KR102317139B1 - 기판 세정 장치 - Google Patents

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KR102317139B1
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Abstract

본 발명에 따른 기판 세정 장치는 스핀 척에 결합되어 기판을 지지하는 기판 지지부, 스핀 척을 회전시키는 스핀들, 스핀들에 의해 스핀 척과 함께 회전하는 기판의 상부에 배치되어 있으며 기판의 상면을 향하는 하방 토출구가 형성되어 있는 상부 노즐, 스핀 척과 스핀들에 형성된 중공에 설치된 하부노즐 바디, 하부노즐 바디의 중앙 영역에 형성되어 있으며 기판의 하면을 향하는 제1 상방 토출구가 형성되어 있는 제1 하부 노즐, 제1 하부 노즐과 이격되도록 하부노즐 바디에 형성되어 있으며 기판의 하면을 향하는 제2 상방 토출구가 형성되어 있는 제2 하부 노즐 및 제1 하부 노즐 및 2 하부 노즐과 이격되도록 하부노즐 바디에 형성되어 있으며 스핀 척의 상면과 평행한 측방 토출구가 형성되어 있는 제3 하부 노즐을 포함한다.

Description

기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 세정 공정을 구성하는 SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성되어 스핀 척의 상면 등에 잔류하는 오염물 파우더(powder)를 제거하여 세정 공정의 품질을 향상시킬 수 있는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
반도체 공정 중에 기판의 표면에 발생하는 오염물은 파티클, 유기물, 금속 오염물, 자연 산화막 등이 있으며, 이런 다양한 오염물들을 제거하기 위해서 각각의 오염물들을 효과적으로 제거하기 위한 여러 가지 세정액을 혼합하여 기판을 처리하는 습식 세정 기술이 알려져 있다.
이러한 종래의 습식 세정 기술은 제거 대상인 오염물의 특성에 맞게 산성, 염기성을 띠는 여러 세정액을 이용하여 기판을 처리하기 때문에, 세정액들 간의 화학반응에 의해 반응물이 생성되어 스핀 척의 상면 등에 파우더(powder)의 형태로 잔류하여 기판 및 기판 내부 구성물을 오염시키는 문제점이 있다.
이러한 종래 기술의 문제점을 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따라 수행되는 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정 공정을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 상부 노즐(40)을 통하여 산성의 SPM 세정 유체가 기판(W)의 상면으로 분사되어 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정이 수행된다. 예를 들어, SPM 세정 유체는 산성을 띠는 H2SO4:H2O2:H2O일 수 있다.
도 2는 종래 기술에 따라 수행되는 SC-1(Standard Clean-1) 세정 공정을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상부 노즐(40)을 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 기판(W)의 상면으로 공급되고, 이와 동시에, 제1 하부 노즐(60)을 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 기판(W)의 하면으로 공급되어 SC-1(Standard Clean-1) 세정이 수행된다. 예를 들어, SC-1 세정 유체는 염기성을 띠는 NH4OH:H2O2:H2O일 수 있다.
도 2에 개시된 바와 같이, SC-1 세정이 수행된 이후에는, SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성된 반응 생성물이 오염물 파우더의 형태로 스핀 척(10)의 상면 등에 잔류할 수 있으며, 스핀 척(10)의 상면 등에 잔류하는 오염물 파우더는 후속 공정에서 기판(W)의 표면을 오염시키는 요소로 작용하기 때문에 반드시 제거되어야 한다.
종래 기술에 따르면, 이러한 오염물 파우더 제거 과정이 없기 때문에, 후술하는 린스(rinse) 공정, 건조(dry) 공정이 수행된 이후에도 잔류하여 반도체 공정의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
도 3은 종래 기술에 따라 수행되는 린스(rinse) 공정을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 상부 노즐(40)을 통하여 린스(rinse) 유체가 기판(W)의 상면으로 공급되고, 이와 동시에, 제1 하부 노즐(60)을 통하여 린스(rinse) 유체가 기판(W)의 하면으로 공급되어 린스 공정이 수행된다.
