KR100710803B1 - 기판 세정 장치 - Google Patents

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KR100710803B1
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nozzle
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injection holes
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cleaning liquid
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이헌정
박상오
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 기판을 세정하는 장치를 제공한다. 장치는 처리실, 기판들이 세워진 상태로 일렬로 배열되도록 기판들을 지지하는 지지부재, 그리고 지지부재 아래에 위치되는 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 가진다.
제 1 노즐은 기판의 중심축을 기준으로 일측에 위치되고 제 2 노즐은 기판의 중심축을 기준으로 타측에 위치된다. 제 1 노즐과 제 2 노즐 각각에는 제 1 분사공들, 제 2 분사공들, 그리고 제 3 분사공들이 형성된다. 제 1 분사공들은 기판의 하단을 향하는 영역으로 세정액을 분사하도록 형성되고, 제 2 분사공들은 지지부재에 충돌하지 않는 범위 내에서 기판의 최외곽을 향해 세정액을 분사하도록 형성되고, 제 3 분사공들은 기판의 상단을 향해 세정액을 분사하도록 형성된다.
상술한 구조로 인해 웨이퍼 전체 영역에서 세정 균일도를 향상시킬 수 있다.
세정, 노즐, 기판, 분사공, 지지부재

Description

기판 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANING SUBSTRATES}
도 1은 기판 세정 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 도 1의 장치 사용시 세정액의 분사 경로를 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 기판 세정 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 도면;
도 4는 도 3의 지지 부재의 사시도;
도 5는 도 3의 노즐의 사시도;
도 6은 도 3의 노즐에 형성된 분사공들의 분사각의 일 예를 보여주는 도면;
도 7a은 도 5의 노즐의 일 예를 보여주는 단면도;
도 7b는 도 5의 노즐의 다른 예를 보여주는 단면도;
도 8은 도 5의 노즐의 또 다른 예를 보여주는 단면도;
도 9는 도 3의 노즐에 형성된 분사공들의 분사각의 다른 예를 보여주는 도면;
도 10은 도 3의 노즐에 형성된 분사공들의 분사각의 또 다른 예를 보여주는 도면;
도 11은 도 3의 기판 세정 장치의 다른 예를 개략적으로 보여주는 도면; 그리고
도 12는 도 3의 기판 세정 장치의 또 다른 예를 개략적으로 보여주는 도면이 다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 처리실 200 : 지지부재
300 : 유체 공급 부재 300a, 300b : 제 1 노즐, 제 2 노즐
320a, 320b, 320c : 제 1 분사공, 제 2분사공, 제 3분사공
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판에 세정공정을 수행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 증착, 사진, 식각, 연마, 세정 등과 같은 다양한 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 세정 공정은 이들 단위 공정들을 수행할 때 반도체 웨이퍼의 표면에 잔류하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants), 또는 불필요한 막을 제거하는 공정이다. 최근에 웨이퍼에 형성되는 패턴이 미세화됨에 따라 세정 공정의 중요도는 더욱 커지고 있다.
반도체 웨이퍼의 세정 공정은 반도체 웨이퍼 상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 화학 용액 처리 공정(약액 처리 공정), 약액 처리된 반도체 웨이퍼를 탈이온수로 세척하는 린스 공정, 그리고 린스 처리된 반도체 웨이퍼 를 건조하는 건조 공정으로 이루어진다.
웨이퍼를 세정하는 장치는 패턴면이 상부를 향하도록 웨이퍼가 놓여지게 배치하고 회전하는 하나의 웨이퍼 상에 세정액을 공급하여 공정을 수행하는 매엽식 장치와 패턴면이 측부를 향하도록 복수의 웨이퍼들을 일렬로 배치하고 이들 웨이퍼들이 세정액에 잠기도록 한 상태에서 공정을 수행하는 배치식 장치가 있다.
