 상기 물을 분무화하기 위해 제공되는 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부를 가지는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.And a carrier gas supply unit for supplying a carrier gas provided to atomize the water. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 2통로의 끝단은 제 1통로를 향하는 방향으로 하향 경사진 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.The end of the second passage is inclined downward in the direction toward the first passage cleaning liquid supply apparatus. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 2통로의 끝단부는 상기 분사부로 가까워질수록 통로가 좁아지는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.And a passage narrows as the end portion of the second passage approaches the injection portion. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 플라즈마 발생기는 상기 분사부의 둘레를 감싸며, 고주파 에너지가 인가되는 코일 형상의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.The plasma generator is wrapped around the injection unit, characterized in that it comprises a coil-shaped electrode to which high frequency energy is applied. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 가스 공급부는,The gas supply unit, 수소가스를 공급하는 수소 공급관과;A hydrogen supply pipe for supplying hydrogen gas; 산소가스를 공급하는 산소 공급관과;An oxygen supply pipe for supplying oxygen gas; 상기 수소 공급관과 상기 산소 공급관 중 어느 하나가 상기 노즐의 몸체부와 연결되도록 상기 수소 공급관과 상기 산소 공급관에 설치된 밸브 개폐 동작을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 장치.And a controller controlling a valve opening / closing operation provided at the hydrogen supply pipe and the oxygen supply pipe so that any one of the hydrogen supply pipe and the oxygen supply pipe is connected to the body portion of the nozzle. 기판 상으로 세정액을 공급하는 방법에 있어서,In the method for supplying the cleaning liquid onto the substrate, 노즐 내로 공급된 물을 향해 가스를 분출하여 물을 분무화하고, 상기 노즐 내에서 분무화된 물에 에너지를 인가하여 플라즈마를 생성하여 상기 노즐로부터 상기 기판으로 공급하되,The gas is sprayed toward the water supplied into the nozzle to atomize the water, and energy is applied to the atomized water in the nozzle to generate a plasma and supply the plasma to the substrate, 상기 가스는 상기 노즐 내에서 상기 물과 함께 플라즈마 상태로 여기되며 세정에 영향을 미치는 입자들 중 상대적으로 다량 생성하고자 하는 입자를 제공하는 첨가가스와 상기 물을 분무화하기 위해 제공되는 운반가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 방법.The gas is excited in a plasma state with the water in the nozzle and includes an additive gas which provides particles to be produced in a relatively large quantity among the particles affecting cleaning and a carrier gas provided for atomizing the water. The cleaning liquid supply method characterized by the above-mentioned. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 첨가가스는 산소 가스 또는 수소 가스이고, 상기 운반가스는 질소가스 또는 비활성 가스인 것을 특징으로 하는 세정액 공급 방법.The additive gas is oxygen gas or hydrogen gas, the carrier gas is nitrogen gas or inert gas, characterized in that the cleaning liquid supply method. 반도체 장치에서 기판 상으로 세정액을 공급하는 방법에 있어서,In the method of supplying a cleaning liquid onto a substrate in a semiconductor device, 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고, 상기 분사부 내에서 상기 물은 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계와;Supplying a fluid containing water and a gas containing additional gas from the body of the nozzle to an injection unit provided to extend from the body, wherein the water is atomized by the additional gas; 상기 분사부 내의 유체가 상기 분사부 둘레를 감싸는 코일 형상의 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되는 단계와; 그리고The fluid in the spraying unit is excited in a plasma state by a coil-shaped electrode surrounding the spraying unit; And 상기 분사부 내의 입자들이 기판 상으로 분사되는 단계를 포함하되,Injecting the particles in the injection portion onto the substrate, 상기 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고 상기 분사부 내에서 상기 물은 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계는,The supply of the fluid containing water and the gas containing the additive gas from the body portion of the nozzle is supplied to the injection portion is installed so as to extend from the body portion in the water is sprayed by the additive gas in the injection portion, 상기 몸체부의 중앙에 형성된 제 1통로를 통해 상기 유체를 분사하는 단계와;Spraying the fluid through a first passage formed in the center of the body portion; 상기 제 1통로의 둘레를 감싸도록 형성되고, 끝단부가 상기 제 1통로를 향해 하향경사진 제 2통로를 통해 상기 가스를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 방법.And a step of injecting the gas through a second passage formed to surround a circumference of the first passage and having an end portion inclined downward toward the first passage. 반도체 장치에서 기판 상으로 세정액을 공급하는 방법에 있어서,In the method of supplying a cleaning liquid onto a substrate in a semiconductor device, 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고, 상기 분사부 내에서 상기 물은 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계와;Supplying a fluid containing water and a gas containing additional gas from the body of the nozzle to an injection unit provided to extend from the body, wherein the water is atomized by the additional gas; 상기 분사부 내의 유체가 상기 분사부 둘레를 감싸는 코일 형상의 전극에 의해 플라즈마 상태로 여기되는 단계와; 그리고The fluid in the spraying unit is excited in a plasma state by a coil-shaped electrode surrounding the spraying unit; And 상기 분사부 내의 입자들이 기판 상으로 분사되는 단계를 포함하되,Injecting the particles in the injection portion onto the substrate, 상기 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고 상기 분사부 내에서 상기 물이 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계는,The step of supplying a fluid containing water and a gas containing additional gas from the body of the nozzle to an injection unit provided to extend from the body portion and the water is atomized by the additive gas in the injection unit, 상기 몸체부의 중앙에 형성된 제 1통로를 통해 상기 유체를 분사하는 단계와;Spraying the fluid through a first passage formed in the center of the body portion; 상기 제 1통로의 둘레를 감싸도록 형성되고, 끝단부에서 통로가 점진적으로 줄어드는 제 2통로를 통해 상기 가스를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 방법.And spraying the gas through a second passage formed around the first passage, the passage gradually decreasing at the end thereof. 제 11항 또는 제 12항에 있어서,The method of claim 11 or 12, 상기 방법은 상기 노즐의 몸체부로부터 물을 포함하는 유체와 첨가 가스를 포함하는 가스가 상기 몸체부로부터 연장되도록 설치된 분사부로 공급되고 상기 분사부 내에서 상기 물이 상기 첨가 가스에 의해 분무화되는 단계 이전에,The method comprises the steps of: supplying a fluid comprising water and a gas containing additive gas from an body of the nozzle to an injecting portion provided to extend from the body portion and in which the water is atomized by the additive gas; Before, 복수의 첨가 가스들 중 공정에 사용될 어느 하나의 첨가 가스를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정액 공급 방법.The cleaning liquid supply method further comprises the step of selecting any one of the plurality of additive gases to be used in the process.
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