KR100760893B1

KR100760893B1 - 기판 세정용 2 유체 노즐 및 기판 세정 장치

Info

Publication number: KR100760893B1
Application number: KR1020067005750A
Authority: KR
Inventors: 이타루 간노; 유사쿠 히로타; 겐지 세키구치; 히로시 나가야스; 쇼우이치 시모세
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2007-09-27
Also published as: WO2005086214A1; TWI251857B; CN100479107C; EP1724820A1; KR20060087580A; TW200531145A; US20070141849A1; US8037891B2; CN1930666A; EP1724820B1; EP1724820A4

Abstract

본 발명은 가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐에서, 액적의 입자 지름과 속도를 균일화시키는 것을 목적으로 한다.

기판 세정용 2 유체 노즐에서, 가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고, 상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하며, 상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하면서, 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하였다.

Description

기판 세정용 2 유체 노즐 및 기판 세정 장치{TWO-FLUID NOZZLE FOR CLEANING SUBSTRATE AND SUBSTRATE CLEANING DEVICE}

본 발명은, 예컨대 반도체 기판 등의 표면에 부착되어 있는 오염물을 제거하는 세정 처리에 사용하는 기판 세정용 2 유체 노즐, 및 이 기판 세정용 2 유체 노즐을 구비한 기판 세정 장치에 관한 것이다.

예컨대 반도체 디바이스의 제조 프로세스에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다.)를 물약이나 순수 등의 세정액에 의해 세정하고, 웨이퍼에 부착된 파티클, 유기 오염물, 금속 불순물의 오염을 제거하는 기판 세정 장치가 사용되고 있다. 이러한 기판 세정 장치의 일례로서, 2 유체 노즐을 이용하여 세정액을 액적상으로 하여 웨이퍼 표면에 분사하는 것이 알려져 있다.

종래, 기판 세정용 2 유체 노즐로서, 노즐의 내부에서 가스와 액체를 혼합하여 액적을 형성하는 내부 혼합형의 것과, 노즐의 외부에서 가스와 액체를 혼합하여 액적을 형성하는 외부 혼합형의 것이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 또한, 내부 혼합형의 일례로서, 내부에서 형성한 액적과 가스를 직선관 내에 통과시켜 액적을 가속시키고, 충분한 속도로서 공기 중에 분사하도록 한 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1: 특허 공개 2003-197597호 공보

특허 문헌 2: 특허 제3315611호 공보

발명의 개시

그러나, 종래의 기판 세정용 2 유체 노즐에 있어서는 액적의 입자 지름의 변동이 크고, 큰 입자의 액적이 웨이퍼 표면에 분사되며,웨이퍼 표면에 형성된 미세한 패턴으로 손상을 부여하는 위험이 있었다. 특히, 액적을 가속시키기 위한 직관을 구비한 내부 혼합형 노즐의 경우, 액적이 직관 내를 통과하는 동안에, 작은 액적이 모여 큰 입자의 액적이 되어 버리는 문제가 있다. 또한, 분사되는 액적의 수가 많을수록 오염물 제거 성능이 높은 것으로 알려져 있지만, 액적이 충분히 미립화되거나, 액적이 모여 큰 입자의 액적이 되거나 하면 액적의 수가 적고, 오염물의 제거 성능이 낮아지는 문제가 있다. 또한, 오염물 제거 성능을 높이기 위해 가스의 유량을 증가시켜 액적을 고속으로 가속시키고자 하면 큰 입자의 액적도 고속으로 분사되기 때문에, 웨이퍼 표면이 손상된다. 이 때문에 오염물 제거 성능의 향상에 한계가 있었다.

또한, 내부 혼합형 노즐에 있어서는 액적의 분사 속도의 변동에 큰 문제가 있었다. 고속의 액적은 웨이퍼 표면에 손상을 부여하는 위험이 있다. 또한, 저속의 액적은 오염물의 제거 성능이 낮은 문제가 있다.

본 발명의 목적은 액적의 입자 지름과 속도를 균일화시킬 수 있는 기판 세정용 2 유체 노즐, 및 이러한 기판 세정용 2 유체 노즐을 이용하여 기판을 적합하게 세정할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의하면, 가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐로서, 가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고, 상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하며, 상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하고, 또한 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐이 제공된다.

상기 도출로의 단면적(Sa)과 상기 분사구의 단면적(Sb)의 비(Sa:Sb)는 1:0.25 내지 0.81이더라도 좋다. 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 분사구의 단면적(Sb)과 동일하거나, 또는 상기 분사구의 단면적(Sb)보다 작게 형성하여도 좋다. 상기 분사구의 단면적(Sb)과 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)의 비(Sb:Sc)를 1:0.16 내지 0.87로 하여도 좋다. 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 1.13 내지 6.16 mm²로 하여도 좋다. 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 1.77 내지 4.91 mm²로 하여도 좋다. 상기 도출로를 직선형으로 형성하고, 또한 상기 도출로의 단면적(Sa)을 일정하게 하여도 좋다. 상기 도출로의 길이(L1)를 10 내지 90 mm로 하여도 좋다. 상기 분사구의 길이(L2)를 30 mm 이하로 하여도 좋다.

본 발명의 기판 세정용 2 유체 노즐은 예컨대 상기 가스 공급로를 둘러싸는 환형의 액체 도입로를 구비하고, 상기 가스 공급로를 상기 도출로와 동축상에 배치하며, 상기 액체 공급로를 상기 액체 도입로의 외주면에 개구시키고, 상기 액체 도입로에 선단측을 향함에 따라 직경이 작아지는 테이퍼부를 형성하며, 상기 테이퍼부를 상기 가스 공급로와 상기 도출로 사이에 개구시키고, 상기 가스 공급로로부터 공급된 가스와 상기 액체 도입로로부터 도입된 액체를 혼합시켜 액적을 형성하며, 상기 액적을 상기 도출로를 경유하여 도출하는 구성으로 하여도 좋다. 상기 분사구를 출구측 주연부(周緣部)의 종단면 형상이 직각 또는 예각이 되도록 형성하여도 좋다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 기판 세정용 2 유체 노즐과, 기판을 대략 수평으로 유지하는 스핀 척과, 상기 기판의 위쪽에서 상기 세정용 2 유체 노즐을 이동시키는 구동 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 도출로의 선단에 분사구를 마련하고, 액적을 분사구에 통과시킴으로써, 액적을 충분히 미립화할 수 있다. 도출로의 도중에, 도출로 내벽에서 큰 입자의 액적이 형성되어도, 분사구에서 재미립화되고, 액적의 입자 지름이 균일화된다. 또한, 도출로, 분사구, 액체 공급로, 가스 공급로의 각 직경을 적절한 크기로 함으로써, 액체와 가스를 적당한 유량으로 혼합하고, 액적을 충분히 미립화하여 분사할 수 있다. 도출로, 분사구를 적절한 길이로 함으로써, 충분히 미립화한 액적을 적절한 속도로 분사할 수 있다. 따라서, 기판 세정용 2 유체 노즐의 오염물 제거 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 액적의 속도를 균일화시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 기판 세정 장치에 의하면, 기판 표면을 손상시키지 않고 오염물 제거 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 실시예에 관한 세정 장치의 개략 종단면도이다.

