KR102592964B1 - 세정액 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세정액 노즐, 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 개시한다. 그의 장치는, 가스를 공급하는 가스 공급부와, 세정액을 공급하는 세정액 공급부와, 상기 가스 공급부와, 상기 세정액 공급부에 연결되고, 기판 상에 상기 액체의 스프레이를 생성하여 상기 기판을 세정하는 노즐을 포함한다. 상기 노즐은 노즐 바디와, 상기 노즐 바디의 상단에 배치되고, 상기 가스 공급부에 연결되는 가스 주입구와, 상기 노즐 바디의 일측 측벽에 배치되고, 상기 세정액 공급부에 연결되는 제 1 세정액 주입구와, 상기 노즐 바디의 하단에 배치되고, 상기 가스와 상기 세정액을 토출하는 유체 분사구를 포함할 수 있다. 상기 유체 분사구는 상기 제 1 세정액 주입구의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다.

Description

세정액 노즐{cleaning liquid nozzle}
본 발명은 반도체 소자의 제조 설비 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 세정액 노즐, 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 고집적화됨에 따라, 보다 미세 패턴들의 형성과 다층 구조의 회로 등이 요구되고 있다. 이와 더불어, 미세 패턴들을 오염시키는 공정 입자들(process particles)을 제거하기 위한 세정 공정의 개발이 시급한 실정이다. 상기 세정 공정은 습식 세정 공정과 건식 세정 공정을 포함할 수 있다. 그 중에 습식 세정 공정은 주로 탈이온수에 의해 수행되고 있다.
본 발명의 해결 과제는, 파티클 제거 효율을 증가시킬 수 있는 세정액 노즐, 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 세정 장치를 개시한다. 그의 장치는, 가스를 공급하는 가스 공급부; 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급부; 및 상기 가스 공급부와, 상기 세정액 공급부에 연결되고, 기판 상에 상기 세정액의 스프레이를 생성하여 상기 기판을 세정하는 노즐을 포함한다. 여기서, 상기 노즐은: 노즐 바디; 상기 노즐 바디의 상단에 배치되고, 상기 가스 공급부에 연결되는 가스 주입구; 상기 노즐 바디의 일측 측벽에 배치되고, 상기 세정액 공급부에 연결되는 제 1 세정액 주입구; 상기 노즐 바디의 하단에 배치되고, 상기 가스와 상기 세정액을 토출하는 유체 분사구; 및 상기 노즐 바디 내에 배치되고, 상기 가스 주입구와 상기 제 1 세정액 주입구를 상기 유체 분사구로 연결하는 내부 홀을 포함할 수 있다. 상기 유체 분사구는 상기 제 1 세정액 주입구의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 세정액 노즐은, 노즐 바디; 상기 노즐 바디의 상단에 배치되고, 상기 가스 공급부에 연결되는 가스 주입구; 상기 노즐 바디의 일측 측벽에 배치되고, 상기 세정액 공급부에 연결되는 세정액 주입구; 상기 노즐 바디의 하단에 배치되고, 상기 가스와 상기 세정액을 토출하는 유체 분사구; 및 상기 노즐 바디 내에 배치되고, 상기 가스 주입구와 상기 세정액 주입구를 상기 유체 분사구로 연결하는 내부 홀을 포함한다. 여기서, 상기 유체 분사구는 상기 가스 주입구의 직경보다 작고, 상기 세정액 주입구의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은, 기판을 연마하는 단계; 및 세정 장치를 이용하여 상기 기판 상에 액체를 제공하여 상기 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 상기 세정 장치는: 기체를 공급하는 기체 공급부; 상기 액체를 공급하는 액체 공급부; 및 상기 기체 공급부와 상기 액체 공급부와 연결되고, 기판 상에 상기 액체의 미스터들을 분무하여 상기 기판을 세정하는 노즐을 포함할 수 있다. 상기 노즐은: 노즐 바디; 상기 노즐 바디의 상단에 배치되고, 상기 가스 공급부에 연결되는 가스 주입구; 상기 노즐 바디의 일측 측벽에 배치되고, 상기 세정액 공급부에 연결되는 세정액 주입구; 상기 노즐 바디의 하단에 배치되고, 상기 가스와 상기 세정액을 토출하는 유체 분사구; 및 상기 노즐 바디 내에 배치되고, 상기 가스 주입구와 상기 세정액 주입구를 상기 유체 분사구로 연결하는 내부 홀을 포함할 수 있다. 상기 유체 분사구는 상기 세정액 주입구의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 세정액 노즐은 가스 주입구의 직경보다 작고, 세정액 주입구의 직경보다 큰 직경을 갖는 유체 분사구를 이용하여 파티클 제거 효율을 98%이상으로 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념 예에 따른 반도체 소자의 제조 설비를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 세정 장치의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 세정액의 압력 및 가스의 압력에 따른 파티클 제거 효율을 보여주는 표이다.
