KR20090035857A - 세정액 분사 장치 - Google Patents

Abstract

세정액 분사 장치는 제1 토출량을 갖도록 기판을 세정하기 위한 세정액을 플로우시키는 제1 유로, 그리고 제1 유로의 단부와 인접하게 단부를 위치시키고, 제1 토출량 대비 0.75 내지 1.66배의 제2 토출량을 갖도록 기체를 플로우시킴에 의해 세정액을 액적 형태로 변화시켜 기판으로 제공하기 위한 제2 유로를 갖는다. 따라서, 세정액을 최적 조건의 액적으로 변화시켜 세정 효율을 향상시킨다.

Description

세정액 분사 장치{Apparatus for injecting cleaning liquid}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 세정하기 위한 세정액을 기판으로 공급하기 위한 세정액 분사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로 패턴의 형성을 통해 제조되며, 상기 회로 패턴은 여러 단위 공정의 반복적인 수행에 의해 제조된다.

상기 반도체 장치의 제조 공정 중에는 단위 공정 중 발생하는 파티클 뿐 아니라, 장비로부터의 오염, 공정 진행 중의 반응물 또는 생성물에 의한 오염 등 다양한 오염원에 의해 생성된 불순물들을 제거하기 위한 세정 공정을 필수적으로 포함한다. 최근에는 상기 반도체 장치가 미세화 되고, 초고집적화 되면서 매우 작은 오염원들도 성능에 커다란 영향을 미치게 됨에 따라 세정 공정의 중요성은 계속 증가하고 있다.

상기 반도체 기판을 세정하기 위한 세정 방법 중 하나로 세정액을 이용한 물리적인 세정 방법이 있다. 일 예로, 세정액을 이용한 세정 방법은 기판으로 세정액을 분사함에 의해 세정액이 기판에 충돌할 때의 충돌 에너지에 의해 기판으로부터 불순물을 제거함으로써 기판의 세정을 수행한다. 또한, 세정액에 충돌 에너지를 증가시키기 위하여 세정액과 기체를 혼합함에 의해 세정액을 액적 형태로 변화시켜 기판으로 공급하는 방식이 개발되었다.

하지만, 세정액으로부터 형성되는 액적의 조건이 적절치 못하면 세정 효율의 저하되고, 심할 경우 기판 상에 형성된 미세 패턴에 손상을 입힐 수 있는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예들을 통해 해결하고자 하는 일 과제는 세정 효율을 개선하기 위하여 액적을 적정 조건으로 변화시켜 제공하기 위한 세정액 분사 장치를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 세정액 분사 장치는 제1 유로 및 제2 유로를 갖는다. 상기 제1 유로는 제1 토출량을 갖도록 기판을 세정하기 위한 세정액을 플로우시킨다. 상기 제2 유로는 상기 제1 유로의 단부와 인접하게 단부를 위치시키고, 상기 제1 토출량 대비 0.75 내지 1.66배의 제2 토출량을 갖도록 액적 형성을 위한 기체를 플로우시킴에 의해 상기 세정액을 액적 형태로 변화시켜 기판으로 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1항에 있어서, 상기 제1 토출량은 30 내지 40[㎖/min]이고, 상기 제2 토출량은 30 내지 50[ℓ/min]일 때, 상기 기체에 의해 상기 세정액을 31.7 내지 107[㎛]의 입자경과 56.5 내지 94.8[m/s]의 속도를 갖는 액적 형태로 변화시켜 기판으로 제공한다. 또한, 상기 세정액으로부터 만들어지는 액적이 상기 기판으로 제공될 때, 상기 액적의 분무 반경이 10 내지 25[㎜]를 갖도록 상기 제1 유로 및 제2 유로의 단부를 상기 기판으로부터 30 내지 50[㎜]의 높이에 위치시킨다.

본 발명에 따른 세정액 분사 장치는 기판을 세정하기 위한 장치에 적용되며, 세정액으로부터 일정한 입자경과 유속을 갖는 액적을 형성하고, 이를 일정 분무 반경을 갖도록 기판으로 제공함으로써, 기판의 세정 효율을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 세정액 분사 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지 다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 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 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정액 분사 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 세정액 분사 장치(100)는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 세정하기 위하여 사용될 수 있으며, 특히 세정액의 충돌 에너지를 이용한 기판의 물리적 세정에 사용될 수 있다.