도 2는 본 실시예에 관한 세정 장치의 개략 평면도이다.

도 3은 본 실시예에 관한 2 유체 노즐의 개략 종단면도이다.

도 4는 2 유체 노즐의 내부의 구성을 도시하는 설명도이다.

도 5는 가스 공급로의 출구의 직경(c)과 세정 성능(파티클 제거율)의 관계를 도시하는 그래프이다.

도 6은 가스 공급 배관과 액체 공급 배관의 설명도이다.

도 7은 별도의 실시예에 관한 2 유체 노즐의 선단부의 형상을 확대하여 도시하는 종단면도이다.

도 8은 분사구 또한 교축부를 복수의 구멍(다공)으로 형성한 실시예의 설명도이다.

도 9는 가스 공급로의 출구의 직경(c)이 1.5 mm, 2.0 mm, 3.0 mm일 때의 미스트의 생성 상태를 나타내는 사진이다.

부호의 설명

D: 액적

W: 웨이퍼

1: 세정 장치

2: 스핀 척

5: 2 유체 노즐

18: 구동 기구

21: 가스 공급로

22: 액체 공급로

23: 도출로

24: 분사구

31: 교축부

32: 액체 도입로

37: 테이퍼부

38: 교축부

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기판의 일례로서 웨이퍼(W) 표면을 세정하도록 구성된 기판 세정 장치(1)에 기초하여 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 관한 기판 세정 장치(1)는 대략 원판형상의 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 유지하는 스핀 척(2)과, 가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하는 본 발명의 실시예에 관한 2 유체 노즐(5)과, 스핀 척(2)에 유지된 웨이퍼(W)의 주위를 포위하는 컵(6)을 구비하고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 스핀 척(2)은 상부에 3 개의 유지 부재(10)를 구비하고 있고, 이들 3 개의 유지 부재(10)를 웨이퍼(W)의 주연부 3 지점에 각각 접촉시킴으로써 웨이퍼(W)를 유지하도록 되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 스핀 척(2)은 모터(12)에 접속되어 있다. 이 모터(12)의 구동에 의해 스핀 척(2)을 회전시키고, 웨이퍼(W)를 스핀 척(2)과 일체적으로 대략 수평면 내에서 회전시키도록 되어 있다.

2 유체 노즐(5)은 스핀 척(2)에 유지된 웨이퍼(W)의 위쪽에 대략 수평으로 배치된 노즐 아암(15)의 선단에 부착되어 있다. 노즐 아암(15)의 기단은 컵(6)의 외측에서 대략 수직 방향을 향해 배치된 회전축(16)에 고정되어 있고, 회전축(16)에는 구동부(17)가 접속되어 있다. 본 실시예에서 2 유체 노즐(5)을 이동시키는 구동 기구(18)는 노즐 아암(15), 회전 축(16), 구동부(17)에 의해 구성되어 있다. 이 구동부(17)의 구동에 의해 노즐 아암(15)을 회전 축(16)을 중심으로서 대략 수평면 내에서 회전시키고, 2 유체 노즐(5)을 노즐 아암(15)과 일체적으로 적어도 웨이퍼(W)의 중앙부 위쪽으로부터 웨이퍼(W)의 주연부 위쪽까지 이동시킬 수 있다. 또한, 구동부(17)의 구동에 의해 회전 축(16)을 승강시키고, 2 유체 노즐(5)을 노즐 아암(15), 회전 축(16)과 일체적으로 승강시킬 수 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 2 유체 노즐(5)은 2 유체 노즐(5)의 내부에 예컨대 질소(N₂) 등의 가스를 공급하는 가스 공급로(21)와, 2 유체 노즐(5)의 내부에 예컨대 순수(DIW) 등의 액체를 공급하는 액체 공급로(22)와, 2 유체 노즐(5)의 내부에서 형성한 액적(D)과 질소 가스의 분류(噴流)를 도출하는 도출로(23)를 구비한 내부 혼합형의 기판 세정용 2 유체 노즐이다. 도출로(23)의 선단에는 액적(D)을 외부에 분사시키기 위한 분사구(24)가 형성되어 있다.

가스 공급로(21)는 도출로(23)와 동축상에 배치되어 있다. 가스 공급로(21)의 출구 부분에는 교축부(31)가 형성되어 있다. 교축부(31)는 상류측의 부분보다 단면적이 작아지도록 형성되어 있다. 교축부(31)의 출구는 도출로(23)의 입구에 근접시켜 배치되어 있다. 또한, 교축부(31)의 단면적은 입구에서 출구까지 일정한 것이 바람직하고, 교축부(31)의 단면 형상은 예컨대 원형 또는 타원형 등인 것이 바람직하다. 도시한 바와 같이, 교축부(31)의 단면적이 입구에서 출구까지 일정한 경우는 가스 공급로(23)의 출구의 단면적(Sc)은 교축부(31)의 단면적과 같다.

가스 공급로(21)의 주위에는 가스 공급로(21)의 교축부(31)를 둘러싸도록 환형으로 형성된 액체 도입로(32)가 형성되어 있다. 액체 공급로(22)는 액체 도입로(32)에 접속되어 있고, 액체 도입로(32)에 순수를 공급하도록 되어 있다. 가스 공급로(21)는 액체 도입로(32)의 내측을 통과하도록 배치되어 있다. 이 액체 도입로(32)는 환형의 단면 형상을 갖는 통 형상으로 형성되어 있다. 액체 도입로(32)에는 환형 홈(36)과, 선단측(도 3에서 하측)을 향함에 따라 내경 및 외경이 작아지도록 형성된 테이퍼부(37)가 형성되어 있다. 테이퍼부(37)는 환형 홈(36)보다 선단측에 형성되어 있고, 테이퍼부(37)의 출구는 가스 공급로(21)의 교축부(31)의 출구와 도출로(23)의 입구 사이에 환형으로 개구되어 있다. 따라서, 액체 도입로(32)에 도입된 순수는 도출로(23)의 입구 부근에서 가스 공급로(21)의 교축부(31)로부터 공급된 질소 가스와 혼합하고, 액적(D)을 형성하도록 되어 있다. 액체 도입로(32)의 기단측(도 3에서 상측)은 폐구(閉口)로 되어 있다. 또한, 테이퍼부(37)의 경사는 예컨대 가스 공급로(21) 및 도출로(23)에 대하여 약 45 ° 정도의 각도를 이루도록 하면 좋다.

