KR100862911B1 - 기판 세정 방법 - Google Patents

Abstract

탈이온수 (DIW) 와 물보다 표면 장력이 작은 액체의 혼합비를 조절하여 실온에서도 증발이 용이한 공비등혼합물을 만든 후, 이 혼합물을 기판에 디스펜스하여 기판을 세정하는 방법이 개시된다.

기판 세정 방법은 기판을 회전시키는 단계, 회전하는 기판의 표면에 세정액을 디스펜스하는 단계, 탈이온수와 표면 장력이 물보다 작은 액체를 혼합하여 공비등혼합물을 생성하는 단계, 및 회전하는 기판의 표면에 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계와 마지막으로 기판에 비활성기체를 공급하여 건조를 완료시키는 단계를 포함한다.

공비등혼합물, 세정, 탈이온수

Description

기판 세정 방법{METHOD FOR CLEANING A SUBSTRATE}

도 1 은 본 발명에 따른 기판 세정 방법이 적용되는 단일 기판 세정 장치의 일 예를 도시하는 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 단일 기판 세정 방법에 사용되는 기판 고정 장치의 일 예를 도시하는 단면도.

도 3 는 본 발명에 따라 탈이온수와 이소프로필 알콜을 혼합하여 공비등혼합물을 조성하기 위해 단일 기판 세정 장치에 사용되는 인-라인 스태틱 믹서 (in-line static mixer) 의 일 예를 도시하는 단면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 :기판 고정 장치 102 : 기판 (또는 웨이퍼)

104, 106 :디스펜서 108 : 인-라인 스태틱 믹서

110, 114 : 유량 계측기 112, 116 : 스파이크 펌프

120 : 챔버

본 발명은 반도체 공정 중 기판 또는 웨이퍼를 세정하는 방법에 관한 것으로 서, 더욱 상세하게는 기판 세정을 위해 공비등혼합물 (共沸騰混合物, azeotropic mixture) 을 조성하고 이를 이용하여 기판을 세정하는 방법에 관한 것이다.

집적회로의 성능과 신뢰성 및 생산 수율은 제작시 사용된 웨이퍼나 제작 후 소자 표면에 존재하는 물리적, 화학적 불필요한 불순물들에 의하여 영향을 받는다. 소자의 최소 선 폭이 점점 작아져 서브마이크론 영역에 이르게 되면, 이들 중 산화와 패턴 형성 전에 웨이퍼 표면을 청결하게 세정하는 기술에 대한 중요성은 더욱 크게 요구된다. 반도체 웨이퍼 표면을 세정하는 기술은 크게 습식 화학 세정 방법, 건식 세정 방법, 증기 방법 등으로 나눌 수 있으며, 전통적인 웨이퍼 세정 방법은 습식 화학 세정 방법이 사용되며, 그 중 가장 널리 사용되는 방법은 표준 세정 1 (standard clean 1: SC-1) 및 표준 세정 2 (standard clean 2: SC-2) 를 포함하는 RCA 세정법이다. 통상적으로, 실리콘 웨이퍼의 습식 세정은 대략 50-100 개의 웨이퍼를 일괄적으로 SC-1 또는 SC-2 와 같은 세정액에 담근 후, 이를 탈이온수 (DI water) 에 담가 린스 (rinse) 함으로써 수행된다. 그러나, 웨이퍼를 일괄적으로 세정액에 담그는 공정은 웨이퍼 린스를 위하여 정지중인 웨이퍼를 따라 통과하는 유량에 의존하기 때문에 본질적으로 느린 문제점이 있다.

따라서, 반도체 집적회로 제조시에는 더 짧은 시간 주기가 요구되므로, 단일 웨이퍼를 신속히 세정하고 린스하고자 하는 요구가 증대되었다.

이에 따라, 미국특허출원 제 09/892,130 호에서는 단일 웨이퍼 세정 장치에서 웨이퍼 린스를 향상시키는 방법이 개시되었다.

이 방법에 따르면, 웨이퍼를 세정액에 노출시킨 후, 웨이퍼를 고속 회전시키 며 회전 상태에 있는 웨이퍼에 탈이온수를 디스펜스하거나 (dispense) 또는 스프레이함으로써 웨이퍼로부터 세정액을 제거한다. 회전하는 웨이퍼의 원심력은 웨이퍼의 린스를 더욱 향상시킨다.