도 4는 도 2의 기판에 대한 노즐의 높이에 따른 파티클의 제거효율을 보여주는 그래프이다.
도 5는 도 1의 노즐의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 제 1 세정액 주입구의 제 2 직경에 대한 유체 분사구의 제 3 직경의 비율에 따른 파티클 제거 효율들을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 5의 유체 분사구의 제 3 직경에 대한 가스 주입구의 제 1 직경의 비율에 따른 파티클 제거 효율들을 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 5의 제 1 길이와 제 2 길이의 비율에 따른 파티클 제거 효율들을 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 5의 제 2 길이에 대한 제 3 길이의 비율에 따른 파티클 제거 효율들을 보여주는 그래프이다.
도 10은 도 2의 노즐의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 11은 도 2의 노즐의 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 12 및 도 13은 도 11의 분해 사시 단면도 및 결합 사시 단면도이다.
도 14는 본 발명의 반도체 소자의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 1은 본 발명의 개념 예에 따른 반도체 소자의 제조 설비(100)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자의 제조 설비(100)는 습식세정설비(cleaning equipment) 또는 습식식각설비(etching equipment)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 반도체 소자의 제조 설비(100)는 화학적 기계적 연마설비를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 반도체 소자의 제조 설비(100)는 인덱스 장치(110), 반송 장치(120), 연마 장치(130), 및 세정 장치(140)을 포함할 수 있다.
상기 인덱스 장치(110)는 캐리어(118)를 일시적으로 저장할 수 있다. 상기 캐리어(118)는 기판(W)을 탑재할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 인덱스 장치(110)는 로드 포트(112) 및 이송 프레임(114)을 포함할 수 있다. 상기 로드 포트(112)는 상기 캐리어(118)를 수납할 수 있다. 상기 캐리어(118)는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod: FOUP)를 포함할 수 있다. 상기 이송 프레임(114)은 인덱스 암(116)을 가질 수 있다. 상기 인덱스 암(116)은 상기 캐리어(118)내의 상기 기판(W)을 취출(loading)하여 상기 반송 장치(120)로 전달할 수 있다. 이와 달리, 상기 인덱스 암(116)은 상기 기판(W)을 상기 캐리어(118) 내에 장입(unload)할 수 있다.
상기 반송 장치(120)는 상기 기판(W)을 상기 연마 장치(130), 및 상기 세정 장치(140)로 이송할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 반송 장치(120)는 버퍼 챔버(122), 및 트랜스퍼 챔버(124)를 포함할 수 있다. 상기 버퍼 챔버(122)는 상기 이송 프레임(114)과 상기 트랜스퍼 챔버(124) 사이에 배치될 수 있다. 상기 버퍼 챔버(122)는 버퍼 암(123)을 가질 수 있다. 상기 버퍼 암(123)은 상기 인덱스 암(116)으로부터 상기 기판(W)을 수납(receive)할 수 있다. 상기 트랜스퍼 챔버(124)는 상기 연마 장치(130) 및 상기 세정 장치(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 트랜스퍼 챔버(124)는 트랜스퍼 암(125)을 가질 수 있다. 상기 트랜스퍼 암(125)은 상기 버퍼 암(123) 상의 상기 기판(W)을 상기 연마 장치(130)로 제공할 수 있다. 상기 트랜스퍼 암(125)은 상기 기판(W)을 상기 연마 장치(130)로부터 상기 세정 장치(140)로 전달할 수 있다. 또한, 상기 트랜스퍼 암(125)은 상기 기판(W)을 상기 세정 장치(140)로부터 상기 버퍼 암(123)으로 전달할 수 있다. 상기 버퍼 암(123)은 상기 기판(W)을 상기 인덱스 암(116)에 전달할 수 있다.
상기 연마 장치(130)는 상기 트랜스퍼 챔버(124)의 일측에 배치될 수 있다. 상기 연마 장치(130)는 상기 기판(W)을 연마할 수 있다. 예를 들어, 상기 연마 장치(130)는 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 장치일 수 있다. 이와 달리, 상기 연마 장치(130)는 상기 버퍼 챔버(122)와 마주보는 상기 트랜스퍼 챔버(124)의 말단에 배치될 수 있다.