액체 공급로(22)는 액체 도입로(32)의 환형 홈(36)에 대하여 적절한 각도를 이루도록 마련되어 있고, 환형 홈(36)의 외주면에 개구되어 있다. 도시한 예에서는 액체 공급로(22)는 가스 공급로(21)와 대략 평행한 환형 홈(36)의 외주면에 대하여, 대략 수직인 각도로 마련되어 있다. 액체 공급로(22)의 출구 부분에는 교축부(38)가 형성되어 있다. 교축부(38)는 상류측 부분보다 단면적이 작은 오리피스형으로 형성되어 있다. 그리고, 교축부(38)의 출구가 환형 홈(36)의 내면에 개구되도록 설치되어 있다. 교축부(38)의 단면적은 입구에서 출구까지 일정한 것이 바람직하고, 교축부(38)의 단면 형상은 예컨대 원형 또는 타원형 등인 것이 바람직하다. 도시한 바와 같이, 교축부(38)의 단면적이 입구에서 출구까지 일정한 경우는 액체 공급로(22)의 출구의 단면적(Sd)은 교축부(38)의 단면적과 같다.

도출로(23)는 전술한 바와 같이 가스 공급로(21)의 교축부(31)와 동축상에 배치되고, 가스 공급로(21)와 액체 도입로(32)에 연통되어 있다. 도출로(23)는 직선형으로 형성되고, 또한 도출로(23)의 단면적(Sa)은 입구에서 출구까지 일정한 것이 바람직하고, 도출로(23)의 단면 형상은 예컨대 원형 또는 타원형 등인 것이 바람직하다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 가스 공급로(21)로부터 공급된 질소 가스(N₂)와 액체 도입로(32)로부터 도입된 순수(DIW)는 도출로(23)의 입구 부근에서 혼합하고, 이에 따라 순수의 액적(D)이 무수히 형성되며, 형성된 액적(D)이 질소 가스(N₂)와 함께 도출로(23)를 경유하여 도출되도록 되어 있다.

분사구(24)는 도출로(23)보다 단면적이 작은 오리피스형으로 형성되어 있다. 이와 같이 도출로(23)보다 단면적이 작은 오리피스형의 분사구(24)가 없는 경우는 도출로(23) 내벽을 따라 성장한 미스트상의 액적(D)이 그대로 토출되어 버린다. 분사구(24)의 단면적(Sb)은 입구에서 출구까지 일정한 것이 바람직하고, 분사구(24)의 단면 형상은 예컨대 원형 또는 타원형 등인 것이 바람직하다. 도출로(23) 내를 통과한 액적(D)은 분사구(24) 내를 통과하는 동안에 재차 미립화되어 분사된다. 따라서, 액적(D)이 도출로(23)의 내벽을 따라 이동하는 동안에 크게 성장해 버린 경우라도, 분사구(24)를 통과시킴으로써 액적(D)을 충분히 작은 입자 지름으로 미립화하여 분사할 수 있게 되어 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 2 유체 노즐(5)은 분사구(24)의 출구측 주연부를 따른 부분의 종단면 형상이 직각이 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 분사구(24)의 내면과 2 유체 노즐(5)의 선단부 외측의 평면이 수직이 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 분사구(24)로부터 분사되는 액적(D)이 도출로(23) 및 분사구(24)가 향하는 방향을 향해 직진하기 쉽다. 이에 대하여, 분사구(24)의 출구측 주연부를 따른 부분의 종단면 형상이 직각으로 형성되어 있지 않고, 둥근 부분이나 테이퍼면이 형성되어 있으면 액적(D)이 둥근 부분이나 테이퍼면을 따라 진행하고, 분사구(24)에 대하여 비스듬히 돌출되며, 분사구(24)의 바깥쪽을 향하는 액적(D)이 많아진다. 분사구(24)의 출구 주연부를 직각으로 형성함으로써, 액적(D)의 직진성이 양호해지고, 웨이퍼(W)에 대하여 액적(D)을 강하게 집중적으로 분사할 수 있으며, 오염물 제거 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 분사구 (24)의 출구 주연부를 예각으로 형성하여도 마찬가지로, 액적(D)의 직진성이 양호해진다.

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 2 유체 노즐(5)은 가스 공급로(21), 도출로(23), 분사구(24)가 스핀 척(2)에 유지된 웨이퍼(W)의 윗면에 대하여 수직 방향을 향하도록 하여 노즐 아암(15)의 선단에 지지되어 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 윗면에 대하여, 액적(D)의 분류를 대략 수직으로 분사하도록 되어 있다.

또한, 액적(D)의 유동 방향에서의 도출로(23)의 길이(L1)가 너무 길면 도출로(23)의 내벽을 따라 이동하는 액적(D)이 모여 큰 입자가 되기 쉽다. 반대로 도출로(23)의 길이(L1)가 너무 짧으면 도출로(23) 내에서 액적(D)을 충분히 가속시킬 수 없고, 분사구(24)로부터의 액적(D)의 분사 시간이 늦어지며, 또한 분사구(24)에서 액적(D)의 재미립화가 충분히 행해지지 않을 우려가 있다. 따라서, 도출로(23)의 길이(L1)를 적절한 길이로 형성함으로써, 액적(D)을 충분히 미립화된 상태에서 충분히 가속할 수 있도록 해야한다. 예컨대, 도출로(23)의 길이(L1)는 약 10 내지 90 mm 정도가 좋다.

또한, 도출로(23)의 단면적(Sa)이 너무 크면, 도출로(23)를 통과하는 액적(D)의 속도가 느려지기 때문에, 도출로(23)의 내벽을 따라 이동하는 액적(D)이 모여 큰 입자가 되기 쉽다. 반대로 도출로(23)의 단면적(Sa)이 너무 작으면 도출로(23) 내의 질소 가스(N₂)의 유량이 적게 제한되기 때문에, 도출로(23)의 입구 부근에서의 액적(D)의 형성이 적합하게 행해지지 않고, 형성되는 액적(D)이 바람직한 입자 지름보다 큰 입자가 될 우려가 있다. 따라서, 도출로(23)의 단면적(Sa)을 적절한 크기로 형성하고, 액적(D)을 충분히 미립화된 상태에서 분사구(24)에 공급할 수 있도록 해야한다. 예컨대, 도출로(23)의 단면 형상이 원형인 경우, 도출로(23)의 직경(a)은 약 1 내지 7 mm 정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 3 내지 5 mm 정도가 좋다. 도출로(23)의 단면 형상이 타원 등, 원형 이외의 형상인 경우, 도출로(23)의 단면적은 약 0.785 내지 38.5 mm²정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 7.07 내지 19.6 mm²정도가 좋다.

