KR20090110632A - Substrate treating apparatus having two fluid nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이류체노즐을 구비한 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기체와 액체를 반도체 기판에 혼합분사하는 이류체노즐을 구비함으로써 기판의 표면을 세정하기 위한 기판처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a substrate processing apparatus having an air nozzle, and more particularly, to a substrate processing apparatus for cleaning a surface of a substrate by including an air nozzle mixing and spraying a gas and a liquid onto a semiconductor substrate.
최근에는 반도체 소자가 고밀도, 고집적화, 고성능화됨에 따라 회로 패턴의 미세화가 급속히 진행됨으로써 기판 표면에 잔류하는 파티클, 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미치게 된다.In recent years, as semiconductor devices become more dense, highly integrated, and higher in performance, micronization of circuit patterns proceeds rapidly, and contaminants such as particles, organic contaminants, and metal contaminants remaining on the substrate surface have a great influence on device characteristics and production yield.
이러한 이류로 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하는 세정공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하게 대두되고 있으며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정처리하는 공정이 실시되고 있다.The cleaning process for removing various contaminants adhering to the surface of the substrate is very important in the semiconductor manufacturing process due to this reason, and the process for cleaning the substrate is performed at the front and rear stages of each unit process for manufacturing the semiconductor.
이와 같이 기판 표면을 세정하기 위한 기판처리장치에는 액체와 기체를 혼합하여 분사할 때 형성되는 액적을 기판의 표면에 충돌시켜 기판을 세정하는 이류체노즐을 구비하고 있는데, 반도체 소자의 고집적화에 따라 선폭이 축소되어 기판 표면이 종래보다 물리적으로 견딜 수 있는 힘 범위가 축소되므로, 이류체노즐은 보다 작은 액적(mist)을 이용하여 높은 세정 효과를 얻기 위한 연구가 진행되고 있다.As described above, the substrate treating apparatus for cleaning the surface of the substrate includes an airflow nozzle for cleaning the substrate by colliding droplets formed when the liquid and gas are mixed and sprayed on the surface of the substrate. Since the reduced force range that the substrate surface can physically withstand than the conventional size is reduced, the air nozzle is being researched to obtain a high cleaning effect by using a smaller mist.
이러한 장치의 일례로 도 1, 도 2가 제시되어 있다.1 and 2 are shown as an example of such a device.
도 1은 종래의 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 측면도로서, 대한민국 공개특허 제10-2004-100865호에 개시되어 있다.1 is a side view schematically showing a conventional substrate processing apparatus, which is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-100865.
도 1을 참조하면, 기판처리장치(1)는, 회전축(11)과 그 상단에 수직으로 설치된 원판모양의 스핀 베이스(12) 및 스핀 베이스(12)의 원주방향으로 간격을 두고 복수개 설치된 척핀(13)으로 이루어진 스핀척(10)과, 스핀척(10)에 지지된 기판(W)에 탈이온수의 액적을 공급하는 이류체노즐(52)을 구비하고 있고, 상기 회전축(11)에는 회전구동기구(14)가 결합되어 있어 스핀척(10)에 지지된 기판(W)을 회전시킬 수 있도록 되어 있다.Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 includes a plurality of chuck pins provided in a circumferential direction between a
상기 이류체노즐(52)에 공급되는 탈이온수 및 질소가스의 배관(24,25)에는 밸브(24V,25V) 및 압력계(25P)가 구비되어 있다. The
상기 이류체노즐(52)은 암(21)을 통해서 노즐이동기구(23)에 결합되어 있고, 노즐이동기구(23)는 암(21)에 접속된 이류체노즐(52)을 기판(W) 위에서 이동시킬 수 있다. 밸브(24V, 25V)의 개폐 및 회전구동기구(14) 및 노즐이동기구(23)의 동작은 컨트롤러(53)에 의해 제어된다.The
도 2는 도 1에 도시된 이류체노즐을 보여주는 측단면도이다.FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the dual nozzle shown in FIG. 1. FIG.