그러나, 고속으로 웨이퍼를 회전시키는 경우에도, 웨이퍼의 중심에서는 원심력 부족과 탈이온수의 표면 장력으로 인해 탈이온수가 부풀어 오르게 되며, 웨이퍼의 가장자리로 향할수록 원심력에 의해 탈이온수의 막두께를 얇게 만든다.

이 때, 고농도의 케미컬은 탈이온수에 매우 빨리 확산되므로, 린스 초기에는 탈이온수에 의한 린스가 효과적이나, 시간이 지남에 따라 확산 속도는 감소되며, 웨이퍼의 중심에 부풀어 오른 탈이온수는 그대로 유지되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 또한, 미국특허출원 제 09/892,130 호에서는 케미컬 디스펜스 및/또는 탈이온수 디스펜스 후, 물 보다 표면 장력이 더 낮은 용액으로서 예를 들어, 이소프로필 알콜 (isopropyl alcohol: IPA) 을 액체 또는 기체 형태로 웨이퍼 상에 디스펜스하는 방법을 또한 개시하고 있다. 이 방법에 따르면, 웨이퍼의 린스 초기 단계에서는 케미컬에 대해 높은 용해성을 가지는 탈이온수를 이용하여 케미컬을 제거하고, 린스의 끝 단계에서는 IPA를 이용하여 웨이퍼의 중심에 부풀어 오른 탈이온수의 층을 감소시킴으로써 확산을 가속시킨다.

또 다른 실시형태로서, 케미컬 디스펜스 후 린스를 위해 탈 이온수를 디스펜스하기 전에, IPA 증기 또는 액체를 분출하거나, 또 다른 실시형태에서는 하나의 노즐을 통해 웨이퍼의 한 지점에 IPA 용액을 투여하고, 동시에 다른 노즐을 통해 웨이퍼의 다른 지점에 탈이온수를 디스펜스하는 방법을 개시하고 있다.

또한, 탈이온수에 열에너지를 제공하여 케미컬의 확산이 향상되도록 탈이온수를 실온보다 더 높은 온도, 예를 들어, 60~70 ℃로 가열하는 방법 또한 개시하고 있다.

또한, 웨이퍼를 린스 공정 후, 웨이퍼의 건조를 위해, 웨이퍼 린스 시에 비해 고속으로 회전시키거나, 질소 기체를 가하는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 종래 기술에서는 기판 세정을 위해, 탈이온수와 물보다 표면장력이 작은 액체, 예를 들어 이소프로필 알콜 액체를 사용하는 방법에 대해서는 개시하고있었으나, 탈이온수와 이소프로필 알콜의 혼합비를 적절히 조성함으로써, 실온에서도 기판 세정 시 건조공정을 용이하게 하는 방법에 대해서는 개시된 바 없었다.

이에 대해, 본 발명자는 탈이온수와 물보다 표면 장력이 작은 액체 특히, 이소프로필 알콜을 적절한 조성비로 혼합하여 생성된 공비등혼합물을 기판 세정에 이용하는 경우, 실온에서도 기판 세정 시 린스 및 건조 공정이 더욱 효과적으로 이루어질 수 있음을 발견하였다.

이에 따라, 본 발명은 반도체 세정 공정 중에 가해진 탈이온수와 물 보다 표면 장력이 작은 액체의 혼합물의 혼합비를 적절히 조절하여 이 혼합물을 공비등혼합물 상태로 만든 후, 이를 이용하여 실온에서도 효과적으로 기판을 세정하는 방법을 제공한다.

본 발명의 목적은 반도체 세정 시에 사용되는 탈이온수와 물보다 표면 장력이 작은 액체의 조성비를 적절히 조절함으로써 탈이온수 및 IPA 의 증발 온도보다 상대적으로 저온에서도 증발이 용이한 공비등혼합물을 조성하여 기판을 효과적으로 세정하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체 세정 장치의 디스펜서에 장착된 인-라인 스태틱 믹서를 사용하여, 조성비가 일정한 탈이온수와 물보다 표면 장력이 작은 액체의 공비등혼합물을 조성함으로써, 기판을 효과적으로 세정하는 방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 세정시 기판 표면을 린스하기 위해 탈이온수 (DIW) 와 물보다 표면 장력이 작은 액체의 혼합비를 적절히 조절하여 실온에서도 증발이 용이한 공비등혼합물을 만든 후, 이 혼합물을 웨이퍼에 디스펜스하여 웨이퍼를 세정하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 기판 세정을 위한 방법은 기판을 회전시키는 단계, 회전하는 기판의 표면에 세정액을 디스펜스하는 단계, 탈이온수와 표면 장력이 물보다 작은 액체를 혼합하여 공비등혼합물을 생성하는 단계, 및 회전하는 기판의 표면에 상기 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계를 포함하며, 공비등혼합물의 끓는점은 탈이온수 및 혼합하는 액체의 끓는점보다 더 낮다.