일반적으로 배치식 장치에서 처리조 내에는 웨이퍼들을 지지부재가 제공되고, 지지부재 아래에는 웨이퍼들로 세정액을 분사하는 노즐이 제공된다. 도 1은 일반적인 장치에서 웨이퍼(W)로 세정액을 분사하는 노즐(940)의 구조 및 배치상태를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 노즐(940) 사용시 세정액의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 노즐(940)에는 분사공들(942)이 노즐(940)의 길이방향을 따라 일렬(one row)을 이루도록 형성된다. 노즐(940)은 대략 웨이퍼(W)의 하단과 중심 사이의 중앙 부분('P' 영역)을 향해 세정액을 분사하도록 배치된다. 상술한 구조의 노즐(940)을 사용하여 세정 공정 수행시, 도 2에 도시된 바와 같이 노즐(940)로부터 분사되는 세정액이 웨이퍼(W)의 전체 영역으로 균일하게 공급되지 않고 이로 인해 웨이퍼(W)에 영역에 따라 세정 균일도가 저하된다. 예컨대, 공정이 웨이퍼(W)로부터 약액을 제거하기 위한 세척 공정이고 세정액이 탈이온수인 경우, 탈이온수가 웨이퍼(W) 전체 영역으로 균일하게 공급되지 않으면 웨이퍼(W)의 영역에 따라 약액의 제거 시기가 달라지며 이로 인해 웨이퍼(W)가 약액에 의해 과식각 또는 부족식각된다.
본 발명은 기판 세정을 효율적으로 수행할 수 있는 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 영역별 식각 균일도를 향상시킬 수 있는 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 세정하는 장치를 제공한다. 장치는 공정이 수행되는 공간을 제공하는 처리실, 공정 진행시 상기 처리실 내에 배치되며 기판들을 세워진 상태로 지지하는 지지부재, 그리고 기판의 수직 방향의 중심축을 기준으로 일측에 위치되어 상기 기판으로 세정 유체를 공급하는 제 1 노즐과 상기 중심축을 기준으로 타측에 위치되어 상기 기판으로 세정 유체를 공급하는 제 2 노즐을 가지는 유체 공급부재를 포함한다. 본 발명의 일 특징에 의하면, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 하단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 1 분사공들이 형성된다.
또한, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 측단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 2 분사공들이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 상단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 3 분사공들이 형성될 수 있다.
다른 예에 의하면, 상기 지지부재는 기판의 측단과 인접한 영역에서 기판의 가장자리를 지지하는 지지로드를 포함하고, 상기 제 2분사공들은 지지로드의 내측단 또는 이와 인접한 영역을 지나도록 상기 세정 유체를 분사하는 제 2 분사공들이 형성될 수 있다. 또 다른 예에 의하면, 제 2 분사공들은 상기 지지부재에 충돌하지 않는 범위 내에서 상기 기판의 최외곽 또는 이와 인접한 영역으로 세정 유체를 분사하도록 형성될 수 있다. 또 다른 예에 의하면, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 측단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 2 분사공들이 형성될 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 제 1 분사공과 상기 제 2 분사공은 세정 유체가 분사되는 방향을 따라 점진적으로 폭이 넓어지도록 형성되고, 상기 제 3 분사공은 동일한 폭으로 형성될 수 있다. 다른 예에 의하면, 상기 제 1 분사공, 상기 제 2 분사공, 그리고 상기 제 3 분사공은 각각 동일한 폭으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 예에 의하면, 장치는 공정이 수행되는 공간을 제공하는 처리실, 공정 진행시 상기 처리실 내에 배치되며 기판들을 세워진 상태로 지지하는 지지부재, 그리고 기판의 수직 방향의 중심축을 기준으로 일측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 1 노즐과 상기 중심축을 기준으로 타측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 2 노즐을 가지는 유체 공급부재를 포함하고, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 하단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 1 분사공들, 상기 지지부재에 충돌하지 않는 범위 내에서 상기 기판의 최외곽 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 2 분사공들, 그리고 상기 기판의 상단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 3 분사공들을 포함한다.
