KR101433868B1 - 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

디스크와 같은 물체의 표면으로부터 액체를 제거하기 위한 방법은: 디스크와 같은 물체의 주표면에 수직인 축에 대하여 디스크와 같은 물체를 회전시키는 단계와; 액체가 공급 포트로부터 공급되고, 상기 공급 포트는 디스크와 같은 물체의 에지 쪽으로 기판으로 가로질러 이동되고, 디스크와 같은 물체에 회전될 때, 액체를 공급하는 단계와; 면적은 회전 운동의 중심으로부터 20mm 이내의 거리를 가지는 중심을 갖고, 상기 제 1 가스가 공급되는 면적은 상기 제 1 가스가 공급될 때, 액체층으로 덮히고, 별개의 면적에 액체층이 걷히고, 면적에 디스크와 같은 물체에 제 1 가스 포트를 통하여 제 1 가스 유동을 공급하는 단계와; 제 2 가스 유동은 제 2 가스 공급 포트로부터 공급되고, 상기 제 2 가스 공급 포트는 기판의 에지를 향하여 기판을 가로질러 이동하고, 상기 제 2 가스 공급 포트와 중심과의 거리는 상기 제 2 가스 유동과 액체가 공급되는 동안에 상기 액체 공급 포트와 중심과의 거리보다 작으며, 디스크와 같은 물체가 회전될 때, 이에 제 2 가스 공급 포트를 통하여 제 2 가스 유동을 공급하는 단계를 포함하는 액체 제거 방법이 개시된다. 또한, 상기 방법을 수행하기 위한 장치가 개시된다.

Description

디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR REMOVING LIQUID FROM A SURFACE OF A DISC-LIKE ARTICLE}
본 발명은 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 표면으로부터 액체를 제거하기 위하여 디스크와 같은 물체를 처리하기 위한 유체 처리 장치에 관한 것이다.
여러 가지의 액체 제거법이 반도체 산업에서 공지되어 있다. 많은 액체 제거법에서는 정류된 액체/가스 경계층을 이용한다. 이러한 액체 제거법은 마랑고니(Marangoni) 건조법으로 더 잘 알려져 있다.
US 5,882,433은 마랑고니 스핀 건조법 및 건조 장치를 개시한다. 탈이온화된 물이 웨이퍼에 분출되고 2-프로파놀을 갖는 질소 혼합물이 분출된다. 질소 내의 2-프로파놀은 액체/가스 경계층에 영향을 주고 표면 기울기가 발생하며, 이는 웨이퍼에 물방울을 남김없이 물이 이동하게 한다(마랑고니 효과). 가스 분출기는 액체 분출기를 따르고 액체 분출기는 웨이퍼의 중심으로부터 에지로 이동되고, 웨이퍼가 스핀되며, 이에 의해 가스는 웨이퍼로부터 액체를 직접적으로 이동하게 한다.
그러나, 액체 제거법은 액체 분출기와 가스 분출기와의 거리, 온도, 가스 유 동량, 액체 유동량이 임계적인 변수들 때문에 제어가 매우 곤란하다. 그러므로, 처리폭은 300 mm의 반도체 웨이퍼와 같은 대직경 디스크와 같은 물체와 90 nm 내지 65 nm와 같은 반도체 장치 크기를 갖는 고집적도의 반도체 웨이퍼와 함께 평판 표시 장치에는 특히 좁다.
디스크와 같은 물체의 내부 영역으로부터 액체를 잘 제거하도록 제작된 현재 사용가능한 장치들은 외측 영역으로부터 액체를 충분하게 제거하지 못한다. 이렇게 제작된 장치에서 외측 영역으로부터 액체를 잘 제거하도록 개조하게 되면 더 이상 내부 영역으로부터 액체를 충분하게 제거하지 못하게 된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 대형 디스크와 같은 물체, 즉 200 mm 이상의 직경을 가지는 반도체 웨이퍼로부터 액체를 제거하기 위한 개선된 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 상기 목적은:
○ 하나의 단일 디스크와 같은 물체를 지지하고 회전하기 위한 회전 수단과,
○ 디스크와 같은 물체에 액체를 분출하기 위한 액체 분출 수단과,
○ 가스를 디스크와 같은 물체에 취입하기 위한 구멍을 갖는 적어도 하나의 노즐을 구비한 제 1 가스 분출 수단과,
○ 가스를 디스크와 같은 물체에 취입하기 위한 구멍을 갖는 적어도 하나의 노즐을 구비한 제 2 가스 분출 수단과,
○ 제 2 가스 분출 수단과 액체 분출 수단이 에지 영역을 향하여 이동하도록 디스크와 같은 물체를 가로질러 액체 분출 수단과 제 2 가스 분출 수단을 이동시키기 위한 이동 수단과,
○ 제 2 가스 분출 수단과는 별개로 제 1 가스 분출 수단을 통하여 분출되는 가스 유량을 제어하는 수단을 포함한 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하기 위한 장치를 제공하여 달성된다.