바람직하게, 본 발명에 따른 기판 세정 방법은 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계 후, 회전하는 기판의 중심을 기체로 가격하거나 또는 회전하는 기판에 물보다 표면 장력이 작은 용액의 증기를 디스펜스하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명에 다른 기판 세정 방법은 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계 후, 회전하는 기판에 기체 및 표면 장력이 물보다 작은 용액의 증기를 동시에 디스펜스하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 기판 세정 방법에 따른 공비등혼합물은 인-라인 스태틱 믹서에 의해 생성되어 공급된다.

바람직하게, 본 발명의 기판 세정 방법에 따르면, 기판의 세정이 수행되는 챔버 내의 둘레를 따라 상기 챔버의 상부로부터 질소 기체를 공급하여 상기 질소 기체 막을 형성함으로써, 챔버 외부로부터 불순물 입자의 유입을 막을 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 기판 세정 방법이 적용되는 단일 기판 세정 장치의 일 예를 도시하는 단면도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 세정에 사용되는 기판 세정 장치 (10) 는 기판 (102) 을 상부에 고정시켜 회전시키는 기판 고정 장치 (100; 또는 척이라 불림), 회전 중인 기판의 표면에 세정액, 린스 용 탈이온수 등을 디스펜스하는 디스펜서 (104, 106), 디스펜서 (106) 에 연결되며 기판 (102) 의 표면에 디스펜스되는 액체들 (예를 들어, 탈이온수와 이소프로필 알콜) 을 서로 혼합하여 공비등혼합물을 생성하는 인-라인 스태틱 믹서 (108; in-line static mixer), 인-라인 스태틱 믹서에 연결되어 인-라인 스태틱 믹서에 유입되는 액체의 유량을 조절하는 유량 계측기 (110, 114), 인-라인 스태틱 믹서로 액체를 공급하는 스파이크 펌프 (112, 116: spike pump), 및 기판 세정이 외부 환경으로부터 차단된 분위기에 서 수행될 수 있도록 하는 챔버 (120) 로 구성되어 있다.

또한, 기판의 세정이 수행되는 챔버 (120) 내의 둘레를 따라 챔버 (120) 의 상부로부터 질소 기체를 공급하여 질소 기체의 커튼막을 형성하며, 이에 따라, 외부로부터 챔버로 유입되는 불순물은 질소 기체의 커튼막에 의해 차단된다.

이하, 본 발명에 따른 기판 세정 장치 (10) 에 사용되는 기판 고정 장치 (100) 의 일 예에 대해 도 2 를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 단일 웨이퍼 세정 장치에 사용되는 기판 고정장치의 일 예를 도시하는 것이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 일 실시형태에서 따른 기판 고정 장치 (200; 척) 는 복수의 홀 (25) 이 불규칙적이며 균일하게 분포되어 있는 다공성 판 (23) 을 포함하는 상부판 (21), 상부판 (21) 의 하부에 결합되어 척 (200) 의 외부로부터 스핀들 (미도시) 을 통해 유입된 기체가 저장되는 기체 저장부 (26) 를 형성하는 하부판 (22), 기판 (미도시) 의 측부와 밀착하여 기판을 고정시키는 웨이퍼 지지부 (24), 및 다공성 판 (23) 의 중앙 부위에 웨이퍼의 존재 여부 및 대략적 위치를 감지하기 위한 센서를 포함하는 감지부재 (미도시) 를 포함하며, 원형 형상의 다공성 판 (23) 은 원형 형상으로 상부판 (21) 의 중심에 위치한다.