또한, 분사구(24)의 단면적(Sb)이 너무 작으면 분사구(24) 내의 질소 가스(N₂)의 유량이 적게 제한되고, 가스 공급로(21), 도출로(23) 내의 질소 가스(N₂)의 유량도 적게 제한되기 때문에, 도출로(23)의 입구 부근에서의 액적(D)의 형성이 적합하게 행해지지 않고, 형성되는 액적(D)이 바람직한 입자 지름보다 큰 입자가 될 우려가 있다. 반대로 분사구(24)의 단면적(Sb)이 너무 크면 분사구(24)로부터의 액적(D)의 분사 속도가 늦어지고, 또한 분사구(24)에서 액적(D)이 충분히 재미립화되지 않을 우려가 있다. 따라서, 분사구(24)의 단면적(Sb)을 적절한 크기로 형성함으로써, 액적(D)을 충분히 작게 미립화된 상태에서 충분한 속도로 분사할 수 있도록 해야한다. 예컨대, 분사구(24)의 단면 형상이 원형인 경우, 분사구(24)의 직경(b)은 약 0.5 내지 6 mm 정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 2 내지 4 mm 정도가 좋다. 분사구(24)의 단면 형상이 타원 등, 원형 이외의 형상인 경우, 분사구(24)의 단면 적(Sb)은 약 0.996 내지 28.3 mm²정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 3.14 내지 12.6 mm²정도가 좋다. 또한, 도출로(23)의 단면 형상, 및 분사구(24)의 단면 형상이 각각 원형인 경우, 도출로(23)의 직경(a)과 분사구(24)의 직경(b)의 비율은 a:b=1:0.5 내지 0.9 정도인 것이 바람직하다. b<0.5a이면 도출로(23) 내벽의 큰 지름 미스트는 미세화되지만, 교축이 강화되어 도출로(23)에서의 속도와 분사구(24)를 통과할 때의 속도 차가 너무 크다. 이 속도 차에 미스트 속도가 따라 오지 못하고(가속할 수 없다), 결과적으로 미스트 속도가 변동되어 바람직하지 못하다. 또한 사용상, N₂ 유량의 제어가 보다 가혹해지기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, b>0.9a일 때는 미스트 속도의 균일성은 높지만, 교축이 완화되기 때문에 미스트의 재미립화가 어려워진다. 이에 따라 큰 지름 미스트가 많이 토출된다. 이 때문에 미스트 수가 감소되고, 결과적으로 세정 성능이 저하되어 바람직하지 못하다. 이에 대하여, b=0.5a 내지 0.9a일 때는 적절한 교축을 위해 미스트의 재미립화, 미스트 속도의 균일성의 밸런스가 좋다. 도출로(23)의 단면 형상, 분사구(24)의 단면 형상 중 어느 하나가 타원 등, 원형 이외의 형상인 경우는 도출로(23)의 단면적과 분사구(24)의 단면적의 비율은 1:0.25 내지 0.81 정도인 것이 바람직하다.

액적(D)의 흐름 방향에서의 분사구(24)의 길이(L2)는 도출로(23)의 길이(L1)와 비교하여 짧게 형성되어 있다. 이 분사구(24)의 길이(L2)가 너무 길면 분사구(24)의 내벽을 따라 이동하는 액적(D)이 모여 큰 입자가 될 우려가 있다. 이 때문에 분사구(24)의 길이(L2)는 적절한 길이로 해야한다. 분사구(24)의 길이(L2)는 약 30 mm 이하인 것이 바람직하다.

한편, 가스 공급로(21)에서는 가스 공급로(21)의 출구의 단면적(Sc), 즉 교축부(31)의 단면적이 너무 작으면 교축부(31)로부터 유출되는 질소 가스(N₂)의 유량이 적게 제한되기 때문에, 도출로(23) 내에서 액적(D)을 충분히 가속시킬 수 없고, 분사구(24)로부터의 액적(D)의 분사 속도가 늦어져 버린다. 반대로, 가스 공급로(21)의 출구의 단면적(Sc)이 너무 크면 도출로(23)의 입구 부근에서의 액적(D)의 형성이 적합하게 행해지지 않고, 형성되는 액적(D)이 바람직한 입자 지름보다 큰 입자가 될 우려가 있다. 따라서, 가스 공급로(21)의 출구의 단면적(Sc)을 적절한 크기로 형성함으로써, 액적(D)을 충분히 작게 미립화된 상태에서 충분히 가속할 수 있도록 해야한다. 또한, 가스 공급로(21)의 출구의 단면적(Sc)은 도출로(23)의 단면적(Sa)보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 가스 공급로(21)의 출구의 단면적(Sc)을 도출로(23)의 단면적(Sa)보다 작게 형성하면 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]를 통과할 때에, 질소 가스(N₂)의 유속이 빨라지고, 액체 도입로(32)로부터 도입된 순수(DIW)를 미스트화하는 효과가 높아진다. 또한, 미스트 속도를 균일화하는 효과도 있다. 예컨대, 가스 공급로(21)의 출구의 단면 형상이 원형인 경우, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 직경(c)은 약 1.2 내지 2.8 mm 정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 1.5 내지 2.5 mm 정도가 좋다. 도 5는 후술하는 실시예에서 조사하였다, 가스 공급로(21)의 출구의 단면 형상이 원형인 경우의 직경(c)과 세정 성능(파티클 제거 성능)의 관계를 도시하는 그래프이다. 직경(c)이 약1.2 내지 2.8 mm 정도, 바람직하게는 약 1.5 내지 2.5 mm 정도의 범위에서 세정 성능이 높은 것을 알 수 있다. 가스 공급로(21)의 출구의 단면 형상이 타원 등, 원형 이외의 형상인 경우, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 단면적(Sc)은 약 1.13 내지 6.16 mm²정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 1.77 내지 4.19 mm²정도가 좋다. 또한, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 단면적(Sc)은 분사구(24)의 단면적(Sb)과 동일하거나, 또는 분사구(24)의 단면적(Sb)보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 액적(D)을 미립화하고, 미스트 속도를 균일화하기 위해서는 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 단면적(Sc)을 분사구(24)의 단면적(Sb) 이하로 하고, 질소 가스(N₂)와 순수(DIW)의 혼합부에서 N₂ 유속을 올리는 것이 효과적이다. 특히 미세화된 패턴의 세정 등에 대해서는 미스트 속도를 떨어뜨려야 하지만, 이와 같은 경우에 의해 효과적이다. 가스 공급로(21)의 출구의 단면 형상, 및 분사구(24)의 단면 형상이 각각 원형인 경우, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 직경(c)과 분사구(24)의 직경(b)의 비율은 b:c=1:0.4 내지 0.93 정도인 것이 바람직하다. 예컨대 분사구(24)의 직경(b)을 3 mm로 한 경우, c<0.4b일 때는 N₂ 공급 압력이 통상 사용 범위에서는 교축부(31)에서의 압력 손실이 증대되기 때문에, N 유량을 많게 할 수 없고 토출부의 미스트 유속이 늦어지며, 충분한 세정력를 얻을 수 없어 바람직하지 못하다. 한편, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 직경(c)>0.93b일 때는 혼합부에서의 N₂ 유속이 느리기 때문, 물방울의 미세화가 불충분하고, 바람직하지 못하다. 이에 대하여, c=0.4b 내지 0.93b일 때는 적절한 N의 유속이 되고, 미세 미스트 생성 및 미스트 속도가 균일하게 바람직하다. 가스 공급로(21)의 출구의 단면 형상, 분사구(24)의 단면 형상 중 어느 하나가 타원 등, 원형 이외의 형상인 경우는 분사구(24)의 단면적(Sb)과 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 단면적(Sc)의 비율은 Sb:Sc=1:0.16 내지 0.87 정도인 것이 바람직하다.