도 2에 도시된 이류체노즐(52)은 외부혼합형으로, 케이싱 밖에서 처리액(탈이온수)에 질소가스를 충돌시켜 탈이온수의 액적을 생성하는 것이다. 이때 생성되는 액적은 볼륨중앙지름이 5㎛ 내지 40㎛이고, 이러한 액적을 기판(W) 표면에 충돌 시켜 기판 표면에 부착된 파티클을 제거하게 된다.The two-
미설명부호 54는 외부실린더, 55는 내부실린더, 56은 처리액 유로, 57은 처리액 도입구, 58은 처리액 토출구, 59는 원통유로, 60은 기체도입구, 61,62,63은 기체유로, 64는 기체토출구를 나타낸다.
한편 대한민국 공개특허 제10-2007-78373호에는 기체와 액체의 유량, 기판과 이류체노즐간의 거리를 제어하여 분사되는 액적의 밀도를 관리하고 이러한 밀도를 가진 액적이 기판에 분사되어 파티클을 제어하는 기술이 공개되어 있다.Meanwhile, Korean Patent Application Publication No. 10-2007-78373 discloses a method of controlling the density of sprayed droplets by controlling the flow rate of gas and liquid, the distance between the substrate and the airflow nozzle, and controlling the particles by spraying the droplets having the density on the substrate. The technology is open to the public.
또한 대한민국 공개특허 제10-2006-87580호에는 이류체노즐의 내부 구조와 오리피스의 직경 및 길이의 비율을 정의하여 액적의 입자 지름과 속도를 균일화시키는 기술이 공개되어 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-87580 discloses a technique for uniformizing the particle diameter and velocity of droplets by defining the ratio between the internal structure of the air nozzle and the diameter and length of the orifice.
그러나 이와 같은 종래의 기판처리장치의 경우, 기체와 액체의 유량을 제어하여 액적의 크기는 제어가 되지만, 이와 같은 액적이 기판의 패턴(pattern)에 어느 정도의 손상(damage)을 가하는지는 알 수 없기 때문에, 보다 큰 힘이 기판에 가해지는 경우에는 기판 패턴이 손상을 입어 불량을 초래하게 된다.However, in the conventional substrate processing apparatus, the droplet size is controlled by controlling the flow rates of gas and liquid, but it is unknown how much damage such droplets cause to the pattern of the substrate. If no larger force is applied to the substrate, the substrate pattern is damaged, resulting in a defect.
또한 대한민국 공개특허 제10-2004-100865호와 제10-2007-78373호에 개시된 이류체노즐을 통해 기체와 액체를 분사하게 되면, 기판에 부딪힌 액적이 물안개 모양을 형성하며 상부로 비산하여 이류체노즐의 끝단인 오리피스 주위에 물방울 모양으로 맺히게 되고, 이렇게 뭉쳐진 물방울이 기판 위로 낙하하게 되면 물반점이 생겨 기판 불량을 초래하게 된다.In addition, when the gas and the liquid is injected through the two-fluid nozzle disclosed in the Republic of Korea Patent Publication Nos. 10-2004-100865 and 10-2007-78373, droplets hit the substrate to form a water fog shape and scattered to the top Water droplets are formed around the orifice, which is the end of the nozzle, and when the water droplets fall on the substrate, water spots are generated and the substrate is defective.
또한 대한민국 공개특허 제10-2006-87580호에 제시된 이류체노즐은 이류체노 즐 내부에서 기체와 액체가 혼합된 후 오리피스를 통해 분사되기 때문에 오리피스 통과 시 입자의 재뭉침 현상이 발생하여 입자 크기가 일정하지 못하고 이러한 불규칙한 입자에 의해 기판 패턴에 손상을 가해 기판 불량을 초래하는 문제점이 있다.In addition, since the air nozzle shown in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2006-87580 is injected through an orifice after gas and liquid are mixed inside the air nozzle, particle size re-aggregates when the orifice passes, and thus the particle size is constant. There is a problem in that it causes damage to the substrate pattern by such irregular particles resulting in a substrate failure.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 이류체노즐의 오리피스에 물 맺힘이 발생되는 것을 방지할 수 있는 노즐 구조를 갖는 기판처리장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a substrate processing apparatus having a nozzle structure that can prevent water condensation from occurring in an orifice of an airflow nozzle.