이 때, 상부판 (21) 과 하부판 (22) 사이에 형성된 기체 저장부 (25) 로부터 기체, 예를 들어 질소 기체가 다공성 판 (23) 의 복수의 홀 (25) 을 통해 기판을 향하여 외부로 분출되면, 분출된 기체의 압력에 의해 상부판 (21) 상부에 장착되는 기판이 부양하게 되며, 부양된 기판의 측부는 기판 지지부 (24) 에 의해 고정된다.

또한, 도 2 에 도시된 바와 같이, 다공성 판 (23) 에 형성된 복수의 홀 (25) 은 발포 스폰지 모양으로 불규칙적이며, 균일하게 분포되어 있다. 다공성 판 (23) 은 내화학성이 가장 우수한 고기능성 플라스틱으로서, 통상 "테프론"으로 불리는 사불화 폴리 에틸렌 (Poly Tetra Fluoro Ethylene: PTFE) 으로 구성되기 때문에, 웨이퍼 처리시에 사용되는 케미컬과 반응성이 없으며, 또한 불순물이 발생하지 않는다.

다공성 판 (23) 에 형성된 홀 (25) 의 크기 및 수량은 조절이 가능하며, 크기는 5~800 ㎛ 이 바람직하며, 홀 (25) 의 부피는 다공성 판 (23) 의 부피의 5~90 % 가 바람직하다. 또한, 복수의 홀 (25) 을 통해 분출되는 기체는 웨이퍼에 대해 불특정 방향성을 가지며 분사된다.

이 실시형태에서 상부판 (21) 은 원형 형상의 다공성 판 (23) 을 하나만 구비하고 있으나, 다공성 판 (23) 의 형상은 다각형 등 임의의 형상일 수 있으며, 또한 복수개의 다공성 판이 척 (10) 의 중심에 대해 점대칭 형태로 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 기판 세정 방법에 따르면, 먼저 상술한 바와 같은 척 (100) 을 이용하여 다공성 판 (23) 을 통해 질소 기체를 분출시켜 기판 (102) 을 부양시켜, 기판 (102) 을 회전시킨다. 통상적으로, 반도체 세정액으로서 SC-1 및 SC-2 이 사용되며, 이 용액들이 회전하는 기판 (102) 의 표면에 분사되고, 그 후 기판 표면을 린스하게 된다. 본 발명에 따른 기판 세정 방법에 따르면, 기판 (102) 에 세정액을 가하고, 이를 린스하는 공정은 동일 장치 (10) 에서 수행된다.

본 발명의 기판 세정 방법의 일 실시형태에 따르면, 기판 (102) 린스를 위 해, 먼저 SC-1 및 SC-2 와 같은 세정액이 가해진 기판 (102) 을 척 (100) 을 이용하여 회전시키는 동안, 디스펜서 (106) 을 이용하여 공비등혼합물 상태인 탈이온수 (DIW) 와 이소프로필 알콜 (IPA) 의 혼합액을 기판 (102) 의 표면에 디스펜스한다.

통상적으로, 탈이온수는 이온성 오염물질에 대해 높은 용해력을 가지며, 또한 구입 및 처리 비용이 저렴하기 때문에, 기판 린스 초기에는 기판에 남아 있는 고농도의 케미컬이 탈이온수에 신속히 확산되어 감소되므로 탈이온수를 사용하는 것이 오염물질 제거에 효과적이어서, 기판 세정에 널리 사용되고 있다.

그러나, 세정액 또는 에칭액 등으로 코팅된 기판을 린스하기 위해서, 탈이온수를 기판에 가하는 경우, 기판의 가장자리로 갈수록 기판의 회전에 의한 원심력이 세기 때문에 기판 표면에 형성된 탈이온수 막의 두께는 가장자리로 갈수로 점점 감소하나, 기판의 중심에서는 상대적으로 원심력의 세기가 작기 때문에, 탈이온수의 막이 중심에서 부풀어오르는 현상이 발생한다. 즉, 기판의 회전에 의한 원심력은 기판의 가장자리로 갈수록 탈이온수의 막을 박막화시키는 반면, 원심력이 작은 기판의 중심에서는 탈이온수의 표면장력에 의해 중심이 부풀어 오르게 된다.