제 1 가스 분출 수단의 구멍의 단면적의 합은 제 2 가스 분출 수단의 구멍의 단면적의 합보다 작다.
이러한 회전 수단은 진공척인 스핀척, 핀척 또는 베르누이척일 수도 있고 디스크와 같은 물체의 둘레와 접촉하여 디스크와 같은 물체를 구동하는 로울러일 수도 있다.
통상적으로, 액체 분출 수단은 파이프 액체 압력 수단(즉, 펌프 또는 높은 위치에 위치하는 컨테이너)과 적어도 하나의 구멍을 갖는 적어도 하나의 분출 노즐을 포함한다. 분출 노즐은 디스크와 같은 물체의 표면을 대향하고 있다. 액체 제거 공정에서 하나의 단일 구멍을 갖는 오직 하나의 노즐이 사용되는 것이 바람직하고, 노즐은 액체가 표면에 수직으로 분출되도록 표면을 향하여 대향되어 있다. 부드러운 형상의 구멍(즉, 원형 또는 타원형 구멍)은 액체가 튀기지 않고 디스크와 같은 물체에 분출되도록 선택하는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 가스 분출 수단의 가스 유량을 별개로 제어하기 위한 수단은 한 실시예에서 컨트롤러(즉, 컴퓨터)에 의해 스위칭되는 솔레노이드 밸브이다. 이러한 컨트롤러는 액체 및 가스 분출 수단이 어떤 순간에 있나 하는 정보를 가지며, 이에 의해 언제 제 2 가스 분출 수단이 스위치 온되고 언제 액체 분출 수단이 일정 위치를 통과 하나를 결정한다. 다른 하나의 실시예에서, 별개로 제어하기 위한 수단은 가스 유량을 증가 및 감소시키게 할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 디스크와 같은 물체를 가로질러 액체 분출 수단과 제 2 가스 분출 수단을 이동시키기 위한 이동 수단은 제 2 가스 분출 수단이 액체 분출 수단을 뒤따르도록 구성된다. 이는 제 2 가스 분출 수단과 액체 분출 수단 모두를 같은 노즐 조립체에 장착하거나 다른 미디어 아암에 장착하여 이루어질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제 1 가스 분출 수단은 회전 이동 중심에 고정될 수 있고 이에 의해 제 1 가스 분출 수단은 액체 분출 수단을 따르지 않는다.
또 다른 하나의 실시예에 있어서, 이동 수단은 제 1 가스 분출 수단이 액체 분출 수단을 따르도록 디스크와 같은 물체를 가로질러 제 1 분출 수단을 이동시키기 위한 수단을 더 구비한다. 이 경우에 있어서, 3개의 모든 가스 분출 수단은 다른 아암 상에 장착되거나 같은 노즐 조립체에 종속될 수도 있다.
제 1 및 제 2 가스 분출 수단의 구멍의 단면적의 합계는 1 : 1.1 내지 1 : 20의 비를 가진다. 바람직한 비율은 1 : 2 내지 1 : 10이다.
제 1 가스 분출 수단의 또 다른 하나의 실시예는 20 mm2 이하의 단면적의 합계를 가지며 이는 제 1 가스가 작은 면적과 충격하게 하는 결과가 된다.
제 2 가스 분출 수단은 5 mm2 의 단면적의 합계를 가지며 이는 제 2 가스가 많은 면적을 커버하는 결과가 된다.
상기 제 2 가스 분출 수단은 슬릿 형상의 노즐을 가지며 상기 슬릿은 회전 운동 반경에 대하여 실제적으로 수직으로 배치되어 제 2 가스 분출 수단이 가스 커튼을 분출한다. 이 경우에 있어서, "실제적으로 수직"이라는 용어는 85도 내지 95도의 범위를 의미한다. 이러한 구성은 이동이 회전 운동의 중심을 통하여 통과하고 슬릿 형상 노즐은 직선 운동에 대하여 실제적으로 수직으로 장착될 때, 제 1 가스 분출 수단의 직선 운동에 의해 달성된다. 슬릿 형상 노즐이 선회 아암 상에 장착된다면, 노즐의 반동 운동이 회전 운동의 반경에 실제적으로 수직인 위치 내에 슬릿 형상 노즐을 지지하도록 이루어진다.