또한, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]로부터 공급되는 질소 가스(N₂)의 유량이 적으면, 액적(D)을 충분히 미립화시키기 어렵고, 액적(D)의 평균 입자 지름이 커져 버린다. 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]로부터 공급되는 질소 가스(N₂)의 유량이 많으면 도 1에 도시한 컵(6) 내의 배기가 충분히 이루어지고, 파티클이 웨이퍼(W)에 재부착되는 문제가 있다. 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]로부터 유출시키는 질소 가스(N₂)의 유량은 예컨대 약 5 내지 200 L/min.(normal) 정도로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 약 10 내지 100 L/min.(normal) 정도가 좋다. 또한, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]로부터 공급되는 질소 가스(N₂)의 유량이 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]로부터 공급되는 순수(DIW)의 유량에 대하여 적으면, 액적(D)을 충분히 미립화시키기 어렵고, 액적(D)의 평균 입자 지름이 커져 버린다. 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]로부터 공급되는 질소 가스(N2)의 유량은 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]로부터 공급되는 순수(DIW)의 유량의 약 50 배 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 약 100 배 이상이 좋다.

액체 공급로(22)에서는 액체 공급로(22)의 출구의 단면적(Sd), 즉 교축부(38)의 단면적이 너무 작으면 교축부(38)로부터 유출되는 순수(DIW)의 유량이 적게 제한되기 때문에, 형성되는 액적(D)의 개수가 적어진다. 반대로, 액체 공급로(22)의 출구의 단면적(Sd)이 너무 크면 형성되는 액적(D)이 바람직한 입자 지름보다 큰 입자가 될 우려가 있다. 따라서, 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 단면적(Sd)을 적절한 크기로 형성함으로써, 액적(D)을 바람직한 개수와 입자 지름으로 형성할 수 있도록 해야한다. 예컨대, 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 단면 형상이 원형인 경우, 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 직경(d)은 약 0.5 내지 5 mm 정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 1 내지 3 mm 정도가 좋다. 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 단면 형상이 타원 등, 원형 이외의 형상인 경우, 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 단면적(Sd)은 약 0.196 내지 19.625 mm²정도가 좋고, 더 바람직하게는 약 0.785 내지 7.065 mm²정도가 좋다. 또한, 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 단면 형상, 및 분사구(24)의 단면 형상이 각각 원형인 경우, 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 직경(d)과 분사구(24)의 직경(b)의 비율은 d:b=1:1 내지 3 정도인 것이 바람직하다. 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 단면 형상, 분사구(24)의 단면 형상 중 어느 하나가 타원 등, 원형 이외의 형상인 경우는 액체 공급로(22)의 출구[교축부(38)]의 단면적(Sd)과 분사구(24)의 단면적(Sb)의 비율은 Sd:Sb=1:1 내지 9 정도인 것이 바람직하다.

또한, 교축부(38)[액체 공급로(22)]로부터 공급되는 순수(DIW)의 유량이 적 으면 액적(D)의 개수가 적기 때문에 세정 효과가 낮아진다. 교축부(38)로부터 공급되는 순수(DIW)의 유량이 많으면 액적(D)을 충분히 미립화시키기 어렵고, 액적(D)의 평균 입자 지름이 커져 버린다. 교축부(38)로부터 공급되는 순수(DIW)의 유량은 예컨대 약 20 내지 500 mL/min. 정도로 하는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 약 100 내지 200 mL/min. 정도가 좋다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 2 유체 노즐(5)은 액체 공급로(22), 액체 도입로(32), 도출로(23), 분사구(24)가 형성된 노즐 본체(41)와, 가스 공급로(21)가 형성되어 노즐 본체(41)에 결합되는 결합 부재(42)에 의해 구성되어 있다. 노즐 본체(41)의 기단측에는 단면 원형상으로 형성되어 노즐 본체(41)의 기단측의 외면에 개구되는 공동부(43)가 형성되어 있다. 노즐 본체(41)의 선단측에는 도출로(23)가 형성되어 있다. 공동부(43)는 도출로(23)와 동축상에 형성되어 있다. 공동부(43)의 선단과 도출로(23)의 입구 사이는 공동부(43)측에서 도출로(23)측을 향함에 따라 오므라지도록 형성된 테이퍼면(45)으로 되어 있다. 또한, 공동부(43)의 개구측에는 나사 홈(46)이 형성되어 있다. 액체 공급로(22)는 테이퍼면(45)과 나사 홈(46) 사이에서, 공동부(43)의 내면에 개구되어 있다.

결합 부재(42)는 공동부(43)에 삽입시키는 삽입체(51)와, 노즐 본체(41)의 기단측에 배치하는 헤드체(52)에 의해 구성되어 있다. 삽입체(51)는 예컨대 공동부(43)의 내경과 거의 동일한 크기의 외경으로 형성된 원주형을 이루는 큰 원주부(53)와, 큰 원주부(53)의 선단측에 설치되고 공동부(43)의 내경보다 작은 외경으로 형성된 원주형을 이루는 작은 원주부(54)와, 작은 원주부(54)보다 선단측에 형성되 어 선단측을 향할수록 오므라들도록 형성된 원추대형을 이루는 원추대부(圓錐臺部; 55)를 구비하고 있다. 또한, 큰 원주부(53)의 외면에는 공동부(43)의 나사 홈(46)과 나사 결합하는 나사 홈(56)이 마련된다. 헤드체(52)는 공동부(43)의 내경, 큰 원주부(53)의 외경보다 큰 외경으로 형성되어 있다. 가스 공급로(21)는 헤드체(52)의 기단측의 면에서 큰 원주부(53), 작은 원주부(54), 원추대부(55)의 각 중앙부를 관통하도록 설치되고, 교축부(31)의 출구가 원추대부(55)의 선단부의 평면에 개구되도록 형성되어 있다.

결합 부재(42)의 삽입체(51)를 공동부(43)에 삽입하고, 나사 홈(46)과 나사 홈(56)을 나사 결합시킨 상태에서는 작은 원주부(54)의 외면과 공동부(43)의 내면 사이에 원환형의 간극, 즉 액체 도입로(32)가 형성되도록 되어 있다. 또한, 원추대부(55)의 외면과 테이퍼면(45) 사이에 환형의 간극, 즉 테이퍼부(37)가 형성되도록 되어 있다. 헤드체(52)는 공동부(43)를 막고, 공동부(43)의 개구의 주위 면에 밀접하도록 구비된다.