도 4는 종래 기술에 따라 수행되는 건조(dry) 공정을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상부 노즐(40) 및 제2 하부 노즐(70)을 통하여 건조 유체를 공급하여 기판(W)을 건조하는 과정이 수행된다.
도 3 및 도 4에도 개시된 바와 같이, 린스 및 건조 공정이 수행된 이후에도 오염물 파우더가 제거되지 않고 잔류하며, 이러한 오염물 파우더는 후속 공정에서 기판(W)에 유입되어 전체적인 공정 품질을 저하시키는 요인으로 작용한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0128122호(공개일자: 2010년 12월 07일, 명칭: 기판 세정 방법) 대한민국 등록특허공보 제10-0721207호(등록일자: 2007년 05월 16일, 명칭: 이온주입된 포토레지스트 제거방법)
본 발명의 기술적 과제는 반도체 세정 공정을 구성하는 SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성되어 스핀 척의 상면 등에 잔류하는 오염물 파우더(powder)를 제거하여 세정 공정의 품질을 향상시키는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판 세정 장치는 스핀 척, 상기 스핀 척에 결합되어 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 스핀 척에 결합되어 상기 스핀 척을 회전시키는 스핀들, 상기 스핀들에 의해 상기 스핀 척과 함께 회전하는 기판의 상부에 배치되어 있으며 상기 기판의 상면을 향하는 하방 토출구가 형성되어 있는 상부 노즐, 상기 스핀 척과 상기 스핀들에 형성된 중공에 설치된 하부노즐 바디, 상기 하부노즐 바디의 중앙 영역에 형성되어 있으며 상기 기판의 하면을 향하는 제1 상방 토출구가 형성되어 있는 제1 하부 노즐, 상기 제1 하부 노즐과 이격되도록 상기 하부노즐 바디에 형성되어 있으며 상기 기판의 하면을 향하는 제2 상방 토출구가 형성되어 있는 제2 하부 노즐 및 상기 제1 하부 노즐 및 상기 제2 하부 노즐과 이격되도록 상기 하부노즐 바디에 형성되어 있으며 상기 스핀 척의 상면과 평행한 측방 토출구가 형성되어 있는 제3 하부 노즐을 포함한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 산성의 SPM 세정 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되어 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정이 수행되고, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되고, 상기 제1 하부 노즐에 형성된 제1 상방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 상기 기판의 하면으로 공급되어 SC-1(Standard Clean-1) 세정이 수행되고, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 린스(rinse) 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되고, 상기 제1 하부 노즐에 형성된 제1 상방 토출구를 통하여 상기 린스 유체가 상기 기판의 하면으로 공급되고, 상기 제3 하부 노즐에 형성된 측방 토출구를 통하여 상기 린스 유체가 상기 스핀 척의 상면과 평행한 방향으로 공급되어, 상기 SC-1 세정이 수행된 이후에 상기 기판 및 상기 스핀 척의 상면에 잔류하는 오염물 파우더(powder)가 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 산성의 SPM 세정 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되어 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정이 수행되고, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되고, 상기 제1 하부 노즐에 형성된 제1 상방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 상기 기판의 하면으로 공급되어 SC-1(Standard Clean-1) 세정이 수행되고, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 린스(rinse) 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되고, 상기 제3 하부 노즐에 형성된 측방 토출구를 통하여 상기 린스 유체가 상기 스핀 척의 상면과 평행한 방향으로 공급되어 상기 SC-1 세정이 수행된 이후에 상기 기판 및 상기 스핀 척의 상면에 잔류하는 오염물 파우더(powder)가 제거되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 린스 유체는 탈이온수(deionized water, DIW)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 오염물 파우더는 상기 SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 상기 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성된 