본 발명의 다른 목적은, 기판에 충돌된 액적이 비산되는 것을 방지하여 세정 효과를 높일 수 있는 기판처리장치를 제공하고자 함에 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus which can prevent the droplets collided with the substrate from scattering and enhance the cleaning effect.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기체공급부로부터 공급된 기체와 액체공급부로부터 공급된 액체를 충돌시켜 액적을 형성시키는 이류체노즐을 구비하고, 상기 액적을 기판의 표면에 충돌시켜 기판을 세정하기 위한 기판처리장치에 있어서, 상기 이류체노즐은, 내부에 액체유로가 형성된 내부실린더와, 상기 내부실린더가 내부에 삽입되어 내부실린더의 외주면과의 사이에 기체유로가 형성된 외부실린더로 이루어지고; 상기 외부실린더에는, 상기 내부실린더의 단부 외주면과의 사이에 기체유로를 형성하는 제1오리피스와, 상기 제1오리피스의 끝단에서 연장형성되어 상기 제1오리피스에 비하여 직경이 작게 형성된 제2오리피스가 형성된 것;을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is provided with a double-fluid nozzle for colliding the gas supplied from the gas supply unit and the liquid supplied from the liquid supply unit to form a droplet, the liquid is impinged on the surface of the substrate to clean the substrate A substrate processing apparatus for performing the above, the air nozzle comprises: an inner cylinder having a liquid flow path formed therein, and an outer cylinder having a gas flow path formed between the inner cylinder and the outer circumferential surface of the inner cylinder; The outer cylinder includes a first orifice defining a gas flow path between the outer cylinder and an outer circumferential surface of the inner cylinder, and a second orifice extending from an end of the first orifice and having a smaller diameter than the first orifice. It is characterized by.
이 경우 상기 제2오리피스와 제1오리피스의 직경 비율은 1 : 1.5∼2.5인 것으로 구성될 수 있다.In this case, the diameter ratio of the second orifice and the first orifice may be 1: 1.5 to 2.5.
또한 상기 기체와 액체의 혼합점은 상기 제2오리피스의 외측 공간인 상기 외 부실린더의 하측 끝단에서부터 10mm 이내에 형성되는 것으로 구성될 수 있다.In addition, the mixing point of the gas and liquid may be configured to be formed within 10mm from the lower end of the outer cylinder which is the outer space of the second orifice.
또한 상기 제2오리피스의 끝단에서 외측으로 직경이 확대되는 경사면이 형성된 것으로 구성될 수 있다.In addition, the second orifice may be configured to have an inclined surface that is enlarged outward from the end of the orifice.
한편, 상기 외부실린더의 외측에는 외부실린더 외주면과의 사이에 제2기체유로를 형성시키는 제2외부실린더가 설치되고, 상기 제2기체유로를 통해 흐르는 제2기체는 상기 기판에 분사된 기체와 액체의 외측 둘레를 감싸도록 분사되는 것으로 구성될 수 있다.On the other hand, a second outer cylinder is formed outside the outer cylinder to form a second gas flow path between the outer cylinder outer peripheral surface, the second gas flowing through the second gas flow path is a gas and liquid injected to the substrate It may be configured to be sprayed to surround the outer periphery of the.
본 발명에 의하면, 이류체노즐의 오리피스에 물 맺힘이 발생되는 현상을 방지함으로써 물방울이 기판에 떨어져 기판 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that water droplets fall on the substrate to prevent substrate defects by preventing water condensation in the orifice of the air nozzle.