또한, 2 유체 노즐(5)을 구성하는 노즐 본체(41)와 결합 부재(42)의 재질로서는 예컨대 PTFE(폴리테트라플르오로에틸렌) 등의 불소계의 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 가스 공급로(21)에는 질소 가스 공급원(61)으로부터 질소 가스를 공급하는 가스 공급 배관(62)이 접속되어 있다. 가스 공급 배관(62)에는 플로우미터(63), 유량 조절 밸브(65), 및 필터(66)가 질소 가스 공급원(61)측에서부터 이 순서로 개재되어 있다. 또한, 액체 공급로(22)에는 순수 공급원 (71)으로부터 순수를 공급하는 액체 공급 배관(72)이 접속되어 있다. 액체 공급 배관(72)에는 플로우미터(73), 유량 조절 밸브(75), 및 필터(76)가 순수 공급원(71)측에서부터 이 순서로 개재되어 있다.

또한, 유량 조절 밸브(65)와 유량 조절 밸브(75)를 조작하는 지령을 출력하는 제어부(80)가 설치되어 있다. 플로우미터(63, 73)에서 검출되는 유량은 제어부(80)에 의해 감시된다. 제어부(80)는 플로우미터(63)의 유량 검출치에 기초하여, 가스 공급 배관(62) 내에 질소 가스가 원하는 유량으로 흐르도록 유량 조절 밸브(65)의 개방도를 조절하는 지령을 출력한다. 또한, 제어부(80)는 플로우미터(73)의 유량 검출치에 기초하여, 액체 공급 배관(72) 내에 순수가 원하는 유량으로 흐르도록 유량 조절 밸브(75)의 개방도를 조절하는 지령을 출력하도록 되어 있다.

그런데, 이 세정 장치(1)에서는 우선 도시하지 않은 반송 아암에 의해 아직 세정되지 않은 웨이퍼(W)를 세정 장치(1) 내에 반입하고, 도 1에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)를 스핀 척(2)으로 교환한다. 이 때 웨이퍼(W)는 표면(패턴이 형성되어 있는 면)을 윗면으로 하여 스핀 척(2)으로 유지된다. 웨이퍼(W)를 스핀 척(2)으로 교환할 때는 도 2에서 이점쇄선으로 도시하는 바와 같이, 2 유체 노즐(5) 및 노즐 아암(15)을 컵(6)의 외측에 후퇴시켜 놓는다. 웨이퍼(W)가 스핀 척(2)으로 교환되었으면 구동부(17)를 구동시켜 노즐 아암(15)을 회전시키고, 도 2에서 실선으로 도시하는 바와 같이, 2 유체 노즐(5)을 웨이퍼(W)의 위쪽에 이동시켜 액적(D)의 분사를 시작한다. 한편, 도 1에 도시한 모터(12)의 구동에 의해 스핀 척(2)을 회전시켜 웨이퍼(W)의 회전을 시작한다. 그리고, 2 유체 노즐(5)을 웨이퍼(W)의 중앙부 위쪽부터 웨이퍼(W)의 주연부 위쪽을 향해 이동시키면서, 회전하고 있는 웨이퍼(W) 표면을 향해 분류를 분사한다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 표면 전체에 분류가 분사되고, 웨이퍼(W) 표면에 부착되어 있던 오염물이 제거된다.

분류는 이하에 설명하는 바와 같이 하여 형성된다. 우선, 유량 조절 밸브(65)를 개방하여 가스 공급 배관(62), 가스 공급로(21)에 질소 가스 공급원(61)으로부터 공급되는 질소 가스(N2)를 관통하여 흐르게 한다. 가스 공급 배관(62) 내의 질소 가스(N2)의 유량은 제어부(80)의 지령에 의해 플로우미터(63)의 검출치에 기초하여 유량 조절 밸브(65)가 조절됨으로써, 원하는 값으로 제어된다. 따라서, 가스 공급로(21)에 적절한 유량으로 질소 가스(N₂)를 공급할 수 있다. 가스 공급로(21)를 통과한 질소 가스(N2)는 도 4에 도시하는 바와 같이 교축부(31)로부터 방출되어 도출로(23)의 입구에 유입한다.

이와 같이 질소 가스(N2)를 공급하는 한쪽에서, 유량 조절 밸브(75)를 개방하여 액체 공급 배관(72), 액체 공급로(22)에 순수 공급원(71)으로부터 공급되는 순수(DIW)를 관통하여 흐르게 한다. 액체 공급 배관(72) 내의 순수(DIW)의 유량은 제어부(80)의 지령에 의해 플로우미터(73)의 검출치에 기초하여 유량 조절 밸브(75)가 조절됨으로써, 원하는 값으로 제어된다. 따라서, 액체 공급로(22)에 적절한 유량으로 순수(DIW)를 공급할 수 있다. 액체 공급로(22)를 통과한 순수(DIW)는 도 4에 도시하는 바와 같이 교축부(38)로부터 액체 도입로(32)의 환형 홈(36)을 향해 대략 수직 방향으로 방출되어 환형 홈(36)에 유입하고, 교축부(38)의 출구에서부터 환형 홈(36)의 내면을 따라 환형으로 넓어지며, 또한 테이퍼부(37) 전체에 순수(DIW)가 환형으로 유입된다. 그리고, 테이퍼부(37)로부터 도출로(23)의 입구를 향해 순수(DIW)가 비스듬하게 방출된다.

가스 공급로(21)를 통과한 질소 가스(N2)와, 테이퍼부(37)를 통과한 순수(DIW)는 도출로(23)의 입구에 각각 방출되어 혼합한다. 질소 가스(N2)는 가스 공급로(21)의 교축부(31)로부터 도출로(23)를 향해 직선적으로 방출되고, 순수는 도출로(23)의 입구를 향해 도출로(23)의 입구의 주위 전체로부터 비스듬하게 방출된다. 질소 가스(N2)와 순수(DIW)가 혼합한 결과, 질소 가스(N₂)에 충돌한 순수(DIW)가 미립자형이 되고, 순수(DIW)의 액적(D)이 형성된다. 질소 가스(N₂)와 순수(DIW)는 액적(D)이 충분히 작은 입자 지름으로 충분한 개수로 형성되도록, 교축부(31)와 테이퍼부(31)로부터 각각 적절한 유량으로 공급된다.