본 발명의 또 다른 예에 의하면, 장치는 공정이 수행되는 공간을 제공하는 처리실, 공정 진행시 상기 처리실 내에 배치되며 기판들을 세워진 상태로 지지하는 지지부재, 그리고 기판의 수직 방향의 중심축을 기준으로 일측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 1 노즐과 상기 중심축을 기준으로 타측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 2 노즐을 가지는 유체 공급부재를 포함하고, 상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 하단을 향하는 방향으로 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 1 분사공들, 기판의 측단을 향하는 방향 또는 기판과의 접선 방향으로 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 2 분사공들, 그리고 기판의 상단을 향하는 방향으로 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 3 분사공들을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 12를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 기판 처리 장치(10)는 복수의 웨이퍼들(W)에 대해 세정공정을 수행한다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 처리실(100), 지지부재(200), 그리고 유체 공급 부재(300)를 가진다. 처리실(100)은 웨이퍼(W)를 수용하며 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 지지부재(200)는 처리실(100) 내에서 웨이퍼들(W)을 지지 한다. 유체 공급 부재(300)는 공정에 사용되는 유체를 처리실(100) 내로 공급한다.
일 예에 의하면, 유체는 웨이퍼(W) 상에 잔류하는 화학 용액을 제거하기 위해 사용되는 탈이온수와 같은 세척액일 수 있다. 다른 예에 의하면, 유체는 웨이퍼(W) 상에 잔류하는 막질, 유기물질, 파티클 등과 같은 오염물을 제거하기 위해 사용되는 인산, 불산, 황산, 또는 수산화 암모늄 등과 같은 화학 용액일 수 있다. 또 다른 예에 의하면, 유체는 웨이퍼(W)를 건조하기 위해 사용되는 질소와 같은 불활성 가스이거나 이소프로필 알코올 증기와 같은 알코올 증기일 수 있다.
아래에서는 세척액이나 화학 용액과 같은 세정액을 사용하여 웨이퍼들(W) 상에 부착된 화학 용액을 제거하는 공정을 수행하는 장치를 예로 들어 설명한다. 이하, 상술한 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.
처리실(100)은 상부가 개방된 공간을 가지는 내조(120)와 내조(120)로부터 넘쳐흐르는 세정액을 수용하도록 내조(120)의 외측벽을 감싸는 외조(140)를 가진다. 내조(120)의 바닥면에는 내조(120) 내 세정액을 배출하는 배출구(122)가 형성되고, 배출구(122)에는 개폐 밸브(170a)가 설치된 배출관(170)이 연결된다. 외조(140)의 바닥면에는 외조(140) 내 세정액을 배출하는 배출구(142)가 형성되며, 배출구(142)에는 개폐 밸브(190a)가 설치된 배출관(190)이 형성된다.
내조(120) 내에는 공정 진행시 웨이퍼들(W)을 지지하는 지지부재(200)가 배치된다. 도 4를 참조하면, 지지부재(200)는 지지로드들(220)과 측판(240)을 가진다. 각각의 지지로드(220)에는 웨이퍼(W)의 가장자리 일부분이 삽입되는 슬롯들(222)이 형성된다. 공정진행시 웨이퍼들(W)은 세워진 상태로 일렬로 나란히 배열되도록 지지부재(200)에 놓여진다. 웨이퍼들(W)의 배열방향은 슬롯들(222)이 배열되는 방향과 동일하다. 지지로드(220)는 3개가 배치될 수 있으며, 지지부재(200)에는 약 50매의 웨이퍼들(W)이 놓여질 수 있다. 지지로드(220)의 양측에는 지지로드들(220)을 연결하고 처리실(100)에 지지부재(200)를 고정시키는 측판(240)이 배치된다. 측판(240)은 각각의 지지로드들(220)의 끝단부가 고정되는 연결부(242)와 이로부터 상부로 연장되어 처리실(100)에 고정결합되는 로드 형상의 고정부(244)를 가진다. 이와 달리, 지지부재(200)는 처리실(100)에 고정되지 않고, 구동기(도시되지 않음)에 의해 상하로 이동가능한 구조를 가질 수 있다.