상기 세정 장치(140)는 상기 트랜스퍼 챔버(124)의 타측에 배치될 수 있다. 상기 세정 장치(140)는 기판(W)을 세정 및/또는 식각할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 세정 장치(140)는 상기 기판(W)을 습식으로 세정할 수 있다. 이와 달리, 세정 장치(140)는 기판(W)을 건식으로 세정할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 버퍼 챔버(122)와 상기 연마 장치(130) 사이 또는 상기 버퍼 챔버(122)와 상기 세정 장치(140) 사이에 건조 장치가 배치될 수 있다. 상기 건조 장치는 상기 기판(W)을 건조할 수 있다. 예를 들어, 상기 건조 장치는 초임계 건조장치를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 건조장치는 베이크 및/또는 히터를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 세정 장치(140)의 일 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 세정 장치(140)는 척(410), 바울(420), 암(430), 노즐(440), 세정액 공급부(450), 및 가스 공급부(460)를 포함할 수 있다.
척(410)은 기판(W)을 수납할 수 있다. 척(410)은 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 척(410)은 기판(W)을 약 10 rpm 내지 약 6000rpm으로 회전시킬 수 있다. 세정액(452)은 원심력에 의해 기판(W) 상에서 이동될 수 있다. 따라서, 기판(W)은 상기 세정액(452)에 의해 세정될 수 있다.
바울(420)은 기판(W)의 외곽을 둘러쌀 수 있다. 상기 세정액(452)은 기판(W)으로부터 바울(420)의 방향으로 이동될 수 있다. 바울(420)은 회전된 기판(W) 상의 세정액(452)의 외부 유출을 방지할 수 있다. 바울(420)은 상기 세정액(452)을 척(410)의 아래로 배출시킬 수 있다. 바울(420)은 기판(W)의 오염을 방지할 수 있다.
상기 암(430)은 바울(420)의 외곽에 고정되어 상기 척(410)의 상으로 연장할 수 있다. 상기 노즐(440)은 암(430)의 팁에 연결될 수 있다. 상기 암(430)은 상기 노즐(440)을 기판(W)의 중심에서 가장자리까지 이동시킬 수 있다.
상기 노즐(440)은 상기 세정액(452)을 이용하여 상기 기판(W)을 세정할 수 있다. 상기 세정액(452)은 상기 기판(W) 상에 물방울 또는 미스트 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 노즐(440)은 상기 세정액(452)의 스프레이(442)를 생성할 수 있다. 상기 스프레이(442)는 상기 기판(W) 상에 제공될 수 있다. 상기 노즐(440)이 상기 기판(W) 상으로 스위핑될 때, 상기 스프레이(442)는 상기 기판(W) 상의 파티클(412)을 제거할 수 있다.
상기 세정액 공급부(450)는 상기 노즐(440)에 연결될 수 있다. 상기 세정액 공급부(450)는 상기 세정액(452)을 상기 노즐(440)에 제공할 수 있다. 상기 세정액 공급부(450)는 상기 세정액(452)을 약 1기압 내지 약 10기압의 압력으로 제공할 수 있다. 상기 세정액(452)은 이산화탄소(CO2)를 함유한 탈이온수를 포함할 수 있다.
상기 가스 공급부(460)는 상기 노즐(440)에 연결될 수 있다. 상기 가스 공급부(460)는 가스(462)를 상기 노즐(440)에 공급할 수 있다. 상기 가스(462)는 질소 가스를 포함할 수 있다. 이와 달리, 가스(462)는 아르곤 가스의 불활성 기체를 포함할 수 있다.
이하, 상기 가스(462)의 압력과, 상기 세정액(452)의 압력에 대해 설명한다.
도 3은 도 2의 세정액(452)의 압력 및 가스(462)의 압력에 따른 파티클 제거 효율을 보여준다.