반응 생성물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 제3 하부 노즐에 형성된 측방 토출구를 통하여 상기 린스 유체를 공급하여 상기 스핀 척의 상면에 잔류하는 오염물 파우더를 제거한 이후, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구 및 상기 제2 하부 노즐에 형성된 제2 상방 토출구를 통하여 건조 유체를 공급하여 상기 기판을 건조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 세정 장치에 있어서, 상기 건조 유체는 질소 가스 또는 비활성 가스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 세정 공정을 구성하는 SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성되어 스핀 척의 상면 등에 잔류하는 오염물 파우더(powder)를 효과적으로 제거하여 세정 공정의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 수행되는 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정 공정을 나타낸 도면이고,
도 2는 종래 기술에 따라 수행되는 SC-1(Standard Clean-1) 세정 공정을 나타낸 도면이고,
도 3은 종래 기술에 따라 수행되는 린스(rinse) 공정을 나타낸 도면이고,
도 4는 종래 기술에 따라 수행되는 건조(dry) 공정을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 5에 개시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치의 주요부를 확대하여 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 하부노즐 바디에 형성된 제1 하부 노즐, 제2 하부 노즐, 제3 하부 노즐의 예시적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정 공정을 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, SC-1(Standard Clean-1) 세정 공정을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 린스(rinse) 공정을 나타낸 도면이고,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조(dry) 공정을 나타낸 도면이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 개시된 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치의 주요부를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 하부노즐 바디(50)에 형성된 제1 하부 노즐(60), 제2 하부 노즐(70), 제3 하부 노즐(80)의 예시적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치는 스핀 척(10), 기판 지지부(20), 스핀들(30), 상부 노즐(40), 하부노즐 바디(50), 제1 하부 노즐(60), 제2 하부 노즐(70) 및 제3 하부 노즐(80)을 포함한다.
스핀 척(10)은 기판(W)을 지지하는 기판 지지부(20)가 결합되는 구성요소이다. 이러한 스핀 척(10)은 후술하는 스핀들(30)과 결합되어 있으며, 도시하지 않은 구동 모터 등이 제공하는 회전력에 의해 스핀들(30)과 함께 고속회전한다.
기판 지지부(20)는 스핀 척(10)에 결합되어 있으며 공정의 대상이 되는 기판(W)을 지지한다.
예를 들어, 기판 지지부(20)는 지지 핀(21)과 그립 핀(22)을 포함하여 구성될 수 있다.
지지 핀(21)과 그립 핀(22)은 서로 쌍을 이루도록 구성되어, 스핀 척(10)의 상면의 가장자리 영역을 따라 원형으로 배열될 수 있으며, 지지 핀(21)과 그립 핀(22)의 쌍의 갯수는 3개, 4개, 5개 또는 그 이상일 수 있다.
지지 핀(21)은 기판(W)의 하면을 1차적으로 지지하는 기능을 수행한다.
그립 핀(22)은 지지 핀(21)이 기판(W)의 하면을 1차적으로 지지하는 상태에서 기판(W)의 측면을 가압하여 그립함으로써 기판(W)을 2차적으로 지지하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 그립 핀(22)의 상단면에는 그 중심점에서 외곽으로 이격된 지점에 그립 돌기가 구비될 수 있으며, 기판(W)의 하면이 지지 핀(21)에 의해 1차적으로 지지된 상태에서 그립 핀(22)이 도시하지 않은 구동 모터 등이 제공하는 회전력에 의해 정해진 특정 각도 만큼 회전함으로써, 그립 돌기가 기판(W)의 측면을 그립하여 지지하도록 구성될 수 있다.
기판(W)은 기판 지지부(20)에 의해 안정적으로 지지되기 때문에, 스핀들(30)과 결합된 스핀 척(10)의 고속 회전에 불구하고 이탈되지 않은 상태에서, 후술하는 세공 공정이 진행된다.
스핀들(30)은 스핀 척(10)에 결합되어 있으며, 도시하지 않은 구동 모터 등이 제공하는 회전력에 의해 회전함으로써, 스핀 척(10) 및 스핀 척(10)에 결합된 기판 지지부(20)에 의해 지지되는 기판(W)을 고속 회전시키는 기능을 수행한다.