슬릿 형상 노즐에 대한 다른 대안으로서, 제 2 가스 분출 수단은 실제적으로 직선으로 배치된 노즐 어레이를 구비할 수도 있다. 상기 직선은 제 2 가스 분출 수단의 이동 방향에 실제적으로 수직이고, 이에 따라 노즐이 가스 커튼을 분출한다.
더욱이, 제 2 가스 분출 수단과 액체 분출 수단은 제 2 가스 분출 수단과 액체 분출 수단 사이에서 거리(d2)를 가지고 서로 고정될 수도 있다.
제 1 가스 분출 수단, 제 2 가스 분출 수단, 액체 분출 수단의 정렬은 제 1 가스 분출 수단과 액체 분출 수단 사이의 거리(d1)를 가지고 서로 고정된다.
거리(d2)와 거리(d1)의 차(d2-d1)는 -1 cm 내지 +1 cm 의 범위이어야 한다
본 발명의 제 2 양태는:
○ 디스크와 같은 물체의 주표면에 수직인 축에 대하여 디스크와 같은 물체를 회전시키는 단계와;
○ 액체가 공급 포트로부터 공급되어 디스크와 같은 물체의 에지를 향하여 기판을 가로질러 이동하도록, 디스크와 같은 물체가 회전될 때, 액체를 공급하는 단계와;
○ 영역의 중심은 회전 운동의 중심까지의 거리가 20 mm이하의 거리이고, 제 1 가스가 공급되는 영역은 제 1 가스가 공급될 때, 액체층으로 커버되고 이에 의해 액체층은 별개의 영역에서 개방되고, 제 1 가스 공급 포트를 통하여 디스크와 같은 물체의 영역으로 유동하도록 제 1 가스를 공급하는 단계와;
○ 제 2 가스 유동이 기판의 에지를 향하여 기판을 가로질러 이동되는 제 2 가스 공급 포트로부터 공급되고, 중심에 대한 제 2 가스 공급 포트의 거리는 제 2 가스가 유동하고 액체가 공급되는 동안에 중심에 대한 액체 공급 포트의 거리보다 작으며, 디스크와 같은 물체가 회전될 때, 제 2 가스 공급 포트를 통하여 디스크와 같은 물체에 제 2 가스 유동을 공급하는 단계를 포함하는 디스크와 같은 물체의 표면으로부터 액체를 제거하는 방법이다.
예를 들면, 제 2 가스 유동은 제 1 가스 유동이 개시된 후에 개시되거나 제 2 가스 유동은 제 1 가스 유동이 개시된 후가 아니고 제 2 가스 유동이 제 1 가스 유동이 개시된 후에 증가된다. 이는 제 2 가스 유동은 0.2 l/min의 매우 낮은 유량이 될 수도 있고 중심으로부터의 거리, 즉 40 mm 에서 6 l/min로 증가된다.
바람직한 방법에 있어서, 제 2 가스 유동은 제 2 가스 공급 포트의 외측 에지가 회전 중심에서 중심까지의 거리가 적어도 20 mm 거리에 있다.
제 1 가스 유동의 가스 속도는 제 2 가스 유동의 가스 속도의 적어도 두 배인 것이 바람직하다.
제 1 가스 유동의 가스 용적 유량은 제 2 가스 유동의 절반 이상이어서는 안 된다.
제 1 가스 유동의 가스 속도(V1)는 최소 3 m/s가 바람직하다. 제 2 가스 유동의 가스 속도(V2)는 최대 5 m/s이다.
다른 실시예에 있어서, 회전 속도는 액체 분출 수단이 에지 쪽을 향하여 이동될 때, 감소된다. 그러나, 회전 속도가 에지를 향하여 증가하면 바람직하다.
바람직한 방법에 있어서, 액체 분출 수단이 에지를 향해 이동하는 이동 속도는 액체 분출 수단이 에지 쪽으로 이동할 때, 감소한다.
액체 제거 효율을 더욱 개선하기 위하여, 제거하는 액체의 표면 장력을 감소시키는 물질이 제거되는 액체를 통하거나 적어도 제 2 가스의 유동을 통하거나 제거되는 액체와 제 2 가스 유동을 통하여 적용할 수 있다.