유체 공급 부재(300)는 내조(120) 내로 세정액을 공급한다. 유체 공급 부재(300)는 제 1 노즐(300a)과 제 2 노즐(300b)을 가진다. 제 1 노즐(300a)은 웨이퍼(W)의 수직방향의 중심축(도 6의 20)을 기준으로 일측(도면에서는 좌측)에 위치되고, 제 2 노즐(300b)은 웨이퍼(W)의 수직방향의 중심축(20)을 기준으로 타측(도면에서는 우측)에 위치된다. 제 1 노즐(300a)은 대체로 웨이퍼(W)의 좌측 반 영역으로 세정액을 공급하고 제 2 노즐(300b)은 대체로 웨이퍼(W)의 우측 반 영역으로 세정액을 공급한다.
공급관(180)은 처리실(100) 외부에 배치되며 유체 공급 부재(300)로 세정액을 공급한다. 공급관(180)에는 그 내부 통로를 개폐하거나 그 내부 통로를 흐르는 세정액의 유량을 조절하는 밸브(180a)가 설치된다. 세정 유체가 화학 용액인 경우, 외조(140)로부터 배출된 화학 용액은 재사용될 수 있다. 이 경우, 공급관(180)은 외조(140)에 연결된 배출관(190)과 연결되고, 배출관(190) 또는 공급관(180)에는 펌프(도시되지 않음), 필터(도시되지 않음), 그리고 히터(도시되지 않음)가 설치될 수 있다. 펌프는 배출관(190)을 통해 배출된 화학 용액이 공급관으로 흐르도록 화학 용액에 유동압을 제공한다. 필터는 재사용되는 화학 용액 내에 함유된 불순물을 제거한다. 히터는 내조로 공급되는 화학 용액을 설정된 공정온도로 가열한다.
다음에는 도 3의 노즐들의 구조에 대해 상세히 설명한다. 제 1 노즐(300a)과 제 2 노즐(300b)은 웨이퍼(W)의 수직 방향의 중심축(20)을 기준으로 대칭이 되도록 배치된다. 아래에서는 제 1 노즐(300a)을 중심으로 설명하며, 제 2 노즐에 대한 설명은 생략한다.
도 5는 제 1 노즐(300a)의 사시도이고, 도 6은 제 1 노즐(300a)과 제 2 노즐(300b)에서 세정액이 분사되는 방향을 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제 1 노즐(300a)은 긴 로드 형상을 가지며, 웨이퍼(W)들의 배열방향과 평행하게 배치된다. 제 1 노즐(300a)에는 복수의 분사공들(320)이 형성된다. 분사공들(320)은 3개의 열들(340)을 이루도록 배치된다. 각각의 열(340a, 340b, 340c)은 약 50개 이상의 분사공들(320)에 의해 제공될 수 있다. 또한, 각각의 분사공(320)은 직경이 1 밀리미터(mm) 이내로 제공될 수 있다. 웨이퍼(W)의 수직 방향의 중심축(20)을 기준으로 가장 안쪽에 위치된 열을 제 1 열(340a)이라 칭하고, 가장 바깥쪽에 위치된 열을 제 2 열(340b)이라 칭하고, 제 1 열(340a)과 제 2 열(340b) 사이에 위치된 열을 제 3 열(340c)이라 칭한다. 또한, 제 1 열(340a)을 이루고 있는 분사공들을 제 1 분사공(320a)이라 칭하고, 제 2 열(340b)을 이루고 있는 분사공들을 제 2 분사공(320b)이라 칭하고, 제 3 열(340c)을 이루고 있는 분사공들을 제 3 분사공(320c)이 라 칭한다.