상술한 바와 같이, 시간이 지남에 따라, 오염물질의 탈이온수로의 확산은 점점 감소되고, 기판의 중심에는 탈이온수가 부풀어 오르는 현상이 발생하기 때문에, 기판의 효과적인 린스 및 건조를 위해서는 기판 중심에 형성된 탈이온수의 볼록 부분을 감소시킬 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 기판 세정 방법에 따르면, 기판의 린스를 위하여 탈이온수 액체 (l) 와 이소프로필 알콜 (IPA: (CH3)2CHOH) 액체 (l) 를 적절한 혼합비로 조성하여 공비등혼합물을 조성한 후, 이 공비등혼합물을 기판의 표면에 가하여 기판을 린스한다.

이소프로필 알콜은 물보다 이온성 오염 물질에 대해 용해력이 작은 반면, 표면 장력이 물보다 작기 때문에 탈이온수와 혼합되는 경우 혼합물의 전체 표면 장력을 물보다 작게 하며, 그 결과 표면 장력에 의해 기판의 중심에 형성된 탈이온수의 볼록부분을 감소시키는 역할을 한다.

또한, 이소프로필알코올은 증류에 의해 수분을 제거하여 순수한 것으로 만들 수는 없는 공비등혼합물을 만들 수 있다. 공비등혼합물 (共沸騰混合物, azeotropic mixture) 은 공비등이 일어날 수 있는 용액 상태의 액체 혼합물을 지칭한다. 일반적으로, 두 가지 액체 성분이 혼합된 용액과 평형상태를 이루고 있는 증기의 조성은 그 용액의 조성과 다르다. 이러한 사실은 액체의 혼합 용액을 증류에 의해 성분 액체로 분별할 때에 응용된다. 일반적으로 용액을 증류할 때 증기의 조성은 원래 용액의 조성과 달라지게 되며, 두 성분의 액체 중 한쪽 성분만 많아지게 된다. 따라서 용액 자체의 조성은 다른 한쪽의 성분 농도가 점차로 커지며, 이에 따라 용액의 끓는점도 연속적으로 상승하며 변하게 된다.

그러나, 어느 특정 조성의 용액에서는 증류 때에 용액의 조성과 증기의 조성이 같아지고, 따라서 용액의 성분이 변하지 않게 됨으로써 일정한 온도에서 비등이 계속되는 등, 마치 순수한 액체와 같은 특성을 나타낸다. 이상과 같이 액체의 혼합 용액에 있어서 조성의 변화없이 일정 온도에서 일어나는 비등을 "공비등"이라 하고, 공비등이 일어나는 일정 온도(끓는점)를 "공비등점" 이라 하다.

상술한 바와 같이, 공비등이 일어나는 특정 조성의 액체 혼합 용액을 공비등혼합물이라 하는데, 이것은 공비등이 용액 계(系)의 가장 낮은 끓는점에서 일어나는 "최저 공비등혼합물"과, 가장 높은 끓는점에서 일어나는 "최고 공비등혼합물"의 두 가지로 나눌 수 있다.

본 발명에 따르면, 이소프로필 알콜 액체와 탈이온수의 혼합비가 10~90:90~10 사이에서 공비등혼합물이 조성되며, 바람직하게는 이소프로필 알콜 : 탈이온수가 대략 95.6 : 4.4 인 경우, 물 (끓는점 99.97℃) 및 이소프로필알콜 ( 끓는점 82.3 ℃) 보다 끓는 점이 낮은 1 기압, 80.4℃ 에서 공비등하게 되는데, 이는 탈이온수와 이소프로필 알콜의 최저 공비등혼합물에 해당한다.

따라서, 이소프로필 알콜과 탈이온수의 공비등혼합물을 기판 세정을 위해, 회전 기판에 디스펜스하는 경우, 다음의 3 가지 효과에 의해 기판의 세정, 특히 기판의 린스 및 건조는 더욱 개선된다. 즉, 먼저, 기판의 표면에 형성된 탈이온수와 이소플필 알콜 액체의 코팅막은 기판의 회전에 의한 원심력에 의해 기판의 가장자리로 갈수록 얇아 진다.