이러한 물질을 표면 활성화 물질이라 부른다. 그러나, 본원에 정의된바 대로, 표면 활성화 물질은 물의 표면 에너지(표면 장력)를 낮출 수 있는 물질이면 된다. 이는 비누와 같이 장력을 가지거나 표면 활성제일 필요는 없다. 이는 분자를 포함하여야 하고 이는 극성 및 무극성(아폴라), 즉 모든 종류의 알코올을 의미한다.
본 발명의 이점 및 다른 상세는 도면과 상세한 설명을 읽으면 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서의 노즐 구성을 도시한 개략적인 하부도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 노즐 구성을 도시한 개략적인 하부도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 노즐 구성을 도시한 개략적인 하부도이다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 노즐 구성을 도시한 개략적인 하부도이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 노즐이 반도체 웨이퍼(웨이퍼)의 중심 내에 있는 액체를 제거하기 전을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 제 1 가스 분출 수단의 노즐이 반도체 웨이퍼(웨이퍼)의 중심 내에 있는 액체를 제거하기 시작하기 할 때를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 제 1 가스 분출 수단의 노즐이 반도체 웨이퍼(웨이퍼)의 중심 내에 있는 액체를 제거하기 시작한 후와 제 2 가스 분출 수단에 의해 지지된 것을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예의 제 1 가스 분출 수단의 노즐이 반도체 웨이퍼(웨이퍼)의 중심 내에 있는 액체를 제거하기 시작한 후와 제 2 가스 분출 수단에 의해 지지된 것을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 10은 웨이퍼 위에서의 노즐의 위치에 대하여와 웨이퍼 상에서의 액체, 제 1 가스 및 제 2 가스를 공급하는 시간에 대하여 본 발명의 제 1 실시예의 방법을 시각화한 도면이다.
도 11은 웨이퍼 위에서의 노즐의 위치에 대하여 본 발명의 제 2 실시예의 방법을 시각화한 도면이다.
도 1은 디스크와 같은 물체(W)의 표면으로부터 액체를 제거하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액체 제거 장치(1)를 도시한다. 액체 제거 장치는 디스크와 같은 물체(W)를 지지하기 위한 스핀척(2)과 아암(3)을 포함하고 노즐 조립체(4)가 장착되어 있다. 이 경우에 있어서, 디스크와 같은 물체는 반도체 웨이퍼(웨이퍼)이다. 스핀척(2)은 회전(화살표(R)로 표시) 된다. 노즐 조립체(4)는 구멍을 가진 밑으로 향해 있는 복수개의 노즐을 포함한다. 다른 유체들이 웨이퍼의 상방 대향 표면을 향하여 노즐을 통하여 배출된다. 아암(3)과 노즐 조립체는 웨이퍼의 표면을 가로질러 노즐 조립체(4)를 이동시키기 위한 이동 기구(도시 안됨)에 연결된다. 아암(3)은 직선(즉, 화살표(X)로 도시한 바와 같이 반경 방향을 가로질러)을 따라 이동하거나 선회 운동을 따라 이동한다. 노즐 조립체가 웨이퍼를 가로질러 이동하는 동안에, 단지 일정한 거리(a1)는 노즐 조립체와 웨이퍼 표면 사이에서 유지된다. 이러한 거리는 처리 변수(즉, 유체 유량, 척 스피드)에 따라 최적화되며 1 mm 내지 5 cm, 바람직하게는 3 mm 내지 2 cm 사이에서 선택된다. 노즐 조립체의 거리는 웨이퍼와 가장 가까운 노즐 구멍의 거리로서 규정된다.
도 2, 도 3 및 도 4는 이러한 노즐 조립체의 세 개의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 하부도이다.
도 2는 액체 제거 공정 중에 습윤 액체를 공급하기 위한 습윤 노즐(10)과, 폐쇄된 액체층(웨이퍼의 전체 표면이 액체로 덮여 있을 때)에 가스를 취입하여 습윤 액체의 액체층을 개방하기 위하여 제 1 가스를 유동시키기 위한 개방 노즐(8)과 가스 분위기를 제공하기 위하여 제 2 가스를 유동시키기 위한 두 개의 커튼 노즐(6)을 가진 노즐 조립체의 제 1 실시예를 도시한다.
