KR100816743B1 - 노즐 및 상기 노즐을 구비하는 기판 세정 장치 - Google Patents

노즐 및 상기 노즐을 구비하는 기판 세정 장치 Download PDF

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KR100816743B1
KR100816743B1 KR1020060092286A KR20060092286A KR100816743B1 KR 100816743 B1 KR100816743 B1 KR 100816743B1 KR 1020060092286 A KR1020060092286 A KR 1020060092286A KR 20060092286 A KR20060092286 A KR 20060092286A KR 100816743 B1 KR100816743 B1 KR 100816743B1
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Abstract

본 발명은 소정의 처리액으로 반도체 기판을 세정하는 습식 세정 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 습식 세정 장치는 처리조, 보트, 처리액 공급부재, 그리고 와류발생부재를 포함한다. 본 발명에 따른 습식 세정 장치는 기판의 세정 공정이 수행되면, 처리조 내부에는 처리액이 채워진 후 기판들이 처리조 내부에 침지된다. 그리고, 처리액 공급부재는 처리조 내부로 처리액을 분사한다. 이때, 와류발생부재는 분사되는 처리액을 와류화시킨다. 와류화된 처리액은 기판 표면에 부착된 이물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있어 기판의 세정 효율을 향상시킨다.
반도체, 기판, 웨이퍼, 세정, 습식 세정, 처리조, 베스, 와류,

Description

노즐 및 상기 노즐을 구비하는 기판 세정 장치{NOZZLE AND SUBSTRATE CLEANING APPARATUS WITH THE NOZZLE}
도 1은 본 발명에 따른 기판 세정 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 와류발생부재의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 와류발생부재의 내부단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 삽입체의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와류발생부재의 내부단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 노즐의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
100 : 기판 세정 장치
110 : 처리조
120 : 지지부재
130 : 노즐
200 : 와류발생부재
210 : 분사몸체
220 : 체결부
230 : 삽입체
본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체를 분사시키는 노즐 및 이를 구비하여 반도체 기판을 처리조에 침지시켜 기판 표면에 잔류하는 이물질을 세정하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서는 웨이퍼 상의 미립자 금속 불순물, 유기 오염물, 표면 피막 등의 다양한 이물질을 제거하는 세정 공정이 수행된다. 이러한 세정 공정을 수행하는 반도체 장치들 중 습식 세정 장치는 웨이퍼들을 세정액으로 채워지는 처리조(treating bath)에 침지시켜 웨이퍼 표면에 잔류하는 이물질들을 세정한다.
이러한 습식 기판 세정 장치는 처리조, 보트, 그리고 처리액 공급부재를 가진다. 처리조는 내부에 기판을 세정하기 위한 처리액이 채워지는 공간을 가진다. 보트는 공정시 처리조 내부에서 기판들을 지지한다. 그리고, 처리액 공급부재는 처리조로 처리액을 공급한다. 처리액 공급부재로는 노즐(nozzle)이 사용된다. 노즐은 복수의 분사홀들이 형성된 공급관을 가진다. 상술한 습식 세정 장치의 세정 공정이 개시되면, 공급관은 처리조 내부로 처리액을 공급한다. 처리조 내 처리액이 기설정된 수위에 도달되면, 처리조 내 처리액을 기설정된 온도 및 농도로 조절한다. 처리액이 기설정된 공정 조건을 만족하면, 처리조에 기판들을 침지시켜 보트에 안착시 키고, 공급관은 분사홀들을 통해 처리액을 기판들을 향해 분사시켜 기판을 세정한다.