도 6을 참조하면, 제 1 분사공(320a)은 웨이퍼(W)의 하단(22)을 향해 직접 세정액을 분사하도록 제공되고, 제 2 분사공(320b)은 웨이퍼(W)의 측단을 향해 직접 세정액을 분사하도록 제공되며, 제 3 분사공(320c)은 웨이퍼(W)의 상단(28)을 향해 직접 세정액을 분사하도록 제공된다. 이로 인해 웨이퍼(W)의 하단(22) 및 이와 인접한 부분을 포함하는 영역은 제 1 분사공(320a)을 통해 분사된 세정액에 의해 주로 세척되고, 웨이퍼(W)의 측단 또는 이와 인접한 부분을 포함하는 영역은 제 2 분사공(320b)을 통해 분사되는 세정액에 의해 주로 세척되며, 웨이퍼(W)의 상단(28) 또는 이와 인접한 부분을 포함하는 영역은 제 3 분사공(320c)을 통해 분사되는 세정액에 의해 주로 세척된다. 이와 달리 제 1 분사공(320a)은 웨이퍼(W)의 하단(22)과 인접한 영역을 향해 세정액을 분사하도록 제공되고, 제 2 분사공(320b)은 웨이퍼(W)의 측단과 인접한 영역을 향해 직접 세정액을 분사하도록 제공되고, 제 3 분사공(320c)은 웨이퍼(W)의 상단(28)과 인접한 영역을 향해 직접 세정액을 분사하도록 제공될 수 있다. 제 1 노즐(300a)의 제 2 분사공(320b)들로부터 세정액이 분사되는 웨이퍼의 측단은 좌측단(24)이다. 제 2 노즐(300b)의 경우 제 2분사공(320b)들로부터 세정액이 분사되는 웨이퍼의 측단은 우측단(26)이다.
상술한 구조로 인해 웨이퍼(W)의 하단(22), 상단(28), 그리고 좌측단(24)을 포함한 웨이퍼(W)의 좌측 반 전체영역에는 제 1 노즐(300a)로부터 주로 세정액이 공급되고, 웨이퍼(W)의 하단(22), 상단(28), 그리고 우측단(26)을 포함한 웨이퍼(W)의 우측 반 전체영역에는 제 2 노즐(300b)로부터 주로 세정액이 공급된다.
도 7a와 도 7b는 각각 제 1 노즐(300a)에 형성된 분사공의 형상을 보여주는 단면도이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 제 1 분사공(320a), 제 2 분사공(320b), 그리고 제 3 분사공(320c)은 세정액이 분사되는 방향을 따라 동일한 크기로 형성된다. 이로 인해 세정액이 높은 압력으로 웨이퍼(W)에 도달할 수 있다.
이와 달리 도 7b에 도시된 바와 같이, 제 1 노즐(300a′)에서 제 1 분사공(320a)과 제 2 분사공(320b)은 세정액이 분사되는 방향을 따라 점진적으로 커지도록 형성되고, 제 3 분사공(320c)은 세정액이 분사되는 방향을 따라 동일한 크기로 형성될 수 있다. 제 1 분사공(320a)과 웨이퍼(W) 하단(22)까지의 거리 및 제 2 분사공(320b)과 웨이퍼(W) 측단(24)까지의 거리는 비교적 가깝다. 상술한 제 1 분사공(320a)과 제 2 분사공(320b)의 형상은 비록 세정액이 먼 거리로 분사되기보다는 넓은 영역으로 분사되도록 한다. 또한, 제 3 분사공(320c)과 웨이퍼(W) 상단(28)까지의 거리는 비교적 멀다. 상술한 제 3 분사공(320c)의 형상은 세정액이 먼 거리까지 분사될 수 있도록 한다.
상술한 예에서는 분사공들(320)이 3개의 열을 이루도록 제공된 경우를 예로 들어 설명했다. 그러나 이와 달리 도 8에 도시된 바와 같이 제 1 노즐(300a″)에는 제 1 분사공들(320a)과 제 3 분사공들(320c) 사이에 제 4 분사공들(320d)이 더 제공되고, 제 2 분사공들(320b)과 제 3 분사공들(320c) 사이에 제 5 분사공들(320e)이 더 제공될 수 있다.
도 6에서는 제 1 노즐(300a)의 제 2 분사공(320b)이 웨이퍼(W)의 측단(24)을 향하는 방향으로 세정액을 분사하도록 형성되었다. 그러나 이와 달리 도 9에 도시된 바와 같이 제 1 노즐(320a)의 제 2 분사공(320b)은 웨이퍼(W)와의 접선 방향 또는 이와 인접한 방향으로 세정액을 분사하도록 형성될 수 있다.