액적(D)과 질소 가스(N₂)의 분류는 도출로(23) 내를 경유하여 도출되고, 분사구(24)를 향한다. 액적(D)은 도출로(23) 내를 통과하는 동안에 질소 가스(N₂)의 흐름에 의해 가속된다. 도출로(23)의 길이(L1)는 액적(D)을 충분히 가속할 수 있는 길이로 되어 있고, 또한, 질소 가스(N2)는 액적(D)을 충분히 가속할 수 있는 적절한 유량으로 도출로(23)에 공급되기 때문에, 액적(D)을 충분한 속도로 가속하여 분사구(24)로부터 분사시키고, 웨이퍼(W) 표면에 충돌시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면으로부터 오염물을 적절하게 제거할 수 있다. 또한, 도출로(23)의 길이(L1)는 도출로(23) 내를 통과하는 동안에 액적(D)이 모여 큰 입자가 되는 것을 억 제하도록 적당한 길이로 되어 있고, 액적(D)이 미립자형인 채로 분사구(24)에 도출되도록 되어 있다.

도출로(23) 내를 통과하는 분류 중에는 순수(DIW)와 질소 가스(N₂)를 혼합시켰을 때에 충분히 작은 입자 지름으로 형성되지 않았던 액적(D)이나, 도출로(23) 내를 통과하는 동안에 도출로(23)의 내벽을 따라 큰 입자로 성장한 액적(D)이 포함되어 있을 우려가 있다. 이들의 큰 입자의 액적(D)이 섞여 있더라도, 분사구(24)를 통과하는 동안에 재차 미립자화되고, 충분히 작은 액적(D)으로 분열하도록 되어 있기 때문에, 웨이퍼(W) 표면에 큰 입자의 액적(D)이 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 큰 입자의 액적(D)이 분사구(24)에서 복수의 액적(D)으로 분열되기 때문에, 액적(D)의 수가 증가한다. 따라서, 다수의 미립자형의 액적(D)을 웨이퍼(W) 표면에 충돌시킬 수 있기 때문에, 웨이퍼(W) 표면으로부터 오염물을 적합하게 제거할 수 있다. 또한, 분사구(24)를 마련하지 않는 경우와 비교하여 액적(D)의 입자 지름과 분사 속도가 균일화되는 효과가 있다. 즉, 분사 속도가 느리고 오염물 제거에 관여하지 않는 액적(D)이나, 분사 속도가 너무 빠르고 웨이퍼(W) 표면을 손상할 우려가 있는 액적(D)이나, 큰 입자의 액적(D)을 감소시킬 수 있고, 다수의 액적(D)을 오염물 제거에 적합한 분사 속도로 분사시킬 수 있다. 따라서, 오염물 제거 성능을 향상시키면서도, 큰 입자의 액적(D)이나 고속의 액적(D)에 의한 웨이퍼(W) 표면의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W) 표면을 손상하지 않고 오염물을 제거하기 위해서는 액적(D) 의 입자 지름이 약 100 μm 이하 정도인 것이 바람직하고, 속도가 약 80 m/sec 이하 정도인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 액적(D)의 입자 지름의 평균치가 약 50 μm 이하 정도이면서, 최대 입자 지름이 약 100 μm 이하 정도이며, 액적(D)의 속도의 평균치가 약 40 m/sec 이상, 약 80 m/sec 이하 정도가 되도록 하는 것이 바람직하다.

분사구(24)의 출구측 주연부의 종단면 형상은 직각으로 되어 있기 때문에, 액적(D)의 직진성이 좋고, 웨이퍼(W) 표면에 대하여 액적(D)이 강하게 충돌하기 때문에, 웨이퍼(W) 표면으로부터 오염물을 적합하게 제거할 수 있다.

이상과 같이 하여 2 유체 노즐(5)에서 액적(D)의 분류를 생성하고, 분류에 의해 웨이퍼(W) 표면 전체를 세정하면 제어부(80)의 지령에 의해 유량 조절 밸브(65)와 유량 조절 밸브(75)를 폐쇄하고, 2 유체 노즐(5)로부터의 분류의 분사를 정지시킨다. 그리고, 도 2에서 이점쇄선으로 도시하는 바와 같이, 2 유체 노즐(5) 및 노즐 아암(15)을 컵(6)의 외측으로 후퇴시킨다. 또한, 모터(12)의 구동을 정지시키고, 스핀 척(2)과 웨이퍼(W)의 회전을 정지시킨다. 그리고, 반송 아암(도시 생략)을 세정 장치(1) 내에 진입시키고, 반송 아암(도시 생략)에 의해 웨이퍼(W)를 스핀 척(2)으로부터 수취하며, 세정 장치(1)로부터 반출한다. 이렇게 하여 세정 장치(1)에서의 처리가 종료한다.

이러한 2 유체 노즐(5)에 의하면, 도출로(23)의 선단에 오리피스형의 분사구(24)를 마련하고, 액적(D)을 분사구(24)에 통과시킴으로써, 액적(D)을 충분히 작은 입자 지름의 입자형으로 재미립화하여 분사시킬 수 있다. 큰 입자의 액적(D)이 형 성되더라도, 분사구(24)에서 재미립화되기 때문에, 액적(D)의 입자 지름을 작은 입자 지름으로 균일화시켜 분사시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 표면에 큰 입자의 액적(D)이 충돌하는 것을 방지할 수 있고, 웨이퍼(W) 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 재미립화에 의해 다수의 미립자형의 액적(D)이 형성되고 다수의 액적(D)을 웨이퍼(W) 표면에 충돌시킬 수 있기 때문에, 오염물의 제거 성능이 향상한다. 또한, 도출로(23), 분사구(24)를 적절한 길이로 함으로써, 충분히 미립화한 액적(D)을 적절한 속도로 분사시킬 수 있다. 따라서, 양호한 오염물 제거 성능을 얻을 수 있다. 또한, 액적(D)의 속도를 균일화시킬 수 있다. 즉, 다수의 액적(D)을 적절한 분사 속도로 분사시킬 수 있기 때문에, 오염물 제거 성능을 향상시키면서도 웨이퍼(W) 표면의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 세정 장치(1)에 의하면, 웨이퍼(W) 표면을 손상하지 않고 오염물 제거 성능을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시예의 일례를 나타내었지만, 본 발명은 여기서 설명한 형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 실시예에서는 액체는 순수로 하고, 가스는 질소 가스로 하였지만, 이러한 것에 한정되지 않고, 액체는 세정용의 물약 등이더라도 좋고, 가스는 공기이더라도 좋다. 또한, 기판은 반도체 웨이퍼에 한하지 않고, 그 밖의 LCD 기판용 유리나 CD 기판, 프린트 기판, 세라믹 기판 등이더라도 좋다.

가스 공급로(21), 액체 공급로(22), 액체 도입로(32)의 배치나 형상은 실시예에 도시한 것에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시예에서는 2 유체 노즐(5)의 구조의 일례로서, 노즐 본체(41)와 결합 부재(42)에 의해 구성되고 노즐 본체(41)의 작 은 원주부(54)와 노즐 본체(41)의 공동부(43) 사이에 액체 도입로(32)가 형성되어 있는 것을 설명하였지만, 2 유체 노즐(5)의 구성은 이러한 것에 한정되지 않는다.