도 3을 참조하면, 상기 가스(462)의 압력이 약 3기압(bar) 이상일 경우, 파티클 제거 효율(Particle Removal Efficiency: PRE)은 약 80% 이상 획득될 수 있다. 상기 가스(462)의 압력이 약 2기압 이하일 경우 파티클 제거 효율은 획득되지 못할 수 있다. 이는 약 2기압 이하의 상기 가스(462)는 상기 세정액(452)을 상기 스프레이(442)로 변화시키지 못하여 상기 파티클 제거 효율을 감소시킬 수 있다. 파티클 제거 효율은 FESEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)를 이용하여 상기 기판(W) 상의 화학적 기계적 연마공정의 현탁 액의 세정 전과 후에 측정되었다. 예를 들어, 파티클 제거 효율은 상기 기판(W)의 전면적(ex, 상기 파티클(412)의 오염면적)에 대한 세정 면적(ex, 상기 파티클(412)의 세정 면적)을 백분율로 표시될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 파티클 제거 효율의 문턱 값(threshold value)은 약 98%로 설정될 수 있다. 상기 파티클 제거 효율의 문턱 값은 세정 공정의 정상 판정 기준이 될 수 있다. 예를 들어, 상기 가스(462)의 압력이 4기압(bar)이고, 상기 세정액(452)의 압력이 2기압일 경우, 상기 파티클 제거 효율은 상기 문턱 값 이상의 약 98.8%일 수 있다. 상기 세정액(452)의 압력은 상기 세정액(452)의 소모량에 비례할 수 있다. 또한, 상기 가스(462)의 압력은 상기 가스(462)의 소모량에 비례할 수 있다. 상기 가스(462)의 압력이 4기압(bar)이고, 상기 세정액(452)의 압력이 2기압일 경우, 상기 세정액(452)과 상기 가스(462) 각각의 소모량은 최소이고 세정 공정의 생산성은 최대로 증가할 수 있다. 약 5기압 이상의 상기 가스(462)와, 약 3기압 이상의 상기 세정액(452)은 상기 파티클 제거 효율을 98% 이상으로 증가시킬 수 있다. 그러나, 상기 세정액(452)과 상기 가스(462)의 소모량은 증가되고, 세정 공정의 생산성은 감소할 수 있다.
도 4는 도 2의 기판(W)에 대한 노즐(440)의 높이(H)에 따른 파티클의 제거효율을 보여준다.
도 4를 참조하면, 상기 노즐(440)의 높이(H)가 약 2cm 이하일 때, 상기 파티클 제거 효율은 상기 문턱 값의 약 98% 이상일 수 있다. 상기 노즐(440)의 높이가 약 2.5cm이상일 경우, 상기 파티클 제거 효율은 약 96%이하로 낮을 수 있다.
도 5는 도 1의 노즐(440)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 상기 노즐(440)은 이류체 노즐을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 노즐(440)은 노즐 바디(470), 가스 주입구(480), 제 1 세정액 주입구(490), 유체 분사구(500), 및 내부 홀(510)을 포함할 수 있다.
상기 노즐 바디(470)는 금속 또는 탄소나노튜브의 도전성 재질로 형성될 수 있다. 상기 노즐 바디(470)는 접지될 수 있다. 상기 노즐 바디(470)는 약 70mm 내지 약 100mm의 길이(L)를 가질 수 있다. 상기 노즐 바디(470)에는 제 1 세정액 라인 피팅(454) 및 가스 라인 피팅(464)이 연결될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 제 1 세정액 라인 피팅(454)은 액체 라인을 통해 상기 세정액 공급부(450)에 연결되고, 상기 가스 라인 피팅(464)을 통해 상기 가스 공급부(460)에 연결될 수 있다.
상기 가스 주입구(480)는 상기 노즐 바디(470)의 상단에 배치될 수 있다. 상기 가스 주입구(480)는 제 2 방향(y) 방향으로 배치될 수 있다. 상기 가스 라인 피팅(464)은 상기 가스 주입구(480) 내에 체결될 수 있다. 상기 가스 주입구(480)는 약 3mm 내지 약 8mm의 제 1 직경(D1)을 가질 수 있다.
상기 제 1 세정액 주입구(490)는 상기 노즐 바디(470)의 일측 측벽에 배치될 수 있다. 상기 제 1 세정액 주입구(490)는 제 1 방향(x)으로 배치될 수 있다. 상기 제 1 세정액 라인 피팅(454)은 상기 제 1 세정액 주입구(490)에 인접하여 체결될 수 있다. 상기 제 1 세정액 주입구(490)는 상기 가스 주입구(480)의 제 1 직경(D1)보다 작은 제 2 직경(D2)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 세정액 주입구(490)의 제 2 직경(D2)은 약 2.5mm 내지 약 3mm일 수 있다. 상기 제 1 세정액 주입구(490)의 제 2 직경(D2)이 약 3mm 보다 클 경우, 상기 세정액의 소모량이 증가할 수 있다.
상기 유체 분사구(500)는 상기 노즐 바디(470)의 하단에 배치될 수 있다. 상기 유체 분사구(500)는 상기 가스 주입구(480)와 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 유체 분사구(500)는 제 2 방향(y)으로 배치될 수 있다. 상기 유체 분사구(500)는 상기 가스(462)와 상기 세정액(452)을 토출 및/또는 분사할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 유체 분사구(500)는 상기 가스 주입구(480)의 직경(D1)보다 작고, 상기 제 1 세정액 주입구(490)의 제 2 직경(D2) 보다 큰 제 3 직경(D3)을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 3 직경(D3)은 약 3mm 내지 약 4.5mm이고, 상기 제 2 직경(D2)보다 약 1.2배 내지 약 1.5배 클 수 있다.