선택적으로, 노즐 조립체(4)는 액체 제거 공정이 개시되기 전에 웨이퍼에 헹굼 액체(즉, 탈수)를 분사하기 위한 헹굼 노즐(12)을 더 포함할 수도 있다. 이는 별개의 중간 아암이 필요 없다는 이점이 있다.
개방 노즐(8)의 구멍의 단면적은 커튼 노즐(6)의 구멍들의 단면적의 합보다 작다. 도시된 예에 있어서, 개방 노즐 구멍의 단면적은 8 mm2이고(지름은 3.2 mm), 커튼 노즐의 두 개의 구멍의 단면적의 합은 32 mm2이다(2 x 2 mm x 8 mm).
제 1 가스의 가스 유량(개방 노즐(8)을 통한 f1)과 제 2 가스(커튼 노즐(10)을 통한 f2)의 가스 유량이 동일(즉, f1 = f2 = 6 l/min)하게 선택된다면, 개방 노즐을 통하여 분출되는 가스의 속도(v1)는 커튼 노즐을 통하여 분출되는 가스의 가스 속도(v2)보다 4배 이상 높다. 그러므로, 개방 노즐을 통하여 액체층을 향하는 임펄스는 커튼 노즐에 의해 발생되는 펄스의 4배 이상 높다.
거리(d1)는 개방 노즐 구멍(8)과 습윤 노즐 구멍(10) 사이의 거리를 말한다.
거리(d2)는 커튼 노즐 구멍(6)과 습윤 노즐 구멍(10) 사이의 거리를 말한다. 여기에서 거리(d2)는 직선(L6)과 습윤 노즐(10)의 윤곽 사이의 거리로 규정된다. 직선(L6)은 커튼 노즐의 구멍을 연결한다. 직선(L6)은 습윤 노즐(10)과 대향하고 있는 구멍의 윤곽의 일부와 접촉한다. 도시된 실시예에 있어서, 직선(L6)은 이동 방향에 수직이고, 거리(d1)는 거리(d2)보다 작다(d2 - d1) = 4 mm).
두 개의 노즐(즉, d1, d2) 사이의 거리는 이들 두 개의 노즐의 중심 사이의 거리라고 이해하면 되지 않는다.
상기 제 2 가스 분출 수단은 두 개의 슬릿 형상 노즐을 포함하고, 각 슬릿은 제 2 가스 분출 수단이 가스 커튼을 분출하도록 85도 내지 95도(도 9 참조) 범위의 각도로 회전 운동 반경에 실제적으로 배치되어 있다.
도 3에 도시된 노즐 조립체의 제 2 실시예는 제 1 실시예(도 2)에 기초를 하고 있으나 커튼 노즐(직선 L6)과 개방 노즐의 노즐 구멍은 습윤 노즐 구멍(d1 = d2)과 같은 거리를 가진다.
도 4에 도시된 노즐 조립체의 제 3 실시예는 제 1 실시예(도 2)에 기초를 하고 있으나 커튼 노즐(직선 L6)의 노즐 구멍은 개방 노즐보다 가까운 거리를 가진다(d1 > d2; d2 - d1 = 4 mm).
도 5에 도시된 노즐 조립체의 제 4 실시예는 제 2 실시예(도 3)에 기초를 두고 있으나 헹굼 노즐은 별개의 아암에 장착되어 있다. 비록 이것이 기계적으로 더 복잡한 솔루션을 주지만 이는 헹굼 노즐이 웨이퍼 위의 공간으로부터 제거될 수 있는 이점을 주며 이에 의해 헹굼 노즐은 액체 제거 공정에 방해를 하지 않는다.
d2가 d1만큼 크다면 거리(d1)는 0.5 cm 내지 3 cm 범위이어야 한다. d1이 d2만큼 크다면 거리(d2)는 0.5 cm 내지 3 cm 범위이어야 한다.
노즐 조립체의 제 1 실시예에 기초하여, 액체 제거 공정을 도 2, 도 6, 도 7, 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 여기에서 300 mm 직경의 웨이퍼가 건조될 것이다.