상기 세정액 분사 장치(100)는 몸체부(110), 제1 유로(120) 및 제2 유로(130)를 포함하여 이루어진다.

상기 몸체부(110)는 상기 제1 유로(120) 및 제2 유로(130)를 갖고, 상기 제1 유로(120)의 단부와 상기 제2 유로(130)의 단부를 서로 인접하게 위치시킨다.

일 예로, 상기 몸체부(110)는 크게 외부 몸체(110a)와 상기 외부 몸체(110a)의 내부에 끼워 넣어지는 내부 몸체(110b)로 구분할 수 있다. 상기 외부 몸체(110a)와 내부 몸체(110b)는 통상 원통 구조를 갖고, 그 중심축을 서로 공유하도록 배치할 수 있다. 상기 내부 몸체(110b)의 내부에는 그 중심축을 따라서 상기 제1 유로(120)가 위치한다. 상기 외부 몸체(110a)와 상기 내부 몸체(110b)의 사이에는 예컨대 원형 고리 구조의 공간으로 상기 제2 유로(130)가 위치한다. 따라서, 상기 제2 유로(130)의 단부가 상기 제1 유로(120)의 단부를 둘러싸는 구조를 갖는다. 또한, 상기 제2 유로(130)는 상기 외부 몸체(110a)를 관통하여 외부로 연장될 수 있다.

여기서, 상기 외부 몸체(110a)와 상기 내부 몸체(110b)의 구분은 사기 제1 유로(120) 및 제2 유로(130)의 설명을 위한 구분이며, 언급한 바와 달리 상기 외부 몸체(110a)와 상기 내부 몸체(110b)를 일체형으로 구성할 수도 있다. 또한, 언급한 것처럼 제2 유로(130)의 단부가 상기 제1 유로(120)의 단부를 둘러싸지 않고 개별적으로 인접하여 위치할 수도 있다.

상기 제1 유로(120)는 기판(W)을 세정하기 위한 세정액을 제1 토출량을 갖도록 플로우시키고, 단부가 상기 세정액을 토출시키는 세정액 토출구로 기능하도록 열려 있다. 상기 세정액의 일 예로는 탈이온수(DeIonized Water : DIW)를 포함한다.

상기 제1 유로(120)는 세정액 공급 유로(142)를 통하여 세정액 공급부(140)로부터 상기 세정액을 제공받는다. 상기 세정액 공급 유로(142) 상에는 상기 세정 액 공급 유로(142)를 개폐하거나, 상기 제1 유로(120)로 공급되는 세정액의 유량을 조절할 수 있도록 제1 밸브(144)가 구비될 수 있다.

상기 제2 유로(130)는 액적 형성을 위한 기체를 사기 제1 토출량 대비 0.75 내지 1.66배의 제2 토출량을 갖도록 플로우시키고, 언급한 바와 같이 상기 제1 유로(120)의 단부와 인접하게 단부를 위치시킨다. 상기 제2 유로(130)의 단부는 상기 기체를 토출시키는 기체 토출구로 기능하도록 열려 있다. 상기 제2 유로(130)의 단부로 토출되는 상기 기체에 의해 상기 제1 유로(120)의 단부로 토출되는 세정액을 액적 형태로 변화시켜 기판(W)으로 제공하다. 즉, 상기 제1 유로(120)의 단부로 토출되는 세정액에 상기 제2 유로(130)의 단부로 토출되는 기체를 충돌함에 의해 상기 세정액을 액적(100a)으로 변화시킨다.

이렇게 형성된 상기 액적(100a)이 기판(W) 표면에 충돌하여 기판(W) 표면의 불순물들을 물리적으로 제거함으로써, 상기 기판(W)의 세정을 수행한다. 상기 기체의 일 예로는 질소 가스(N₂)를 포함한다.