다음으로, 이소프로필 알콜은 물보다 표면 장력이 작기 때문에 탈이온수와 이소프로필 알콜의 전체 표면 장력은 작아지게 되고, 그 결과, 탈이온수와 이소프로필 알콜의 혼합물에 의해 기판 표면에 형성된 막의 두께는 탈이온수만으로 형성된 막의 두께에 비해 더 작아지며, 특히 기판 중심에 형성된 막의 볼록 부분의 두께를 감소시킬 수 있다. 또한, 탈이온수와 이소프로필 알콜을 적절한 조성비로 혼합하는 경우, 끓는 점이 더 낮은 공비등혼합물이 형성되므로 실온에서도 증발이 더욱 용이하게 된다. 그 결과, 기판의 세정시 기판의 린스 및 건조가 더욱 향상된다.

또한, 본 발명에 따른 기판 세정 방법에 따르면 이소프로필 알콜이 소량 사용되므로, 구입 비용 및 처리 비용이 비싼 이소프로필 알콜의 사용에도 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 기판 세정 방법에 따르면, 소량의 이소 프로필 알콜을 사용하여도 기판에 잔류하는 물 반점 (watermark) 의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

바람직하게, 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 세정 방법에 따르면, 탈이온수와 이소프로필 알콜의 공비등혼합물을 기판 (102) 표면에 디스펜스한 후, 디스펜서 (104) 를 이용하여 기판 (102) 의 중심에 질소 기체를 가격하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 따르면, 질소 기체의 가격에 의해 물리적인 힘을 기판 중심의 볼록부분에 가할 수 있어, 탈이온수와 혼합된 이소프로필 알콜 액체와 함께, 기판 중심에 형성된 볼록부분의 두께를 감소시킬 수 있다.

또한, 바람직하게, 탈이온수와 이소프로필 알콜의 공비등혼합물을 기판 (102) 표면에 디스펜스한 후, 기판 (102) 의 중심에 형성된 볼록 부분의 두께를 감소시키기 위해서, 디스펜서 (104) 를 이용하여 이소프로필 알콜의 증기를 기판 (102) 의 중심에 가할 수 있다. 이 때, 기판 (102) 의 중심에 가해진 이소프로필 알콜은 탈이온수에 용해되어 표면 장력을 감소시키며, 그 결과 기판 표면의 중심의 두께는 감소된다.

또한, 바람직하게, 탈이온수와 이소프로필 알콜의 공비등혼합물을 기판 (102) 표면에 디스펜스한 후, 기판 (102) 의 중심에 형성된 볼록 부분의 두께를 감소시키기 위해서, 디스펜서 (104) 를 이용하여 질소 기체와 이소프로필 알콜의 증기를 동시에 기판 (102) 의 중심에 가할 수 있다.

도 3 는 본 발명에 따라 탈이온수와 이소프로필 알콜을 혼합하여 공비등혼합물을 조성하기 위해서 단일 기판 세정 장치에 사용되는 인-라인 스태틱 믹서 (in-line static mixer) 의 일 예를 도시하는 단면도이다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 인-라인 스태틱 믹서 (108) 는 스파이크 펌프 (112) 에 의해 공급되고, 유량 계측기 (110) 의해 유량이 조절된 이소프로필 알콜 액체 (IPA (l)) 와 스파이크 펌프 (116) 에 의해 공급되고, 유량 계측기 (114) 의해 유량이 조절된 탈이온수 (DIW (l)) 를 공급받아 이를 혼합하여 공비등혼합물을 조성하는 장치이다.

장치 외부에서 혼합 장치 (Pre-Mixing System) 를 미리 구성하여 탈이온수와 이소프로필 알콜을 혼합하여 공급하는 경우, 장비의 크기가 커지는 동시에 장치의 혼합 탱크 내에서 시간이 경과함에 따라 탈이온수와 이소프로필 알콜의 증기압에 차이가 발생하며, 이에 따라 탈이온수와 이소프로필 알콜의 조성비가 변하게 된다.

그 결과, 탈이온수와 이소프로필 알콜의 최적 조성비를 유지할 수 없게 되므로, 최저 끓는점을 가지는 공비등혼합물을 조성할 수 없는 문제점이 발생한다. 따라서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 세정 방법에 사용되는 장치 (10) 는 장치 (10) 내에서 탈이온수와 이소프로필 알콜을 혼합할 수 있는 인-라인 스태틱 믹서 (108) 를 구비하고 있다.