세척 공정 이후에, 헹굼 노즐이 웨이퍼 표면을 가로질러 스캔하면서 헹굼액이 헹굼 노즐(12)(10)(l0 l/min 속도로)을 통하여 웨이퍼 표면에 적용된다. 헹굼액은 중심(Z)(도 6)에서 정지하고 웨이퍼 표면은 전체적으로 습윤을 유지한다. 노즐 조립체(4)의 이러한 위치에서 습윤 노즐(10)의 중심은 위치(A)에 있다. 위치(A)는 노즐 조립체(4)의 이동 방향을 기준으로 하여 중심(Z)으로부터 20 mm 이전이다. 차후로, 습윤 노즐(10)의 중심(P)이 기준 위치로서 이용된다. 위치(A)에서, 습윤액(즉, DI-수)은 0.4 l/min의 양으로 습윤 노즐(10)을 통하여 적용된다. 4 mm2 의 단면적은 습윤액의 속도가 2.5 m/s가 되는 결과가 된다. 헹굼액은 위치(A)(도 6참조)에서 습윤액이 온될 때, 스위치 오프된다. 노즐 조립체는, 개방 노즐(8)은 개방 노즐이 중심(Z)을 통과 한 후, 중심(Z)에 가깝게 되는 경우에 어떤 위치에 유지되도록 약 5 mm/s의 속도로 웨이퍼를 가로질러 회전 운동(R)의 중심(Z)을 지나 이동된다. 제 1 가스 유동은 개방 노즐(8)이 중심(Z)에 도달하기 전에 스위치 온되나 습윤 노즐(10)이 중심(Z)을 통과한 후에 액체층(L)은 중심 부근에 개방되기 시작한다(도 7 참조). 개방 노즐을 통하여 분출되는 가스 유량(f1)은 6 l/min(100 cm3/s)이다. 액체층의 개구를 더욱 유지하기 위하여, f1은 5s(즉, 10 l/min)(도 11에 도시)의 개시 국면보다 약간 높게 선택할 수 있다.
노즐 조립체(4)는 웨이퍼 에지를 향하여 더욱 이동된다. 습윤액의 액체 유량과 제 1 가스 유량은 일정하게 유지되고 이에 의해 부드러운 액체/가스 경계층이 형성되고, 이는 노즐 조립체의 이동과 함께 웨이퍼 에지를 향하여 서서히 이동된다. 습윤 노즐(P)의 중심이 회전 중심(Z)과 50 mm의 거리를 가질 때(위치(C), 도 8 참조), 커튼 노즐(6)은 경계층의 넓은 영역에 가스가 공급되도록 스위치 온된다. 선택적으로, 개방 노즐의 가스 유량은 정지되거나 낮아질 수 있다. 낮아질 때, 가스 유량이 낮아지게 되며, 이는 제 2 가스 유량의 가스 유량의 4배가 된다. 따라서, 제 1 가스 유량의 가스 속도는 제 2 가스 유량의 가스 속도와 매치되게 된다. 습윤 노즐이 위치(D)에 도달할 때, 이는 중심(Z)으로부터 140 mm이며, 습윤액은 스위치 오프된다(개방 노즐은 중심으로부터 130 mm 되는 거리에 있는다). 습윤 노즐이 위치(E)에 도달할 때, 이는 중심(Z)으로부터 160 mm의 거리에 있는, 두 가스의 유량은 스위치 오프된다(개방 노즐은 중심으로부터 웨이퍼 에지까지 150 mm의 거리에 있다).
부드러운 경계층의 형성을 더욱 유지하기 위하여, 표면 에너지 영향 매체(즉, 2-프로파놀)가 하나의 가스 유동(또는 두 가스 유동)을 통하거나 습윤액 또는 가스와 습윤액을 통하여 시스템 내로 넣을 수 있다.
표 1 및 표 2는 상기한 공정을 요약한 것이며 도 10에 도시되어 있다.
[표 1]
위치(P) 작용 중심까지의 거리
PZ = r
A 습윤액 스위치 온 -20 mm T0 0 s
B 가스 1 스위치 온 5 mm T1 5 s
C 가스 2 스위치 온 50 mm T2 14 s
D 습윤액 스위치 오프 140 mm T3 32 s
E 가스 1 및 2 스위치 오프 160 mm T4 36 s
[표 2]
회전속도(W) 300 - 600 rpm
습윤액 유량 0.4 l/min
노즐 조립체의 이동속도(m) 5 mm/s
개방노즐의 단면적(3.2 mm
직경의 구멍)		 8 mm2 = 0.08 cm2
가스유량(f1) 6 l/min(100 cm3/s)
가스속도(v1) 12.5 m/s
커튼 노즐들의 단면적 합계( 2 x 8 mm
x 2 mm)		 32 mm2 = 0.32 cm2
가스 유량(f2) 6 l/min(100 cm3/s)
가스 속도(v2) 3.13 m/s
액체 제거 공정을 더 유지하기 위하여, 습윤액의 충격점에서의 원주 속도도가 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 중심으로부터, 위치(C)(위의 예에서 ZC는 50 mm 이다) 도달할 때까지, 회전 속도는 항상 300 rpm을 유지한다. 그래서, 습윤액의 충격점(P)에서의 원주 속도(vc(r))는 0 m/s로부터 2.36 m/s로 증가한다. 그런 후에, 회전 속도는 다음 방정식으로 표현되는 습윤노즐(10)의 중심의 위치(P)의 거리(r)에 따라 조정되어야만 한다.