여기서, 기판(W)의 세정 효율을 향상시키기 위해서는 상기 세정액으로부터 만들어지는 액적(100a)이 불순물을 효과적으로 제거할 수 있는 최적의 입자경과 유속을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 기판(W)을 세정하기 위하여 세정액의 토출량인 상기 제1 토출량이 30 내지 40[㎖/min]이고, 상기 기체의 토출량인 상기 제2 토출량이 30 내지 50[ℓ/min]을 가질 수 있다. 따라서, 상기 세정액을 31.7 내지 107[㎛]의 입자경과 56.5 내지 94.8[m/s]의 유속을 갖는 최적 조건의 액적(100a)으 로 변화시켜 기판(W)으로 공급하게 된다.

언급한, 상기 제2 유로(130)는 기체 공급 유로(152)를 통하여 기체 공급부(140)로부터 상기 기체를 제공받는다. 상기 기체 공급 유로(152) 상에는 상기 기체 공급 유로(152)를 개폐하거나, 상기 제2 유로(130)로 공급되는 기체의 유량을 조절할 수 있도록 제2 밸브(154)가 구비될 수 있다.

한편, 언급한 바와 같은 구성에서 기판(W)의 효과적인 세정을 위해서 상기 세정액으로부터 만들어지는 액적(100a)이 상기 기판(W)으로 제공될 때, 상기 액적(100a)의 분무 반경(d)이 10 내지 25[㎜]를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 액적(100a)의 분무 반경이 상기 조건을 갖도록 액적(100a)이 형성되는 상기 제1 유로(120)와 상기 제2 유로(130)의 단부(예컨대 상기 몸체부(110))를 상기 기판(W)으로부터 30 내지 50[㎜]의 높이(h)에 위치시키는 것이 특징이다.

이처럼, 세정액으로부터 만들어지는 액적(100a)이 기판(W)으로 제공되어 세정을 수행할 때, 최적 조건의 입자경 및 유속, 그리고 분무 반경으로 기판(W)에 제공됨에 의해 상기 기판(W)의 세정 효율이 향상된다.

이하, 언급한 세정액 분사 장치(100)가 적용된 기판 세정 장치의 예를 설명한다.

도 3은 언급한 세정액 분사 장치를 갖는 기판 세정 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.

여기서, 도 3에 도시된 세정액 공급부는 앞서 언급한 세정액 공급 장치와 유사하므로 동일 부재에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 중복되는 부분은 그 상세 한 설명을 생략하기로 한다.

상기 기판 세정 장치는 세정액 분사부(100), 세정 용기(200) 및 기판 파지부(300)를 포함하여 이루어진다.

상기 세정액 분사부(100)는 몸체부(110)와 상기 몸체부(110)에 구비되는 제1 유로(120) 및 제2 유로(130)를 포함한다. 일 예로, 상기 세정액 분사부(100)는 상기 제2 유로(130)로 플로우되는 기체에 의해 상기 제1 유로(120)로 플로우되는 세정액을 31.7 내지 107[㎛]의 입자경과 56.5 내지 94.8[m/s]의 유속을 갖는 액적(100a)으로 변화시켜 기판(W)으로 제공한다. 이때, 상기 액적(100a)의 분무 반경은 10 내지 25[㎜]를 갖는다.

한편, 상기 세정액 분사부(100)는 액적(100a)이 형성되는 상기 제1 유로(110)의 단부 및 제2 유로(120)의 단부를 형성하는 상기 몸체부(110)를 상기 기판(W) 상의 수평면상에서 이동시키기 위한 이동부(160)를 더 포함할 수 있다.

상기 이동부(160)는 크게 지지대(162)와 지지축(164)으로 구분된다. 상기 지지대(162)는 상기 기판(W) 상부에 수평면상으로 배치되고, 선단에 상기 몸체부(110)가 위치한다. 상기 지지대(162)의 타단은 상기 지지축(164)에 연결된다. 상기 지지축(164)은 상기 지지대(162)를 지지하고, 회전시켜 상기 몸체부(110)를 상기 기판(W) 상에서 수평면상으로 이동시킨다. 예컨대, 상기 이동부(160)는 상기 지지축(164)을 기준으로 상기 몸체부(110)를 상기 기판(W)의 중심 부위로부터 가장자리 부위(혹은 중심 부위와 가장자리 부위를 왕복)로 회전 이동시킨다.