그러나, 상술한 구조를 가지는 습식 세정 장치에서, 노즐은 기판을 향해 단순히 처리액을 직선방향으로 분사시킨다. 이러한 단방향의 흐름을 가지고 분사되는 처리액은 유동성이 적어 기판 표면상에 부착된 이물질의 세정력이 낮다. 특히, 기판 표면에 강하게 흡착되는 이물질들은 상술한 방식으로는 완전히 제거되기 어렵다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 기판의 세정 효율을 향상시키는 노즐 및 상기 노즐을 구비하는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 공정시 처리조 내부에 침지된 기판들을 향해 분사되는 처리액의 세정력을 향상시킬 수 있는 노즐 및 상기 노즐을 구비하는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노즐은 유체를 공급하는, 그리고 유체를 분사시키는 복수의 분사홀들이 형성되는 공급관 및 상기 분사홀들에 탈착가능하도록 체결되어, 상기 분사홀들로부터 분사되는 유체에 와류를 발생시키는 와류발생부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 와류발생부재는 내부에 유체가 이동되는 이동통로가 형성되는 몸체 및 상기 몸체를 이동하는 처리액에 회전력이 유발되도록 상기 몸체 내부에 삽입되는 삽입체를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 삽입체는 스크류 형상이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 와류발생부재는 내부에 유체가 이동되는 이동통로 및 상기 이동통로를 이동하는 유체에 회전력이 발생되도록 내부면에 홈이 형성되는 몸체를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 삽입체는 스크류 형상이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 와류발생부재는 상기 몸체가 상기 분사홀에 탈착가능하도록 하는 체결부를 더 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 세정 장치는 내부에 기판의 세정을 위한 처리액이 채워지는 공간을 제공하는 처리조, 상기 처리조 내부에 설치되어, 공정시 기판들을 지지하는 지지부재, 그리고 공정시 상기 처리조 내 기판들을 향해 처리액을 분사시키는 노즐을 포함하되, 상기 노즐은 유체를 공급하는, 그리고 유체를 분사시키는 복수의 분사홀들이 형성되는 공급관 및 상기 분사홀들에 탈착가능하도록 체결되어, 상기 분사홀들로부터 분사되는 유체에 와류를 발생시키는 와류발생부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 와류발생부재는 내부에 유체가 이동되는 이동통로가 형성되는 몸체 및 상기 몸체를 이동하는 처리액에 회전력이 유발되도록 상기 몸체 내부에 삽입되는 삽입체를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 삽입체는 스크류 형상이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 와류발생부재는 내부에 유체가 이동되는 이동통로 및 상기 이동통로를 이동하는 유체에 회전력이 발생되도록 내부면에 홈이 형성되는 몸체를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 삽입체는 스크류 형상이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 와류발생부재는 상기 몸체가 상기 분사홀에 탈착가능하도록 하는 체결부를 더 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 세정 방법은 기판들을 소정의 처리액이 채워지는 처리조에 침지시키고, 침지된 기판들을 향해 분사되는 처리액에 와류를 발생시켜 기판들을 세정한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 일 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해지도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되도록 하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 실시예는 웨이퍼를 세정액에 침지시켜 세정하는 반도체 제조 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 소정의 처리액을 기판으로 분사시켜 기판을 처리하는 모든 기판 처리 장치에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 기판 세정 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 분사 부재들 어느 하나의 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2에 도시된 와류발생부재 의 내부단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 삽입체의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 세정 장치(100)는 처리조(treating-liquid bath)(110), 지지부재(supporter)(120), 노즐(nozzle), 그리고 와류발생부재(vortex-flow generating member)(200)를 포함한다. 처리조(110)는 내부에 기판(W)의 습식 세정 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 공정시 상기 공간에는 기판(W) 표면을 세정하기 위한 처리액이 채워진다.
또한, 처리조(110)는 공정시 복수의 기판들(W)이 침지되는 공간을 가진다. 기판들(W)은 공정시 처리액이 채워진 상기 공간에 침지되어 처리조(110) 내 처리액에 의해 표면에 부착된 이물질이 제거된다. 처리조(110)의 외부에는 공정시 기판들(W)을 상기 공간에 침지시키기 위한 기판 이송 유닛(substrate trasfer unit)(미도시됨)이 설치된다. 기판 이송 유닛은 복수의 기판들(W)을 각각의 처리면 또는 피처리면이 서로 제1 방향을 따라 마주보도록 기판들(W)을 척킹(chucking)시켜, 처리조(110) 내부에 침지시킨다. 기판 이송 유닛으로는 다양한 종류의 로봇암(robot arm)이 사용될 수 있다.
지지부재(120)는 공정시 처리조(110) 내부에서 기판들(W)을 지지한다. 지지부재(120)는 기판들(W)이 제1 방향(X)을 따라 각각의 처리면 또는 피처리면이 서로 마주보도록 기판들(W)을 지지한다. 지지부재(120)는 제1 방향(X)으로 평행하게 설치되는 몸체(122)를 가지며, 몸체(122)에는 공정시 각각의 기판(W)의 가장자리가 삽입되어 지지되도록 복수의 삽입홈들(124)이 형성된다. 각각의 삽입홀들(124)은 공정시 기판들(W)이 지지부재(120)로부터 이탈되지 않도록 기판들(W)을 지지한다.
노즐은 공정시 처리조(110) 내부로 처리액을 공급한다. 노즐은 공급관(supply line)(130) 및 와류발생부재(vortex-flow generating member)(200)를 포함한다. 공급관(130)은 처리조(110) 내 공간에 처리액을 공급하기 위해 제공된다. 일 실시예로서, 공급관(130)은 처리조(110) 내부에서 보트(120)를 기준으로 보트(120)의 양측에 서로 대칭되도록 설치된다. 공급관(130)은 긴 바(bar) 형상을 가지며, 각각의 공급관(132)은 제1 방향(X)으로 평행하게 설치된다. 각각의 공급관(130)은 공정시 처리액 공급원(미도시됨)으로부터 처리액을 공급받아 처리조(110) 내부로 처리액을 공급한다. 공급관(130)에는 공정시 지지부재(120)에 안착된 기판(W)들을 향해 처리액을 분사시키기 위한 분사홀들(미도시됨)이 형성된다. 각각의 분사홀들에는 와류발생부재(200)가 체결된다.