도 6은 도 5의 제 1 세정액 주입구(490)의 제 2 직경(D2)에 대한 유체 분사구(500)의 제 3 직경(D3)의 비율에 따른 파티클 제거 효율들(11-14)을 보여준다.
도 6을 참조하면, 상기 제 2 직경(D2)에 대한 상기 제 3 직경(D3)의 비율이 약 1.0 내지 약 1.4일 경우, 파티클 제거 효율들(11-13)은 문턱 값 이상의 약 99.9%, 98%, 98%일 수 있다. 예를 들어, 상기 세정액 주입구(490)의 상기 제 2 직경(D2)이 약 2.5mm 내지 3.0mm이고, 상기 유체 분사구(500)의 상기 제 3 직경(D3)이 약 2.5mm 내지 약 4.2mm일 수 있다.
상기 제 2 직경(D2)에 대한 상기 제 3 직경(D3)의 비율이 약 1. 5일 경우, 파티클 제거 효율(14)은 문턱 값보다 낮은 약 76%일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 직경(D2)이 약 2.5mm일 때, 상기 제 3 직경(D3)은 약 3.75mm 일 수 있다. 그리고, 상기 제 2 직경(D2)이 약 3mm일 때, 상기 제 3 직경(D3)이 약 4.5mm일 수 있다.
상기 제 2 직경(D2)에 대한 상기 제 3 직경(D3)의 비율이 약 0.6일 경우, 파티클 제거 효율은 획득되지 않을 수 있다. 상기 제 2 직경(D2)이 상기 제 3 직경(D3)보다 클 경우, 상기 세정액(452)은 상기 스프레이(442)로 변화되지 않아 상기 파티클 제거 효율을 감소시킬 수 있다.
도 7은 도 5의 유체 분사구(500)의 제 3 직경(D3)에 대한 가스 주입구(480)의 제 1 직경(D1)의 비율에 따른 파티클 제거 효율들(21-25)을 보여준다.
도 7을 참조하면, 상기 제 3 직경(D3)에 대한 상기 제 1 직경(D1)의 비율이 약 2일 경우, 파티클 제거 효율(21)은 상기 문턱 값보다 높은 약 99.5%일 수 있다. 상기 제 3 직경(D3)은 상기 제 1 직경(D1)의 0.5배일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 직경(D3)이 3mm일 경우, 상기 제 1 직경(D1)은 약 6mm일 수 있다. 상기 제 3 직경(D3)이 4.2mm이고, 상기 제 1 직경(D1)이 약 8.4mm일 수 있다. 상기 제 3 직경(D3)에 대한 상기 제 1 직경(D1)의 비율이 약 1.7일 경우, 상기 파티클 제거 효율(22)은 상기 문턱 값보다 높은 약 99.2%일 수 있다. 상기 제 3 직경(D3)은 상기 제 1 직경(D1)의 0.4배일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 3 직경(D3)이 3mm일 경우, 상기 제 1 직경(D1)은 약 5.1mm일 수 있다. 상기 제 3 직경(D3)이 4.2mm일 경우, 상기 제 1 직경(D1)은 약 7.14mm일 수 있다. 상기 제 3 직경(D3)에 대한 상기 제 1 직경(D1)의 비율이 약 1, 1.3 또는 2.3일 경우, 상기 파티클 제거 효율(23, 24, 25)은 상기 문턱 값보다 낮을 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 내부 홀(510)은 상기 노즐 바디(470)를 관통할 수 있다. 상기 내부 홀(510)은 상기 가스 주입구(480)와 상기 제 1 세정액 주입구(490)를 상기 유체 분사구(500)에 연결시킬 수 있다. 상기 내부 홀(510)은 제 2 방향(y)으로 배치될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 내부 홀(510)은 유체 공급 영역(520)과 유체 가속 영역(530)을 포함할 수 있다. 상기 유체 공급 영역(520)은 상기 가스(462)와 상기 세정액(452)을 공급하는 영역일 수 있다. 예를 들어, 상기 유체 공급 영역(520)의 상기 내부 홀(510)의 직경은 상기 세정액 주입구(490)의 제 1 직경(D1)과 동일할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 유체 공급 영역(520)은 가스 공급 영역(522)과 유체 혼합 영역(524)을 포함할 수 있다. 상기 가스 공급 영역(522)은 상기 유체 혼합 영역(524) 상에 배치될 수 있다. 상기 가스 공급 영역(522)은 상기 가스 주입구(480)로부터 상기 세정액 주입구(490)의 중심까지의 제 1 길이(L1)를 가질 수 있다. 상기 제 1 길이(L1)은 약 5mm 내지 약 15mm일 수 있다.