또한 제1기체가 분사되는 외부실린더의 외측에 제2기체가 분사되는 제2외부실린더를 구비함으로써 제1기체와 액체의 혼합물이 기판에 충돌시 액적이 비산하는 것을 방지함으로써 세정효과를 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, by providing a second outer cylinder in which the second gas is injected outside the outer cylinder in which the first gas is injected, the cleaning effect can be enhanced by preventing droplets from scattering when the mixture of the first gas and the liquid collides with the substrate. There is an advantage.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 기판처리장치의 전체 구성을 보여주는 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the overall configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
기판처리장치(100)는, 기판(W)을 지지하는 동시에 기판을 회전시키기 위한 기판지지 및 회전기구(110), 상기 기판(W)의 표면에 있는 파티클을 제거하기 위하여 기체 및 액체를 분사시키는 이류체노즐(120), 상기 이류체노즐(120)의 상하위치를 가변시키기 위한 노즐상하구동기구(130), 상기 이류체노즐(120)을 기판(W)의 중앙부 및 주연부로 이동시키는 노즐구동기구(140), 상기 이류체노즐(120)에 공급되는 기체의 유량 및 압력을 제어하는 기체제어부(151), 상기 이류체노즐(120)에 공급되는 액체의 유량 및 압력을 제어하는 액체제어부(152), 상기 이류체노즐(120)에서 형성된 액적이 기판(W)에 충돌될 때 기판(W)에 가해지는 힘을 측정하기 위한 충격감지부(160), 상기 충격감지부(160)에서 감지된 힘을 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이하는 화면현시부(170), 상기 기체제어부(151)와 액체제어부(152)를 비롯하여 전체 시스템을 제어하기 위한 주제어부(180), 기판(W)의 수직위치를 감지하여 기판(W)과 충격감지부(160)의 수직위치를 동일하게 유지시키기 위한 기판위치감지센서(190)로 구성된다.The
이류체노즐(120)은 기판(W)에 대한 세정이 이루어지기 전에는 도 3에 도시된 충격감지부(160)의 상부에 위치해 있다가(이 위치를 '원점위치'라 한다), 기판(W) 세정을 위해 세정위치로 노즐구동기구(140)에 의해 도 3의 기판(W)이 놓여지는 영역(즉, 기판지지 및 회전기구(110)의 상부영역, 이하 '세정위치'라 함)으로 이동된다.Before the cleaning of the substrate W is performed, the
상기 기체제어부(151)와 액체제어부(152)에는 기체와 액체의 유량을 측정하기 위한 유량계, 공급되는 압력을 측정하기 위한 압력계, 기체와 액체의 공급을 조 절하기 위한 밸브, 콘트롤러 등이 구비되어 공급되는 기체와 액체의 유량 및 압력을 조절할 수 있도록 되어 있다.The
상기 기체제어부(151)와 액체제어부(152)에는 각각 기체공급부(도면에 미도시)와 액체공급부(도면에 미도시)가 연결설치되어 있다.The
상기 충격감지부(160)는 세정공정이 이루어지기 이전에 이류체노즐(120)이 위치되는 원점위치에 설치된다. 상기 충격감지부(160)는 이류체노즐(120)에서 분사되는 액적이 충돌되는 경우 그 충격을 감지하기 위한 충격감지센서로 구성된다.The
상기 충격감지센서는 일례로, 힘을 받으면 압축되거나 늘어나는 등 변형이 생기고 이 변형량을 전기적인 신호로 검출한 뒤 컴퓨터 장치에 의해 디지털신호로 바꾸면 힘이 숫자로 나타나게 되어 힘을 측정할 수 있는 로드셀(load cell)이 사용될 수 있다.For example, the shock sensor is a load cell capable of measuring the force by compressing or stretching when a force is generated, such that the deformation is detected as an electrical signal and then converted into a digital signal by a computer device. load cell) can be used.