또한, 제 1 노즐(320a)의 위치에 따라 제 1 노즐(320a)의 제 2 분사공(320b)으로부터 분사되는 세정액의 분사경로 상에 상술한 지지로드(220)가 위치될 수 있다. 이 경우, 세정액는 지지로드(220)와 충돌하여 웨이퍼(W)에 도달하지 못하게 된다. 제 2 분사공(320b)에 의해 세정액이 분사되는 경로 상에 지지로드(220)가 위치되는 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2 분사공(320b)은 세정액이 지지로드(220)와 충돌하지 않은 범위 내에서 웨이퍼(W)의 최외곽을 향해 세정액을 분사하도록 형성된다. 예컨대, 제 2 분사공(320b)을 통해 분사된 세정액는 최외곽에 위치된 지지로드(220)의 내측면과 인접한 영역을 지나 웨이퍼(W)로 도달된다.
또한, 상술한 실시예들에서는 웨이퍼(W)의 중심축(20)을 기준으로 일측 및 타측에 각각 하나의 노즐(300a, 300b)이 배치된 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 도 11에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심축(20)을 기준으로 일측 및 타측에 각각 복수개의 노즐들이 배치될 수 있다. 예컨대, 웨이퍼(W)의 중심축(20)을 기준으로 일측 및 타측에는 각각 3개의 노즐들이 배치된다. 웨이퍼(W)의 중심축(20)에 가장 인접한 노즐을 제 1-1 노즐(302a) 및 제 2-1 노즐(302b)이라 칭하고, 웨이퍼(W)의 중심축(20)으로부터 가장 멀리 떨어진 노즐을 제 1-2 노즐(304a) 및 제 2-2 노즐(304b)이라 칭하고, 이들 사이에 위치된 노즐을 제 1-3 노즐(306a) 및 제 2-3 노즐(306b)이라 칭한다. 이 경우, 상술한 제 1 분사공(320a)들은 제 1-1 노즐(302a)과 제 2-1 노즐(302b)에 형성되고, 제 2 분사공(320b)들은 제 1-2 노즐 (304a)과 제 2-2 노즐(304b)에 형성되며, 제 3 분사공(320c)들은 제 1-3 노즐(306a)과 제 2-3 노즐(306b)에 형성된다.
이와 달리, 웨이퍼(W)의 중심축(20)을 기준으로 일측 및 타측에는 각각 2개의 노즐들이 배치될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 중심축(20)에 가장 인접한 노즐에는 웨이퍼(W)의 하단(22) 또는 이와 인접한 영역을 향해 세정액을 분사하는 제 1 분사공(320a)들이 형성되고, 웨이퍼(W)의 중심축(20)으로부터 가장 멀리 떨어진 노즐에는 웨이퍼(W)의 측단 또는 이와 인접한 영역을 향해 세정액을 분사하는 제 2 분사공(320b)들이 형성되며, 제 3 분사공(320c)들은 제 1분사공이 형성된 노즐, 제 2분사공이 형성된 노즐, 또는 이들 사이에 배치된 노즐에 형성될 수 있다.
도 12는 웨이퍼 세정 장치의 다른 예를 보여준다. 도 12를 참조하면, 제 1 노즐(400a)과 제 2 노즐(400b)은 웨이퍼(W)의 상부에 위치된다. 제 1 노즐(400a)에는 3개의 열을 이루도록 복수의 분사공들이 형성된다. 제 1 열을 이루도록 형성된 분사공들을 제 1 분사공이라 칭하고, 제 2 열을 이루도록 형성된 분사공들을 제 2 분사공이라 칭하고, 제 3 열을 이루도록 형성된 분사공들을 제 3 분사공이라 칭한다. 제 1 분사공들은 웨이퍼(W)의 상단(28) 또는 이와 인접한 영역을 향하는 방향으로 세정액을 분사하도록 형성되고, 제 2 분사공들은 웨이퍼(W)의 측단(24) 또는 이와 인접한 영역을 향하는 방향으로 세정액을 분사하도록 형성되며, 제 3 분사공들은 웨이퍼(W)의 하단(22) 또는 이와 인접한 영역을 향하는 방향으로 세정액을 분사하도록 형성된다. 선택적으로 분사공들은 웨이퍼(W)와의 접선 방향 또는 이와 인접한 영역을 향하는 방향으로 세정액을 분사하도록 형성될 수 있다. 노즐의 분사공은 상술한 도 6a, 도 6b, 또는 도 7에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.