통상적으로, 인-라인 스태틱 믹서 (108) 는 관내에 여러 개의 소자 (302) 가 좌우방향의 연속으로 고정되어 층류의 유체를 난류 유체로 변환시켜 주면서 통과 중에 있는 유체에 연속적인 혼합 (MIXING) 을 일으켜 효과적으로 2 이상의 유체, 기체, 분체를 혼합시켜주는 장치이다. 이러한 인-라인 스태틱 믹서 (108) 를 사용하는 경우, 유체의 흐름을 분할시키고 흐름의 방향을 뒤바꾸어주고 전환시키면서 분할, 방향전환, 뒤섞임의 3가지 역할을 배관내 이송 중에 연속적으로 시켜주어 세밀한 혼합을 할 수 있다. 이에 따라, 인라인 스태틱 믹서 (108) 은 혼합 공정의 시간 단축과 단순화, 연속화 등 공정관리의 용이함과 생산원가절감(ENERGY 절약 동력비) 등으로 생산성이 향상되고, 장치 (10) 여하한 위치에 부착하여도 효과적인 혼합 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 기판 세정 방법은 상술한 바와 같은 인-라인 스태틱 믹서 (108) 을 채택함으로써, 시간이 경과함에도 불구하고 탈이온수와 이소프로필 알콜의 공비등혼합물의 조성비를 일정하게 유지하면서, 기판 표면에 공비등혼합물을 디스펜스함으로써, 기판 세정을 효과적으로 할 수 있다.

개시된 실시형태에 대한 상술한 설명은 당업자라면 누구나 본 발명을 이용할 수 있도록 제공된다. 이 실시형태들의 여러 변형은 당업자에게 명백할 것이며, 여기서 정의된 일반적 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시형태에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기서 개시된 실시형태들에 한정되지 않으며, 본 발명에는 여기서 개시된 원리 및 신규한 특징과 일치하는 최광의 범위가 부여된다.

본 발명에 따르면, 반도체 세정 시에 사용되는 탈이온수와 물보다 표면 장력이 작은 액체의 조성비를 적절히 조절함으로써 탈이온수 및 액체의 증발 온도보다 상대적으로 저온에서도 증발이 용이한 공비등혼합물을 조성하여 웨이퍼를 효과적으로 세정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 반도체 세정 장치의 디스펜서에 장착된 인-라인 스태틱 믹서를 사용하여, 조성비가 일정한 탈이온수와 물보다 표면 장력이 작은 액체의 공비등혼합물을 조성함으로써, 웨이퍼를 효과적으로 세정할 수 있다.

Claims (10)

1. 기판 세정을 위한 방법에 있어서,

   상기 기판을 회전시키는 단계;

   회전하는 상기 기판의 표면에 대하여 세정액을 디스펜스하는 단계;

   탈이온수와 물보다 표면 장력이 작은 액체를 혼합하여 공비등혼합물을 생성하는 단계;

   회전하는 상기 기판의 표면에 대하여 상기 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계; 및

   기판에 비활성기체(N2, Ar, Ne, etc.)를 공급하여 건조를 완료시키는 단계를 포함하며,

   상기 공비등혼합물의 끓는점은 상기 탈이온수 및 상기 액체의 끓는점보다 더 낮은, 기판 세정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 물 보다 표면 장력이 작은 액체는 이소프로필 알콜인, 기판 세정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공비등혼합물은 인-라인 스태틱 믹서에 의해 생성되어 공급되는, 기판 세정 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판의 세정이 수행되는 챔버 내의 둘레를 따라 상기 챔버의 상부로부터 질소 기체를 공급하여 상기 질소 기체의 막을 형성하는, 기판 세정 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계 후, 회전하는 상기 기판의 중심을 기체로 가격하는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 기체는 질소 기체인, 기판 세정 방법
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계 후, 회전하는 상기 기판에 물보다 표면 장력이 작은 용액의 증기를 디스펜스하는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   물보다 표면 장력이 작은 상기 용액은 이소프로필 알콜 (isopropyl alcohol: IPA) 인, 기판 세정 방법.
9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 공비등혼합물을 디스펜스하는 단계 후, 회전하는 상기 기판에 기체 및 표면 장력이 물보다 작은 용액의 증기를 동시에 디스펜스하는 단계를 더 포함하는, 기판 세정 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 기체는 질소 기체이고, 상기 용액은 이소프로필 알콜인, 기판 세정 방법.

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