여기서, 상기 처리액은 기판(W) 표면에 부착된 금속오염물질, 유기오염물질, 기타 파티클과 같은 이물질을 제거하기 위한 세정액이다. 예컨대, 상기 처리액으로는 다양한 종류의 케미칼(chemical) 및 초순수(DIW:Deionized Water)가 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 처리액 공급부재가 두 개의 공급관을 가지는 것을 예로 들어 설명하였으나, 공급관의 개수 및 배치 방식은 다양하게 적용이 가능하다.
와류발생부재(200)는 공정시 공급관(130)에 의해 처리조(110) 내 공간으로 분사되는 처리액에 와류(vortex flow)를 발생시킨다. 여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 상술한 와류발생부재들(200)은 공급관(132)을 따라 균등한 간격으로 체결된다. 그러나, 각각의 와류발생부재들(200)의 배치 간격, 설치방식, 그리고 설치각도 등은 다양하게 적용이 가능하다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 와류발생부재(200)는 분사몸체(210) 및 체결부(220), 그리고 삽입체(230)를 포함한다. 분사몸체(210)는 내부에 처리액이 이동되는 이동통로(216)가 형성된다. 이동통로(216)의 일단에는 공급관(132)으로부터 처리액을 유입받는 유입구(214)가 형성되고, 이동통로(216)의 타단에는 분사몸체(210)로부터 처리액이 분사되는 분사구(212)가 형성된다. 그리고, 삽입체(230)는 이동통로(216) 내부에 설치된다. 도 4를 참조하면, 삽입체(230)는 이동통로(216)를 이동하는 처리액에 와류를 형성시키기 위해 제공된다. 삽입체(230)는 스크류 형상을 가진다. 삽입체(230)는 이동통로(216)에 삽입되어 고정된다. 삽입체(230)는 공정시 이동통로(216)를 따라 이동되는 처리액에 회전력을 유발시킨다. 체결부(220)는 와류발생부재(200)가 처리액 공급부재(130)에 탈착가능하도록 체결되기 위해 제공된다. 일 실시예로서, 체결부(220)는 분사몸체(210)의 외주면을 따라 형성되는 나사산일 수 있다. 상기 나사산은 공급관(130)에 형성된 분사홀(미도시됨)에 나사결합된다.
본 실시예에서는 와류발생부재(200)가 분사몸체(210)의 내부에 삽입체(230)를 삽입시켜, 처리액에 와류를 발생시키는 것을 예로 들어 설명하였으나, 처리액의 와류를 발생시키는 방식은 다양하게 변경 및 변형이 가능하다.
예컨대, 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로서, 와류발생부재(200')는 분사몸체(210') 및 체결부(220)를 포함하되, 상기 분사몸체(210') 내 이동통로(216')에는 처리액에 회전력을 유발시키는 홈(216a')이 형성된다. 홈(216a')은 이동통로(216')의 외주면을 따라 복수회 감겨지는 스크류(screw) 형상을 가진다. 상술한 구조를 가지는 와류발생부재(200')는 공정시 처리액이 이동통로(216')를 따라 이동될 때, 이동통로(216')에 스크류 형상으로 제공되는 홈(216a')에 의해 와류화된다.
상술한 실시예들에서는 처리액에 와류를 발생시키기 위한 수단으로서, 스크류(230) 및 홈(216a')을 예시하여 설명하였으나, 처리액에 와류를 발생시키기 위한 수단은 다양한 기술이 적용될 수 있다. 즉, 처리액을 와류화시키기 위한 스크류 및 이동통로의 형상 및 구조, 그리고 개수 등은 효과적인 처리액의 와류를 위해 다양하게 변경 및 변형될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 체결부(220)가 나사산인 것을 예로 들어 설명하였으나, 와류발생부재(200)가 처리액 공급부재(130)에 탈착가능하도록 체결되기 위한 수단은 다양한 방식이 적용될 수 있다.
이하, 상술한 구성을 가지는 기판 세정 장치(100)의 공정 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 구성들과 동일한 구성들에 대한 참조번호는 동일하게 병기하고, 그 구성들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 분사 부재의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 보통 일반적인 습식 세정 장치(100)는 복수의 처리조(110)를 구비하며, 기판들(W)은 각각의 처리조(110)에서 세정 공정이 진행된다. 본 실시예에서는 하나의 처리조(110)에서의 세정 공정을 구체적으로 설명한다.