여기서 이류체노즐(120)에 의해 액적이 기판(W)에 분사되는 경우 기판(W)에 가해지는 충격(힘)은 기체/액체의 유량과 압력, 이류체노즐(120)과 기판(W) 사이의 거리에 의해 결정된다.Here, when the droplets are injected onto the substrate W by the
본 실시예에서는 상기 이류체노즐(120)의 하부 끝단과 기판(W) 상면과의 거리를, 이류체노즐(120)이 원점위치에 있는 경우 이류체노즐(120)의 하부 끝단과 충격감지부(160)와의 거리와 동일하게 설정하였다. In the present embodiment, the distance between the lower end of the
따라서 원점위치에서 이류체노즐(120)에 의해 분사된 액적이 충격감지부(160)에 가하는 힘이 세정위치에서 이류체노즐(120)에 의해 분사된 액적이 기판(W)에 가하는 힘과 동일하게 되도록 하여, 실제 기판(W)이 받는 충격과 동일한 충격을 충격감지부(160)가 감지할 수 있도록 하였다.Therefore, the force applied by the
상기 충격감지부(160)는 그 위치를 조절할 수 있도록 충격감지부위치설정기구(도면에 미도시)가 설치된다.The
도 4는 도 3에 도시된 기판처리장치의 이류체노즐을 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 이류체노즐의 오리피스부를 확대한 단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an airflow nozzle of the substrate processing apparatus illustrated in FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an orifice portion of the airflow nozzle illustrated in FIG. 4.
이류체노즐(120)은, 내부에 액체유로가 형성된 내부실린더(121)와, 상기 내부실린더(121)가 내부에 삽입되어 내부실린더(121)의 외주면과의 사이에 기체유로가 형성되는 외부실린더(125)로 이루어진다.The
상기 내부실린더(121)는, 액체도입구(122a)측 기체유로의 외측 몸통을 형성하는 제1몸통부(121a), 상기 제1몸통부(121a)에서 두께가 작아지는 단차를 형성하면서 하측으로 연장되는 제2몸통부(121b), 상기 제2몸통부(121b)의 끝단에서 내측으로 단차를 형성하면서 직경이 작아지는 제1단부(121c), 상기 제1단부(121c)에서 두께가 작아지는 단차를 형성하면서 하측으로 연장되는 제2단부(121d)로 구성된다. 상기 제2단부(121d)의 하단 외주면은 테이퍼진 경사면(121e)으로 형성되어 있다.The
상기 액체유로는 상기 내부실린더(121) 내부에 형성된 것으로서, 액체가 유입되는 액체도입구(122a)에서부터 액체가 토출되는 액체토출구(122b)까지의 내부 공간으로 구성되어, 액체는 액체유로를 경유하여 기판(W)에 대하여 수직방향으로 공급된다.The liquid flow path is formed inside the
상기 외부실린더(125)는, 상기 내부실린더(121)가 내측에 삽입되도록 내부에 공간이 형성되는데, 측면부에는 기판(W)에 대하여 수평방향으로 형성된 기체도입구(126a)가 형성되어 있다. The
상기 외부실린더(125)의 내측에는, 상기 내부실린더(121)의 제1단부(121c) 외주면과의 사이에 기체유로를 형성하는 제1내주면(125a)과, 상기 내부실린더(121)의 제2단부(121d) 외주면과의 사이에 기체유로를 형성하며 상기 제1내주면(125a)보다 직경이 작은 제2내주면(125b)과, 상기 제2내주면(125b)의 하측으로 연장되고 상기 내부실린더(121)의 경사면(121e)에 대응하도록 내측으로 테이퍼진 제1경사면(125c)과, 상기 제1경사면(125c)의 하단에서 수직으로 연장된 제3내주면(125d)과, 상기 제3내주면(125d)의 하단에서 연장되어 외측으로 테이퍼진 형상의 제2경사면(125e)이 형성되어 있다.Inside the
따라서 기체유로는 기체가 유입되는 기체도입구(126a)에서부터 기체가 토출되는 기체토출구(126b)까지 외부실린더(125)의 내부 공간으로서 내부실린더(121)의 외주면과의 사이에 형성된 공간이 된다.Accordingly, the gas flow path is a space formed between the outer cylinder surface of the
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2내주면(125b)은 제1내주면(125a)에 비하여 직경이 작으므로(B), 상기 제2내주면(125b)을 제1오리피스라고 정의한다.As shown in FIG. 5, since the diameter of the second inner