상기 유체 혼합 영역(524)은 상기 가스 공급 영역(522)과 상기 유체 가속 영역(530) 사이에 배치될 수 있다. 상기 유체 혼합 영역(524)은 상기 제 1 세정액 주입구(490)의 중심으로부터 상기 유체 가속 영역(530)까지의 제 2 길이(L2)를 가질 수 있다. 상기 제 2 길이(L2)는 약 5mm 내지 약 15mm일 수 있다.
도 8은 도 5의 제 1 길이(L1)와 제 2 길이(L2)의 비율에 따른 파티클 제거 효율들(31-34)을 보여준다.
도 8을 참조하면, 상기 제 1 길이(L1)가 약 5mm이고, 상기 제 2 길이(L2)가 약 15mm일 경우, 파티클 제거 효율(31)은 상기 문턱 값보다 높은 약 99.9%일 수 있다. 상기 제 2 길이(L2)는 상기 제 1 길이(L1)보다 3배 클 수 있다. 상기 제 1 길이(L1) 및 상기 제 2 길이(L2)의 각각이 약 15mm일 경우, 파티클 제거 효율(32)은 상기 문턱 값보다 높은 약 99.5%일 수 있다. 상기 제 1 길이(L1)가 약 15mm이고, 상기 제 2 길이(L2)가 약 5mm일 경우, 파티클 제거 효율(33)은 상기 문턱 값보다 낮은 약 95%일 수 있다. 상기 제 2 길이(L2)는 상기 제 1 길이(L1)보다 1/3배 작을 수 있다. 상기 제 1 길이(L1) 및 제 2 길이(L2)의 각각이 약 5mm일 경우의 상기 파티클 제거 효율(34)은 94%일 수 있다. 이와 같이 상기 유체 혼합 영역(524)의 상기 제 2 길이(L2)가 15mm보다 짧을 경우, 상기 유체 혼합 영역(524)의 상기 내부 홀(510)은 상기 가스(462)와 상기 세정액(452)의 혼합 시간을 감소시켜 상기 스프레이(442)의 생성량을 감소시킬 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 유체 가속 영역(530)은 상기 유체 혼합 영역(524)과 상기 유체 분사구(500) 사이에 배치될 수 있다. 상기 유체 가속 영역(530)은 제 3 길이(L3)를 가질 수 있다. 상기 제 3 길이(L3)는 약 50mm 내지 약 100mm일 수 있다.
도 9는 도 5의 제 2 길이(L2)에 대한 제 3 길이(L3)의 비율에 따른 파티클 제거 효율들(41-45)을 보여준다.
도 9를 참조하면, 상기 제 2 길이(L2)에 대한 상기 제 3 길이(L3)의 비율이 3일 경우, 파티클 제거 효율(41)은 상기 문턱 값보다 높은 약 99%일 수 있다. 상기 제 3 길이(L3)는 상기 제 2 길이(L2)보다 약 3배 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 길이(L2)가 약 15mm일 경우, 상기 제 3 길이(L3)는 약 40mm 내지 50mm일 수 있다. 상기 제 1 길이(L1)가 약 5mm이고, 상기 제 2 길이(L2)가 약 15mm이고, 상기 제 3 길이(L3)가 약 40mm 내지 약 50mm일 경우, 상기 제 1 및 제 2 길이들(L1, L2)의 합(L1+ L2)에 대한 상기 제 3 길이(L3)의 비율은 2 내지 2.5일 수 있다.
상기 제 2 길이(L2)에 대한 상기 제 3 길이(L3)의 비율이 0.3, 1, 5, 또는 6.7일 경우, 상기 파티클 제거 효율들(42-45)은 상기 문턱 값보다 낮은 약 95%이하일 수 있다. 상기 제 2 길이(L2)에 대한 상기 제 3 길이(L3)의 비율이 3.3보다 클 경우, 파티클 제거 효율들(44, 45)은 상기 가스(462) 및 상기 세정액(452)의 유체의 유속 감소에 의해 줄어들 수 있다. 상기 제 2 길이(L2)에 대한 상기 제 3 길이(L3)의 비율이 약 3보다 작을 경우, 파티클 제거 효율들(42, 43)은 스프레이(442)의 직진성 감소에 의해 줄어들 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 유체 가속 영역(530)의 상기 내부 홀(510)의 직경은 유체 분사구(500)의 제 3 직경(D3)과 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 유체 가속 영역(530)의 상기 내부 홀(510)의 직경은 약 3mm 내지 약 4.5mm일 수 있다.