상부 노즐(40)은 스핀들(30)에 의해 스핀 척(10)과 함께 회전하는 기판(W)의 상부에 배치되어 있으며 기판(W)의 상면을 향하는 하방 토출구가 형성되어 있다. 상부 노즐(40)에 형성되어 있는 하방 토출구를 통하여 SPM 세정 유체, SC-1 세정 유체, 린스 유체, 건조 유체가 분사된다. 예를 들어, 상부 노즐(40)에 형성되는 하방 토출구는 유체의 종류에 대응하는 갯수를 가지거나 하나의 단일 토출구로 구성될 수 있다. 즉, 상부 노즐(40)에는 SPM 세정 유체, SC-1 세정 유체, 린스 유체, 건조 유체가 분사하는 토출구들이 각각 형성되거나, 분사 시점 제어를 통하여 이들 유체들을 하나의 토출구를 통하여 분사하도록 구성될 수도 있다.
하부노즐 바디(50)는 스핀 척(10)과 스핀들(30)에 형성된 중공에 설치되어 스핀 척(10)과 스핀들(30)의 고속 회전에 영향을 받지않고 설치 상태를 유지하며, 하부노즐 바디(50)에는 제1 하부 노즐(60), 제2 하부 노즐(70), 제3 하부 노즐(80)이 형성되어 있다.
제1 하부 노즐(60)은 하부노즐 바디(50)의 중앙 영역에 형성되어 있으며 기판(W)의 하면을 향하는 제1 상방 토출구(62)가 형성되어 있다. 제1 하부 노즐(60)에 형성되어 있는 제1 상방 토출구(62)를 통하여 SC-1 세정 유체 및 린스 유체가 서로 다른 시점에 분사된다.
제2 하부 노즐(70)은 제1 하부 노즐(60)과 이격되도록 하부노즐 바디(50)에 형성되어 있으며 기판(W)의 하면을 향하는 제2 상방 토출구(72)가 형성되어 있다. 제2 하부 노즐(70)에 형성되어 있는 제2 상방 토출구(72)를 통하여 건조 유체가 분사된다.
제3 하부 노즐(80)은 제1 하부 노즐(60) 및 제2 하부 노즐(70)과 이격되도록 하부노즐 바디(50)에 형성되어 있으며, 제3 하부 노즐(80)의 종단에는 스핀 척(10)의 상면 및 기판(W)의 하면과 평행한 측방 토출구(82)가 형성되어 있다.
예를 들어, 1) 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구를 통하여 산성의 SPM 세정 유체가 기판(W)의 상면으로 공급되어 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정이 수행되고, 2) 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 기판(W)의 상면으로 공급되고, 이와 동시에, 제1 하부 노즐(60)에 형성된 제1 상방 토출구(62)를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 기판(W)의 하면으로 공급되어 SC-1(Standard Clean-1) 세정이 수행되고, 3) 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구를 통하여 린스(rinse) 유체가 기판(W)의 상면으로 공급되고, 이와 동시에, 제1 하부 노즐(60)에 형성된 제1 상방 토출구(62)를 통하여 린스 유체가 기판(W)의 하면으로 공급되고, 제3 하부 노즐(80)에 형성된 측방 토출구(82)를 통하여 린스 유체가 스핀 척(10)의 상면 및 기판(W)의 하면과 평행한 방향으로 공급되어, SC-1 세정이 수행된 이후에 기판(W) 및 스핀 척(10)의 상면에 잔류하는 오염물 파우더(powder)가 제거되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 오염물 파우더는 SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성된 반응 생성물일 수 있다.
예를 들어, SPM 세정 유체와 SC-1 세정 유체는 공지의 물질일 수 있으며, 구체적인 예로, SPM 세정 유체는 H2SO4:H2O2:H2O이고, SC-1 세정 유체는 NH4OH:H2O2:H2O일 수 있다.