상기 세정 용기(200)는 상기 기판(W)에 대한 일련의 공정(예컨대 세정 공정) 을 수행하기 위한 공정 공간을 제공한다. 예를 들어, 상기 세정 용기(200)는 상부 방향으로 개구된 통 형상 갖고, 상단부가 처마 구조로 형성될 수 있다. 이와 달리 상기 세정 용기(200)는 다양한 형상을 가질 수 있다.

상기 세정 용기(200)는 내부에 상기 기판 파지부(300)를 수용한다. 상기 세정 용기(200)는 상기 기판(W)에 대한 세정 공정이 진행되는 동안 상기 기판(W)으로 공급되는 세정액 등의 유체들이 비산되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 외부의 다른 장치나 주위가 오염되는 것을 방지한다. 또한, 상기 세정 용기(200)는 바닥면 또는 측벽에 형성되고, 공정 공간에서 사용된 세정액 등의 유체를 외부로 배출시키기 위한 배출부(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 기판 파지부(300)는 상기 세정 용기(200) 내부에 배치되고, 상기 기판(W)을 파지 한다. 상기 기판 파지부(300)는 크게 파지부(310)와 구동축(320)으로 구분할 수 있다. 상기 파지부(310)는 상부에 상기 기판(W)이 놓여지기 위한 평탄한 스테이지를 갖는다. 상기 구동축(320)은 상기 파지부(310)의 하부로 배치(예컨대 결합)되고, 공정 진행에 따라 상기 파지부(310)를 상하 이동시킨다. 또한, 기판(W)에 대한 세정을 수행할 때, 상기 기판(W)을 회전시키기 위하여 상기 파지부(310)를 회전시킨다.

언급한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정액 분사 장치는 기판 세정을 위한 세정액을 31.9 내지 107[㎛]의 입자경과 56.5 내지 94.8[m/s]의 유속을 갖는 액적 형태로 변화시켜 기판으로 제공함으로써, 상기 액적이 갖는 충돌 에너지를 증가시켜 기판의 세정 효율을 향상시킨다.

또한, 기판으로부터 30 내지 50[㎜]의 높이로부터 분사함으로써, 기판에 도달하는 액적의 분부 반경이 10 내지 25[㎜]를 갖도록 하여 효과적인 기판의 세정을 수행한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정액 분사 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 3은 언급한 세정액 분사 장치를 갖는 기판 세정 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 세정액 분사 장치 100a: 액적

110: 몸체부 120: 제1 유로

130: 제2 유로 140: 세정액 공급부

142: 세정액 공급 유로 144: 제1 밸브

150: 기체 공급부 152: 기체 공급 유로

154: 제2 밸브 160: 이동부

162: 지지대 164: 지지축

200: 공정 용기 300: 기판 파지부

310: 파지부 320: 구동축

W: 기판 h: 높이

d: 분무 반경

Claims (2)

1. 제1 토출량을 갖도록 기판을 세정하기 위한 세정액을 플로우시키는 제1 유로; 및

   상기 제1 유로의 단부와 인접하게 단부를 위치시키고, 상기 제1 토출량 대비 0.75 내지 1.66배의 제2 토출량을 갖도록 액적 형성을 위한 기체를 플로우시킴에 의해 상기 세정액을 액적 형태로 변화시켜 기판으로 제공하기 위한 제2 유로를 포함하는 세정액 분사 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 토출량은 30 내지 40[㎖/min]이고, 상기 제2 토출량은 30 내지 50[ℓ/min]일 때, 상기 기체에 의해 상기 세정액을 31.7 내지 107[㎛]의 입자경과 56.5 내지 94.8[m/s]의 속도를 갖는 액적 형태로 변화시켜 기판으로 제공하며,

   상기 세정액으로부터 만들어지는 액적이 상기 기판으로 제공될 때, 상기 액적의 분무 반경이 10 내지 25[㎜]를 갖도록 상기 제1 유로 및 제2 유로의 단부를 상기 기판으로부터 30 내지 50[㎜]의 높이에 위치시키는 것을 특징으로 하는 세정액 분사 장치.

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