w(r) = w1 x r1/r
여기에서,
w1은 기본 회전 속도이고,
r1은 원주 속도가 일정하게 유지되는 충격점에서 회전 중심까지의 거리이다.
이것은 습윤 노즐이 회전 중심으로부터 100 mm의 거리를 가질 때, 회전 속도는 150 rpm이고, 에지(r = 150 mm)에서는 회전 속도가 100 rpm이다.
이동속도(m)는 제일 멀리 있는 노즐이 외측으로 감속되어 이동되는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들면, 중심으로부터 위치(C)까지의 이동 속도가 12 mm/s이고 그후 낮아진다. r = 100 mm에서 m = 6 mm/s이어야만 하고 r = 150 mm일 때 m = 4 mm/s이다.
- 1 cm < d2 - d1 < + 1 cm 바람직하기로는 d1 - d2 = 0
도 9는 제 1 가스 분출 수단의 노즐이 반도체 웨이퍼(웨이퍼)의 중심에서 액체를 제거하기 시작 후의 본 발명의 실시예의 개략적인 평면도이며 웨이퍼는 제 2 가스 분출 수단에 의해 유지된다. 회전 중심에서 점선으로 도시된 노즐 조립체는 노즐 조립체의 이동(화살표(x)로 도시)이 시작된 곳을 나타낸다.
상기한 실시예에 있어서, 표면 활성 물질은 캐리어 가스로서 질소 내에서 2-프로파놀이 1500 ppm의 농도로 제 2 가스 유동에 부가된다.
다르게는, 표면 활성 물질(2-프로파놀)은 중량당 20%의 농도로 습윤액(DI-수)에 부가된다. 이 경우에 있어서, 노즐 조립체의 이동 속도(m)는 2 mm/s로 선택된다.
다른 실시예에서, 웨이퍼는 스핀척에서 뒤집혀 지지되어 있는 데, 이는 액체와 가스가 웨이퍼의 아래로부터 공급된다는 의미이다. 다르게는, 웨이퍼의 양측은 US 6,536, 454 B2에 개시된 바와 같이 스핀척으로 같은 방법을 이용하여 동시에 건조 시킬 수도 있다.

Claims (21)

  1. 하나의 단일 디스크와 같은 물체를 지지하고 회전시키기 위한 스핀척과,
    상기 디스크와 같은 물체에 액체를 분출하기 위한 액체 분출 수단과,
    상기 디스크와 같은 물체에 가스를 취입하기 위한 구멍을 가진 적어도 하나의 노즐을 포함한 제 1 가스 분출 수단과,
    상기 디스크와 같은 물체에 가스를 취입하기 위한 구멍을 가진 적어도 하나의 노즐을 포함한 제 2 가스 분출 수단과,
    상기 제 2 가스 분출 수단과 상기 액체 분출 수단이 에지 영역쪽으로 이동하도록 디스크와 같은 물체를 가로질러 상기 액체 분출 수단과 제 2 가스 분출 수단을 이동시키기 위한 이동 수단과,
    상기 제 2 가스 분출 수단과 별개의 상기 제 1 가스 분출 수단을 통하여 분출되는 가스 유동을 제어하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 제 1 가스 분출 수단의 구멍의 단면적의 합은 제 2 가스 분출 수단의 구멍의 단면적의 합보다 작고,
    상기 제 1 및 제 2 가스 분출 수단의 구멍의 단면적의 합이 1 : 2 내지 1 : 10 의 비율을 갖는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 액체 분출 수단과 제 2 가스 분출 수단이 디스크와 같은 물체를 가로질러 이동시키기 위한 이동 수단은, 상기 제 2 가스 분출 수단이 상기 액체 분출 수단을 뒤따르도록 구성된, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동 수단은 상기 제 1 가스 분출 수단이 상기 액체 분출 수단을 뒤따르도록, 상기 제 1 분출 수단이 디스크와 같은 물체를 가로질러 이동시키기 위한 수단을 더 구비한, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 가스 분출 수단은 단면적의 합이 20 mm2이하인, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 가스 분출 수단은 단면적의 합이 5 mm2이상인, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 가스 분출 수단은 슬릿 형상 노즐을 포함하고, 상기 슬릿 형상 노즐은 회전 운동 반경에 85도 내지 95도의 범위로 수직으로 배치되어 있고, 이에 의해 상기 제 2 가스 분출 수단은 가스 커튼으로 분출하는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 가스 분출 수단은 직선으로 배치된 일련의 노즐을 포함하고, 상기 직선은 상기 제 2 가스 분출 수단의 이동 방향에 대하여 85도 내지 95도의 범위로 수직이며, 이에 의해 노즐이 가스 커튼을 분출하는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 분출 수단과 상기 액체 분출 수단은 상기 제 2 가스 분출 수단과 액체 분출 수단 사이에서 거리(d2)를 가지고 서로 고정되어 있는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 가스 분출 수단, 상기 제 2 가스 분출 수단, 상기 액체 분출 수단은 상기 제 1 가스 분출 수단과 상기 액체 분출 수단 사이에서 거리(d1)를 가지고 서로 고정된, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 거리(d2)와 거리(d1)의 차이(d2-d1)는 -1cm과 +1cm 사이인, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 유체 처리 장치.