예를 들어, 제3 하부 노즐(80)에 형성된 측방 토출구(82)를 통하여 린스 유체를 공급하여 스핀 척(10)의 상면에 잔류하는 오염물 파우더를 제거한 이후, 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구 및 제2 하부 노즐(70)에 형성된 제2 상방 토출구(72)를 통하여 건조 유체를 공급하여 기판(W)을 건조하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 린스 유체는 탈이온수(deionized water, DIW)를 포함할 수 있고, 건조 유체는 질소 가스 또는 비활성 가스를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 8 내지 도 11을 추가로 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 세정 장치에 의해 수행되는 기판 세정 공정을 예시적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정 공정을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, SC-1(Standard Clean-1) 세정 공정을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 린스(rinse) 공정을 나타낸 도면이고,도 11은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 건조(dry) 공정을 나타낸 도면이다.
먼저 도 8을 참조하면, 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구를 통하여 산성의 SPM 세정 유체가 기판(W)의 상면으로 분사되어 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정이 수행된다. 예를 들어, SPM 세정 유체는 H2SO4:H2O2:H2O일 수 있으며, 이러한 SPM 세정 유체는 반도체 공정 중에 기판(W)의 표면에 잔류할 수 있는 오염물 중에서 무거운 유기물(heavy organic), 금속 등을 제거한다.
다음으로 도 9를 참조하면, 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 기판(W)의 상면으로 공급되고, 이와 동시에, 제1 하부 노즐(60)에 형성된 제1 상방 토출구(62)를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 기판(W)의 하면으로 공급되어 SC-1(Standard Clean-1) 세정이 수행된다. 예를 들어, SC-1 세정 유체는 NH4OH:H2O2:H2O일 수 있으며, 이러한 SC-1 세정 유체는 반도체 공정 중에 기판(W)의 표면에 잔류할 수 있는 오염물 중에서 유기물(organic), Ⅰ족 및 Ⅱ족 금속, 파티클(paticle)을 제거한다.
예를 들어, 도 8에 예시된 SPM 세정과 도 9에 예시된 SC-1 세정은 수행 시점을 달리하여 교번적으로 복수 회 수행될 수 있다.
한편, 도 9에 예시된 바와 같이, SC-1 세정이 수행된 이후에는, SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성된 반응 생성물이 오염물 파우더의 형태로 스핀 척(10)의 상면 등에 잔류할 수 있으며, 스핀 척(10)의 상면 등에 잔류하는 오염물 파우더는 후속 공정에서 기판(W)의 표면을 오염시키는 요소로 작용하기 때문에 반드시 제거되어야 한다. 그러나 앞서 종래기술의 문제점을 설명하는 과정에서 설명한 바 있지만, 종래 기술에 따르면, 이러한 오염물 파우더 제거 과정이 없기 때문에 반도체 공정의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이후 설명하는 린스공정에서 오염물 파우더를 완전하게 제거함으로써 반도체 공정의 품질이 크게 향상되며, 그 과정을 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 10을 참조하면, 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구를 통하여 린스(rinse) 유체가 기판(W)의 상면으로 공급되고, 이와 동시에, 제1 하부 노즐(60)에 형성된 제1 상방 토출구(62)를 통하여 린스 유체가 기판(W)의 하면으로 공급되고, 제3 하부 노즐(80)에 형성된 측방 토출구(82)를 통하여 린스 유체가 스핀 척(10)의 상면 및 기판(W)의 하면과 평행한 방향으로 공급되어, SC-1 세정이 수행된 이후에 기판(W) 및 스핀 척(10)의 상면에 잔류하는 오염물 파우더(powder)가 완전하게 제거된다.