상술한 도 6 및 도 12에서는 노즐이 웨이퍼(W)의 수직 아래 영역 또는 수직 위 영역에 위치되는 것으로 도시하였다. 그러나 이와 달리 노즐은 이로부터 벗어난 영역에 위치될 수 있다.
도 3의 장치에서 공정이 수행되는 방법은 다음과 같다. 처음에 제 1 노즐300a)과 제 2 노즐(300b)로부터 불산과 같은 화학 용액이 공급되어 내조(120) 내부가 화학 용액으로 채워진다. 이후에 웨이퍼들(W)이 지지부재(200)에 놓여진다. 계속적으로 화학 용액이 내조(120)로 공급되고, 내조(120)로부터 넘쳐 흐르는 화학 용액은 외조(140)로 유입된 후 배출된다. 이후 제 1 노즐(300a)와 제 2 노즐(300b)로부터 세척액이 공급된다. 내조(120) 내 화학 용액은 탈이온수로 치환되고, 웨이퍼(W)에 남아 있는 화학 용액은 제거된다.
아래의 표 1과 표 2는 도 1에 도시된 일반적인 노즐과 도 5에 도시된 본 발명의 노즐들(300a, 300b)을 사용하여 동일 조건에서 탈이온수로 웨이퍼(W)를 세척할 때 웨이퍼(W) 내 영역에 따른 식각량의 차이 및 웨이퍼(W)들간 식각량의 차이를 보여준다. 50매의 웨이퍼(W)들이 일렬로 배치되도록 지지부재에 놓여진 상태에서 공정을 수행하였다. 본 발명의 노즐들은 도 10과 같이 제공되었고, 세척액으로는 탈이온수가 사용되었으며, 탈이온수에 의해 웨이퍼(W)로부터 제거되는 화학 용액은 불산이다. 끝단에서부터 순차적으로 제 1 웨이퍼(W1), 제 2 웨이퍼(W2), 제 3 웨이 퍼(W3), …, 제 50 웨이퍼(W50)라 칭한다.
표 1에서 Eu1은 일반적인 노즐(942) 사용시 각각의 웨이퍼(W) 전체 영역에서 식각량의 표준편차를 나타내고, Eu2는 본 발명의 노즐(300a, 300b) 사용시 각각의 웨이퍼(W) 전체 영역에서 식각량의 표준편차를 나타낸다.
W1 W3 W50
Eu1 3.6 6.1 14.6
Eu2 3.1 3.4 4.4
표 1을 참조하면, 본 발명의 노즐들(300a, 300b) 사용시 각각의 웨이퍼(W) 전체 영역에서 식각량의 표준편차는 일반적인 노즐(942) 사용시 각각의 웨이퍼(W) 전체 영역에서 식각량의 표준편차에 비해 작다. 따라서 본 발명의 노즐들(300a, 300b) 사용시 하나의 웨이퍼(W) 내에서 식각 균일도가 크게 향상된 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 노즐들(300a, 300b) 사용시 각각의 웨이퍼(W) 전체 영역으로 탈이온수를 공급하여 웨이퍼(W) 전체 영역에서 대체로 균일하게 불산의 제거가 이루어진 것을 의미한다.
표 2에서 Em1은 일반적인 노즐(942) 사용시 각각의 웨이퍼(W) 전체 영역에서 평균 식각량을 나타내고, Em2는 본 발명의 노즐(300a, 300b) 사용시 각각의 웨이퍼(W) 전체 영역에서 평균 식각량을 나타낸다.