기판 세정 장치(100)의 세정 공정이 개시되면, 처리조(110) 내부에는 처리액이 채워진다. 처리액이 처리조(110)의 기설정된 수위까지 채워지면, 처리조(110) 내 처리액의 온도 및 농도 등의 공정 조건을 만족하도록 조절한다. 즉, 기판 세정 장치(100)에는 처리조(110) 내 처리액의 온도를 조절하는 온도조절부재(미도시됨)가 설치된다. 온도조절부재로는 적어도 하나의 히터(heater)가 사용된다. 공정시 히터는 기설정된 공정온도로 처리액을 가열한다.
처리조(110) 내 처리액이 기설정된 공정 온도를 만족하면, 기판들(W)을 처리조(110)에 침지시킨다. 즉, 기판 세정 장치(100)의 일측에 구비되는 기판 이송 유닛은 복수의 기판들(W)을 처리조(110) 내부에 침지시킨다. 침지된 각각의 기판들(W)은 지지부재(120)의 제공된 홈들(124)에 가장자리 일부가 각각 삽입되어 지지된다. 기판들(W)이 지지부재(120)에 안착되면, 처리액 공급부재의 공급관(130)은 보트(120)에 안착된 기판들(W)을 향해 처리액을 공급한다. 이때, 공급관(130)에 설치된 와류발생부재(200)는 기판들(W)을 향해 분사되는 처리액에 와류를 발생시킨다. 와류발생부재(200)가 와류를 발생하는 과정은 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 공급관(130)을 통해 공급되는 처리액은 와류발생부재(200)의 유입구(214)를 통해 분사몸체(220) 내 이동통로(216)로 유입된다. 처리액은 이동통로(216)를 따라 이동되면서 이동통로(216)에 삽입된 삽입체(230)에 의해 회전력이 유발된다. 회전력이 제공된 와류화된 처리액은 분사구(212)를 통해 기판들(W)을 향해 와류화되어 분사된다. 와류화된 처리액은 각각의 기판(W) 표면에 부착된 이물질을 세정한다. 이때, 와류화된 처리액은 보다 강하게 기판(W) 표면과 충돌하게 됨으로써, 기판(W) 표면에 이물질을 효과적으로 제거한다. 또한, 와류화된 처리액은 종래의 단순히 처리액을 분사하는 방식에 비해, 기판(W)의 보다 넓은 영역을 효율적으로 세정할 수 있어 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 기 판(W)의 세정 공정이 완료되면, 기판 이송 유닛은 기판들(W)을 처리조(110)의 보트(120)로부터 반출시켜, 후속 공정이 수행되는 설비(미도시됨)로 반송시킨다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 세정 장치는 기판의 세정시 기판을 향해 분사되는 처리액에 와류를 발생시켜 기판을 세정함으로써, 기판의 세정 효율을 향상시킨다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 유체를 분사하는 노즐에 있어서,
    유체를 공급하는, 그리고 유체를 분사시키는 복수의 분사홀들이 형성되는 공급관과,
    상기 분사홀들에 탈착가능하도록 체결되어, 상기 분사홀들로부터 분사되는 유체에 와류를 발생시키는 와류발생부재를 포함하되,
    상기 와류발생부재는,
    내부에 유체가 이동되는 이동통로 및 상기 이동통로를 이동하는 유체에 회전력이 발생되도록 내부면에 홈이 형성되는 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 노즐.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 홈은,
    스크류 형상인 것을 특징으로 하는 노즐.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 와류발생부재는,
    상기 몸체가 상기 분사홀에 탈착가능하도록 하는 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 기판을 세정하는 장치에 있어서,
    내부에 기판의 세정을 위한 처리액이 채워지는 공간을 제공하는 처리조와,
    상기 처리조 내부에 설치되어, 공정시 기판들을 지지하는 지지부재와,
    공정시 상기 처리조 내 기판들을 향해 처리액을 분사시키는 노즐을 포함하되,
    상기 노즐은,
    유체를 공급하는, 그리고 유체를 분사시키는 복수의 분사홀들이 형성되는 공급관과,
    상기 분사홀들에 탈착가능하도록 체결되어, 상기 분사홀들로부터 분사되는 유체에 와류를 발생시키는 와류발생부재를 포함하고,
    상기 와류발생부재는,
    내부에 유체가 이동되는 이동통로 및 상기 이동통로를 이동하는 유체에 회전력이 발생되도록 내부면에 홈이 형성되는 몸체를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 홈은,
    스크류 형상인 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 와류발생부재는,
    상기 몸체가 상기 분사홀에 탈착가능하도록 하는 체결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
KR1020060092286A 2006-09-22 2006-09-22 노즐 및 상기 노즐을 구비하는 기판 세정 장치 KR100816743B1 (ko)

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