다음으로 도 11을 참조하면, 도 10에 예시된 린스 공정, 즉, 제3 하부 노즐(80)에 형성된 측방 토출구(82)를 통하여 린스 유체를 공급하여 스핀 척(10)의 상면에 잔류하는 오염물 파우더를 제거한 이후, 상부 노즐(40)에 형성된 하방 토출구 및 제2 하부 노즐(70)에 형성된 제2 상방 토출구(72)를 통하여 건조 유체를 공급하여 기판(W)을 건조하는 과정이 수행된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 세정 공정을 구성하는 SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성되어 스핀 척의 상면 등에 잔류하는 오염물 파우더(powder)를 효과적으로 제거하여 세정 공정의 품질을 향상시킬 수 있다.
10: 스핀 척(spin chuck)
20: 기판 지지부
21: 지지 핀
22: 그립 핀(grip pin)
30: 스핀들(spindle)
40: 상부 노즐
50: 하부노즐 바디
60: 제1 하부 노즐
62: 제1 상방 토출구
70: 제2 하부 노즐
72: 제2 상방 토출구
80: 제3 하부 노즐
82: 측방 토출구
W: 기판

Claims (6)

  1. 스핀 척;
    상기 스핀 척에 결합되어 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 스핀 척에 결합되어 상기 스핀 척을 회전시키는 스핀들;
    상기 스핀들에 의해 상기 스핀 척과 함께 회전하는 기판의 상부에 배치되어 있으며 상기 기판의 상면을 향하는 하방 토출구가 형성되어 있는 상부 노즐;
    상기 스핀 척과 상기 스핀들에 형성된 중공에 설치된 하부노즐 바디;
    상기 하부노즐 바디의 중앙 영역에 형성되어 있으며 상기 기판의 하면을 향하는 제1 상방 토출구가 형성되어 있는 제1 하부 노즐;
    상기 제1 하부 노즐과 이격되도록 상기 하부노즐 바디에 형성되어 있으며 상기 기판의 하면을 향하는 제2 상방 토출구가 형성되어 있는 제2 하부 노즐; 및
    상기 제1 하부 노즐 및 상기 제2 하부 노즐과 이격되도록 상기 하부노즐 바디에 형성되어 있으며 상기 스핀 척의 상면과 평행한 측방 토출구가 형성되어 있는 제3 하부 노즐을 포함하고,
    상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 산성의 SPM 세정 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되어 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture) 세정이 수행되고, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되고, 상기 제1 하부 노즐에 형성된 제1 상방 토출구를 통하여 염기성의 SC-1 세정 유체가 상기 기판의 하면으로 공급되어 SC-1(Standard Clean-1) 세정이 수행되고, 상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구를 통하여 린스(rinse) 유체가 상기 기판의 상면으로 공급되고, 상기 제1 하부 노즐에 형성된 제1 상방 토출구를 통하여 상기 린스 유체가 상기 기판의 하면으로 공급되고, 상기 제3 하부 노즐에 형성된 측방 토출구를 통하여 상기 린스 유체가 상기 스핀 척의 상면과 평행한 방향으로 공급되어,
    상기 SC-1 세정이 수행된 이후에 상기 기판 및 상기 스핀 척의 상면에 잔류하는 오염물 파우더(powder)가 제거되는, 기판 세정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 린스 유체는 탈이온수(deionized water, DIW)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오염물 파우더는 상기 SPM 세정이 수행된 이후에 잔류하는 산성의 SPM 세정 유체와 상기 SC-1 세정을 위해 공급되는 염기성의 SC-1 세정 유체의 산염기 반응에 의해 생성된 반응 생성물인 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 하부 노즐에 형성된 측방 토출구를 통하여 상기 린스 유체를 공급하여 상기 스핀 척의 상면에 잔류하는 오염물 파우더를 제거한 이후,
    상기 상부 노즐에 형성된 하방 토출구 및 상기 제2 하부 노즐에 형성된 제2 상방 토출구를 통하여 건조 유체를 공급하여 상기 기판을 건조하는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 건조 유체는 질소 가스 또는 비활성 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기판 세정 장치.
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