도 10은 도 2의 노즐(440)의 일 예를 보여준다.
도 10을 참조하면, 상기 노즐(440)은 제 2 세정액 주입구(492)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 세정액 주입구(492)은 제 1 세정액 주입구(490)와 동일한 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 세정액 주입구들(490, 492)은 제 1 방향(x)으로 배치될 수 있다. 제 2 세정액 라인 피팅(456)은 상기 제 2 세정액 주입구(492)에 인접하여 체결될 수 있다. 세정액(452)은 상기 세정액 라인 피팅(454) 및 상기 제 2 세정액 주입구(492)를 통해 내부 홀(510)에 제공될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 세정액 주입구들(490, 492) 각각의 제 2 직경(D2)은 약 1.8mm 내지 약 2.5mm일 수 있다. 유체 분사구(500)의 제 3 직경(D3)은 상기 제 2 직경(D2)보다 약 1.2배 내지 1.7배로 클 수 있다. 상기 제 2 직경(D2)이 약 1.8mm일 경우, 상기 제 3 직경(D3)은 약 3mm일 수 있다. 상기 제 2 직경(D2)이 약 2.5mm일 경우, 상기 제 3 직경(D3)은 약 4.25mm일 수 있다.
가스 라인 피팅(464), 제 1 세정액 라인 피팅(454), 노즐 바디(470), 가스 주입구(480), 유체 분사구(500), 및 내부 홀(510)은 도 5와 동일하게 구성될 수 있다.
도 11은 도 2의 노즐(440)의 일 예를 보여준다. 도 12 및 도 13은 도 11의 분해 사시 단면도 및 결합 사시 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 상기 노즐(440)은 노즐 바디(470) 상에 체결되는 가스 공급 블록(472)을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 가스 공급 블록(472)은 가스 공급 튜브(482)를 가질 수 있다. 상기 가스 공급 튜브(482)는 유체 공급 영역(520)의 내부 홀(510)의 내에 제공될 수 있다. 도 2의 가스(462)는 가스 라인 피팅(464)을 통해 상기 가스 공급 튜브(482) 내에 제공될 수 있다.
상기 가스 공급 튜브(482)의 내경은 가스 주입구(480)의 제 4 직경(D4)일 수 있다. 상기 가스 공급 튜브(482)의 내경(D4)은 제 1 및 제 2 세정액 주입구들(490, 492) 각각의 제 2 직경(D2)보다 클 수 있다. 상기 가스 공급 튜브(482)의 내경(D4)은 유체 분사구(500)의 제 3 직경(D3)의 직경보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 가스 공급 튜브(482)의 내경(D4)은 상기 제 2 직경(D2)보다 약 1.2배 내지 약 1.4배 크고, 상기 제 3 직경(D3)보다 약 0.6배 내지 약 0.8배 작을 수 있다. 상기 가스 공급 튜브(482)의 내경(D4)이 약 2.5mm 내지 약 3mm일 경우, 상기 제 2 직경(D2)은 약 1.8mm 내지 약 2.5mm이고, 상기 제 3 직경(D3)은 약 3mm 내지 4.5mm일 수 있다.
상기 가스 공급 튜브(482)는 유체 공급 영역(520)의 내부 홀(510)의 제 1 직경(D1) 보다 작은 외경을 가질 수 있다. 상기 유체 공급 영역(520)의 상기 내부 홀(510)이 약 3mm 내지 약 8mm의 제 1 직경(D1)을 가질 경우, 상기 가스 공급 튜브(482)는 약 2.5 mm 내지 약 4mm의 외경을 가질 수 있다.
상기 가스 공급 튜브(482)는 제 1 및 제 2 세정액 주입구들(490, 492) 아래로 연장할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 가스 공급 튜브(482)는 제 4 길이(L4)를 가질 수 있다. 상기 제 4 길이(L4)는 가스 주입구(480)와 제 1 및 제 2 세정액 주입구들(490, 492) 사이의 제 1 길이(L1)보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제 4 길이(L4)는 상기 제 1 길이(L1)보다 2배 내지 3배로 클 수 있다. 상기 제 1 길이(L1)가 약 5mm일 경우, 상기 제 4 길이(L4)는 약 10mm 내지 약 15 mm일 수 있다.