  11. 디스크와 같은 물체의 주표면에 수직인 축에 대하여 디스크와 같은 물체를 회전시키는 단계와;
    상기 디스크와 같은 물체가 회전할 때, 액체를 공급하는 단계와; 상기 액체는 디스크와 같은 물체의 에지를 향하여 상기 디스크와 같은 물체를 가로질러 이동되는 공급 포트로부터 공급되고,
    디스크와 같은 물체의 영역에 제 1 가스 공급 포트를 통하여 제 1 가스 유동을 공급하는 단계와; 상기 영역의 중심은 상기 디스크와 같은 물체의 회전 운동의 중심으로부터 20mm이하의 거리를 가지며, 상기 제 1 가스 유동이 공급되는 상기 영역은 상기 제 1 가스 유동이 공급되기 전에 액체층으로 덮여 있고, 상기 제 1 가스 유동이 공급될 때 상기 영역의 상기 액체층이 개방되고,
    디스크와 같은 물체가 회전될 때, 디스크와 같은 물체 위에 제 2 가스 공급 포트를 통하여 제 2 가스 유동을 공급하는 단계를 포함하고; 상기 제 2 가스 유동은 상기 제 2 가스 공급 포트로부터 공급되고, 제 2 가스 공급 포트는 상기 디스크와 같은 물체의 에지를 향하여 상기 디스크와 같은 물체를 가로질러 이동되고, 상기 제 2 가스 공급 포트에서 상기 회전 운동의 중심까지의 거리는 상기 제 2 가스 유동과 액체가 공급되는 동안에 상기 액체 공급 포트에서 상기 회전 운동의 중심까지의 거리보다 작고, 상기 제 1 가스 유동은 상기 제 2 가스 유동의 가스 속도보다 큰 속도를 가지는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 2 가스 유동의 공급은 상기 제 1 가스 유동이 개시된 후에 개시되는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 2 가스 유동은, 상기 제 2 가스 공급 포트의 외측 에지가 회전 운동 중심에서 적어도 20 mm의 거리를 가질 때, 개시되는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 가스 유동의 적어도 하나의 가스 속도는 상기 제 2 가스 유동의 가스 속도의 적어도 2배인, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 가스 유동의 가스 유량은 상기 제 2 가스 유동의 가스 유량의 절반 이하인, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 1 가스 유동의 가스 속도(v1)는 최소 3 m/s인, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 2 가스 유동의 가스 속도(v2)는 최대 5 m/s인, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 회전 속도는 상기 액체 분출 수단이 에지 쪽으로 이동할 때, 감소하는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  19. 청구항 11에 있어서,
    상기 액체 분출 수단이 상기 에지 쪽으로 이동할 때, 상기 액체 분출 수단이 에지 쪽을 향하여 이동할 때의 이동 속도는 감소하는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    습윤 액체의 표면 장력을 감소시키는 물질을, 습윤 액체에 주입 또는 적어도 제 2 가스 유동을 통하여 주입 또는 습윤 액체와 상기 적어도 제 2 가스 유동 모두에 주입하는, 디스크와 같은 물체의 표면에서 액체를 제거하는 방법.
  21. 삭제
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