W1 W3 W50
Em1(Å) 29.5 28.5 30
Em2(Å) 29.9 29.1 29.6
표 2를 참조하면, 본 발명의 노즐(300a, 300b) 사용시 웨이퍼들(W)간 평균 식각률의 차이는 일반적인 노즐(942) 사용시 웨이퍼들(W)간 평균 식각률의 차보다 작다. 따라서 본 발명의 노즐(300a, 300b) 사용시 웨이퍼들(W)간 식각균일도가 향상된 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 노즐(300a, 300b) 사용시 전체 웨이퍼들(W)에 대해 대체로 균일하게 탈이온수가 공급되었음을 의미한다.
본 발명의 노즐 사용시 하나의 웨이퍼의 영역 내에서 세정 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 노즐 사용시 복수의 웨이퍼들간 세정 균일도를 향상시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 기판을 세정하는 장치에 있어서,
    공정이 수행되는 공간을 제공하는 처리실과;
    공정 진행시 상기 처리실 내에 배치되며, 기판들을 세워진 상태로 지지하는 지지부재와; 그리고
    기판의 수직 방향의 중심축을 기준으로 일측에 위치되어 상기 기판으로 세정 유체를 공급하는 제 1 노즐과 상기 중심축을 기준으로 타측에 위치되어 상기 기판으로 세정 유체를 공급하는 제 2 노즐을 가지는 유체 공급부재를 포함하되,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 하단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 1 분사공들이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 상기 지지부재에 충돌하지 않는 범위 내에서 상기 기판의 최외곽 또는 이와 인접한 영역으로 세정 유체를 분사하는 제 2 분사공들이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 상단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 3 분사공들이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 측단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 2 분사공들이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재는 기판의 측단과 인접한 영역에서 기판의 가장자리를 지지하는 지지로드를 포함하고,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 지지로드의 내측단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 2 분사공들이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 상단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 3 분사공들이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분사공은 세정 유체가 분사되는 방향을 따라 점진적으로 폭이 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분사공은 기판의 접선 방향 또는 이와 인접한 방향으로 상기 세정 유체를 분사하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는 기판의 상단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정 유체를 분사하는 제 3 분사공들이 형성된 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판들은 일렬로 배열되도록 상기 지지부재에 의해 지지되고,
    상기 노즐은 그 길이 방향이 상기 기판들의 배열 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 유체는 화학 약액 또는 세척액인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  12. 기판을 세정하는 장치에 있어서,
    공정이 수행되는 공간을 제공하는 처리실과;
    공정 진행시 상기 처리실 내에 배치되며, 기판들을 세워진 상태로 지지하는 지지부재와; 그리고
    기판의 수직 방향의 중심축을 기준으로 일측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 1 노즐과 상기 중심축을 기준으로 타측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 2 노즐을 가지는 유체 공급부재를 포함하되,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는,
    기판의 하단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 1 분사공들과;
    상기 지지부재에 충돌하지 않는 범위 내에서 상기 기판의 최외곽 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 2 분사공들과; 그리고
    상기 기판의 상단 또는 이와 인접한 영역을 향해 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 3 분사공들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐은 상기 지지부재의 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 분사공들과 상기 제 2 분사공들은 상기 세정 유체가 분사되는 방향을 따라 점진적으로 폭이 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  15. 기판을 세정하는 장치에 있어서,
    공정이 수행되는 공간을 제공하는 처리실과;
    공정 진행시 상기 처리실 내에 배치되며, 기판들을 세워진 상태로 지지하는 지지부재와; 그리고
    기판의 수직 방향의 중심축을 기준으로 일측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 1 노즐과 상기 중심축을 기준으로 타측에 위치되어 상기 기판으로 세정액을 공급하는 제 2 노즐을 가지는 유체 공급부재를 포함하되,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐 각각에는,
    기판의 하단을 향하는 방향으로 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 1 분사공들과;
    기판의 측단을 향하는 방향 또는 기판과의 접선 방향으로 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 2 분사공들과; 그리고
    기판의 상단을 향하는 방향으로 상기 세정액을 분사하도록 형성된 제 3 분사공들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐은 상기 지지부재의 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐과 상기 제 2 노즐은 상기 지지부재에 지지되는 기판의 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
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