본 실시예에서는 분사구(24)의 출구측 주연부를 따른 부분의 종단면 형상이 직각이 되도록 형성되어 있는 것으로 하였지만, 분사구(24)의 출구측 주연부를 따른 부분의 종단면 형상은 도 7에 도시하는 바와 같이, 예각이더라도 좋다. 예컨대, 단면이 대략 원형을 이루는 분사구(24)의 주위를 선단을 향함에 따라 외경이 작아지도록 형성하고, 분사구(24)의 출구의 주위를 따라 대략 원추대면이 형성되도록 한다. 이 경우도, 분사구(24)로부터 분사되는 액적(D)이 도출로(23) 및 분사구(24)가 향하는 방향을 향해 직진하기 쉽고, 웨이퍼(W)에 대하여 액적(D)를 강하게 집중적으로 분사할 수 있으며, 오염물 제거 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 분사구(24)의 단면 형상과 교축부(31)의 단면 형상은 모두 원형에 관해서 설명하였지만, 이들의 형상은 원형에 한하지 않고, 임의의 형상을 채용할 수 있다. 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이, 분사구(24)나 교축부(31)를 복수의 구멍(다공)으로 형성하여도 좋다.

실시예 1

도출로(23)의 직경(a), 분사구(24)의 직경(b), 교축부(31)의 직경(c), 교축부(38)의 직경(d)에 관해서, 표1에 도시하는 바와 같이, a:b=1:0.75, b:c=1:0.67, a:c=1:0.5, d:b=1:3로 하였다. 또한, 도출로(23)의 단면 형상, 분사구(24)의 단면 형상, 교축부(31)의 단면 형상, 교축부(38)의 단면 형상은 모두 원형이다. 이 2 유체 노즐(5)을 이용하여 웨이퍼(W)의 세정 실험을 행하고, 2 유체 노즐(5)의 오염물 제거 성능을 확인하였다. 그 결과, 웨이퍼(W) 표면을 손상하지 않고, 양호한 오염물 제거 성능을 얻을 수 있었다.

비율항목	비율(실시예1)	최적비율
a:b	1:0.75	1:0.5 ~ 0.9
b:c	1:0.67	1:0.4 ~ 0.93
a:c	1:0.5	1:0.5 ~ 1.0
d:b	1:3	1:1.0 ~ 3.0

실시예 2

실시예 1에서 이용한 2 유체 노즐(5)에서, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 직경(c)을 변화시키고, 직경(c)과 세정 성능(파티클 제거율)의 관계를 조사하였다. 그 결과, 도 5, 도 9를 얻었다. 또한, 도 5에서는 가장 세정 성능이 높았던 직경(c)=2.0 mm일 때의 파티클 제거율을 1로 하고, 각 직경(c)일 때의 파티클 제거율을 제거율(1)에 대한 비율로 나타내었다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 직경(c)이 1.2 내지 2.8 mm의 범위에서는 유효한 파티클 제거율을 확보할 수 있었다. 특히, 직경(c)이 1.5 내지 2.5 mm의 범위에서는 최적으로 생각되는 파티클 제거율을 확보할 수 있었다. 또한, 가스 공급로(21)의 출구[교축부(31)]의 직경(c)이 작을수록, 미스트 지름이 작아지고, 속도 분포도 균일화되는 것을 알 수 있다. 특히 저유량으로 미스트를 미세화하기 위해서는 직경(c)이 작을수록 유리하였다. 도 9에 도시되는 바와 같이, 직경(c)이 1.5 mm와 2.0 mm일 때에 비해 직경(c)이 3.0 mm일 때는 미세 미스트 생성이 어려워졌다.

본 발명은 예컨대 반도체 기판 등의 표면에 부착되어 있는 오염물의 제거 등 에 적합하게 이용할 수 있다.

Claims

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가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐로서,

가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고,

상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하고,

상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하고, 또한 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하며,

상기 도출로의 단면적(Sa)과 상기 분사구의 단면적(Sb)의 비(Sa:Sb)를 1:0.25 내지 1:0.81로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐로서,

가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고,

상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하고,

상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하고, 또한 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하며,

상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 분사구의 단면적(Sb)과 동일하거나, 또는 상기 분사구의 단면적(Sb)보다 작게 형성한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
제3항에 있어서, 상기 분사구의 단면적(Sb)과 상기 가스 공급로의 출구의 단 면적(Sc)의 비(Sb:Sc)를 1:0.16 내지 1:0.87로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
제4항에 있어서, 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 1.13 내지 6.16 mm²로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
제4항에 있어서, 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 1.77 내지 4.91 mm²로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐로서,

가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고,

상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하고,

상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하고, 또한 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하며,

상기 도출로를 직선형으로 형성하고, 상기 도출로의 단면적(Sa)을 일정하게 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐로서,

가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고,

상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하고,

상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하고, 또한 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하며,

상기 도출로의 길이(L1)를 10 내지 90 mm로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐로서,

가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고,

상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하고,

상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하고, 또한 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하며,

상기 분사구의 길이(L2)를 30 mm 이하로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
가스와 액체를 내부에서 혼합하고, 액적을 가스와 함께 분사하여 기판을 세정하는 기판 세정용 2 유체 노즐로서,

가스를 공급하는 가스 공급로와, 액체를 공급하는 액체 공급로와, 내부에서 형성한 액적을 도출하는 도출로를 구비하고,

상기 도출로의 선단에 액적을 외부에 분사하기 위한 분사구를 형성하고,

상기 분사구의 단면적(Sb)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하고, 또한 상기 가스 공급로의 출구의 단면적(Sc)을 상기 도출로의 단면적(Sa)보다 작게 형성하며,

상기 가스 공급로를 둘러싸는 환형의 액체 도입로를 구비하고,

상기 가스 공급로를 상기 도출로와 동축상에 배치하며,

상기 액체 공급로를 상기 액체 도입로의 외주면에 개구시키고,

상기 액체 도입로에 선단측을 향함에 따라 직경이 작아지는 테이퍼부를 형성하며,

상기 테이퍼부를 상기 가스 공급로와 상기 도출로 사이에 개구시키고,

상기 가스 공급로로부터 공급된 가스와 상기 액체 도입로로부터 도입된 액체를 혼합시켜 액적을 형성하며, 상기 액적을 상기 도출로를 경유하여 도출하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사구를 출구측 주연부의 종단면 형상이 직각 또는 예각이 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 기판 세정용 2 유체 노즐.
제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재한 기판 세정용 2 유체 노즐과,

기판을 대략 수평으로 유지하는 스핀 척과,

상기 기판의 위쪽에서 상기 세정용 2 유체 노즐을 이동시키는 구동 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.