내부 홀(510)의 유체 혼합 영역(524)은 상기 가스 공급 튜브(482)와 유체 가속 영역(530) 사이에 정의될 수 있다. 상기 유체 혼합 영역(524)의 상기 내부 홀(510)은 제 2 길이(L2)를 가질 수 있다. 상기 제 2 길이(L2)는 약 5mm 내지 약 10mm 일 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 세정액 주입구들(490, 492) 내의 세정액(452)은 상기 가스 공급 튜브(482)의 외주면과 상기 내부 홀(510)의 내벽을 따라 상기 유체 혼합 영역(524)에 제공될 수 있다.
제 1 및 제 2 세정액 라인 피팅들(454, 456)과 내부 홀(510)의 유체 가속 영역(530)은 도 5 및 도 10과 동일하게 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 반도체 소자의 제조 설비(100)의 반도체 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 14는 본 발명의 반도체 소자의 제조방법을 보여준다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 기판(W)을 연마하는 단계(S10)와 상기 기판(W)을 세정하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 연마 장치(130)는 상기 기판(W)을 연마한다(S10). 상기 연마 장치(130)는 슬러리(미도시)를 이용하여 상기 기판(W)을 화학적 기계적으로 연마할 수 있다. 상기 기판(W)은 트랜스퍼 암(125)에 의해 상기 세정 장치(140)로 운반될 수 있다.
다음, 상기 세정 장치(140)는 상기 기판(W)을 세정한다(S20). 상기 세정 장치(140)는 상기 세정액(452)의 상기 스프레이(442)를 이용하여 상기 기판(W)을 습식으로 세정할 수 있다. 상기 세정액(452)은 상기 노즐(440) 내에 약 2기압으로 제공되고, 상기 가스(462)는 약 4기압으로 제공될 수 있다. 상기 노즐(440)은 상기 기판(W)을 파티클 제거 효율의 문턱 값 이상으로 세정시킬 수 있다. 상기 세정 장치(140)는 브러시(미도시)를 이용하여 상기 기판(W)을 세정할 수 있다. 상기 기판(W)은 트랜스퍼 암(125)에 의해 건조 장치로 운반될 수 있다. 상기 건조 장치는 상기 기판(W)을 건조할 수 있다. 이후, 상기 기판(W)은 상기 인덱스 암(116)에 의해 상기 캐리어(118) 내에 탑재될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 노즐 바디;
    상기 노즐 바디 내에서 제 1 방향으로 연장하고, 유체 공급 영역과 상기 유체 공급 영역에 연결된 유체 가속 영역을 포함하는 내부 통로;
    상기 노즐 바디의 일측 측벽에 배치되고, 상기 유체 공급 영역과 연결되는 제1 세정액 주입 포트;
    상기 노즐 바디의 타측 측벽에 배치되고 상기 유체 공급 영역(520)과 연결되는 제2 세정액 주입 포트;
    상기 노즐 바디 내에 제공되는 가스 공급 블록을 포함하되,
    상기 가스 공급 블록은 상기 유체 공급 영역 내에 제공되고, 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 및 제 2 세정액 주입 포트들을 넘어 연장하는 가스 공급 튜브를 갖고,
    상기 유체 공급 영역은 제 1 직경을 갖고, 상기 제 1 세정액 주입 포트는 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 갖고, 상기 유체 가속 영역은 상기 제 1 직경보다 작은 제 3 직경을 갖고,
    상기 가스 공급 튜브는 상기 제 2 직경보다 큰 내경을 갖고, 상기 제 1 직경보다 작은 외경을 갖고,
    상기 가스 공급 튜브의 외경은 상기 제 1 세정액 주입 포트 및 상기 제 2 세정액 주입 포트 사이의 중간 위치에서 최하 위치까지 일정한 세정액 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 튜브의 상기 내경은 상기 제 2 내경의 1.2배 내지 1.4배인 것을 특징으로 하는 세정액 노즐.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 공급 튜브의 상기 내경이 2.5mm 내지 3mm일 때 상기 제 2 내경은 1.8mm 내지 2.5mm인 세정액 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 튜브의 상기 내경은 상기 제 3 내경보다 0.6 내지 0.8배 작은 세정액 노즐.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 공급 튜브의 상기 내경이 2.5mm 내지 3mm일 때 상기 제 3 내경은 3mm 내지 4.5mm인 세정액 노즐.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 튜브의 외주면은 상기 제 1 방향으로 평행한 세정액 노즐.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급 튜브는 상기 유체 공급 영역의 길이보다 작은 길이를 갖는 세정액 노즐.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 공급 영역에서 상기 가스 공급 튜브 및 상기 가스 공급 블록의 길이는 10mm 내지 15mm인 세정액 노즐.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유체 공급 영역의 길이는 10mm 내지 30mm인 세정액 노즐.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 내경은 상기 제 2 내경의 1.2~1.7배인 세정액 노즐.

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