또한 상기 제3내주면(125d)은 제2내주면(125b)에 비하여 직경이 작으므로(A), 상기 제3내주면(125d)을 제2오리피스라고 정의하고, 제2오리피스는 제1오리피스보다 직경이 작게 되어 있다.In addition, since the third inner
상기 액체유로를 따라 공급된 액체와 기체유로를 따라 공급된 기체는 도 4에 도시된 바와 같이, 제2오리피스의 하측에서 혼합점을 형성시킨다. 이러한 혼합점 부근에서는 기체와 액체가 혼합분사될 때 압력이 저하되는 영역(도 5의 C영역)이 제2오리피스의 하측 주위에 원호를 띠며 형성된다. The liquid supplied along the liquid flow path and the gas supplied along the gas flow path form a mixing point at the lower side of the second orifice, as shown in FIG. 4. In the vicinity of the mixing point, a region (C region in FIG. 5) in which pressure decreases when gas and liquid are mixed and sprayed is formed with an arc around the lower side of the second orifice.
이 경우 압력저하영역(C) 부근에는 도 5에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 기체 흐름 방향이 형성되므로, 압력저하영역(C) 부근의 공기는 기체와 액체가 분사될 때 기판(W)에 충돌되어 비산하는 액적과 함께 압력저하영역(C)으로 빨려들어가게 된다.In this case, since the gas flow direction is formed in the direction of the arrow as shown in FIG. 5 near the pressure drop zone C, the air near the pressure drop zone C collides with the substrate W when the gas and the liquid are injected. It is sucked into the pressure drop zone (C) with the droplets that are scattered.
이와 같이 기판(W)에 충돌되어 비산하는 액적이 압력저하영역(C)으로 빨려들어가면 상기 제2오리피스를 통과하는 기체의 흐름에 의해 액적이 뭉쳐지는 것을 방지하여 종래기술에서와 같이 물방울이 기판(W)에 떨어져 기판불량을 발생시키는 것을 방지할 수 있게 된다.In this way, when the droplets colliding with the substrate W are sucked into the pressure reducing region C, the droplets are prevented from being agglomerated by the flow of the gas passing through the second orifice. It is possible to prevent the occurrence of a substrate defect by falling to W).
이 경우 상기 기체와 액체의 혼합점은 상기 제2오리피스의 외측 공간인 상기 외부실린더(125)의 하측 끝단(125f)에서부터 10mm 이내에 형성되는 것이 바람직하다.In this case, the mixing point of the gas and the liquid is preferably formed within 10mm from the
이와 같이 기체와 액체의 혼합점이 제2오리피스의 외측에 형성되면 입자의 재뭉침 현상이 방지된다.As such, when the mixing point of the gas and the liquid is formed outside the second orifice, re-aggregation of particles is prevented.
또한 상기와 같은 오리피스 구조를 채택하게 되면 기체유로를 통해 공급되는 기체의 손실을 최소화할 수 있어, 보다 작은 평균 액적크기를 구현할 수 있다.In addition, by adopting the orifice structure as described above, it is possible to minimize the loss of the gas supplied through the gas flow path, it is possible to implement a smaller average droplet size.
상기와 같은 이류체노즐(120) 구조에서 제2오리피스(A)와 제1오리피스(B)의 직경 비율은 1 : 1.5∼2.5인 것이 바람직하며, 이때 평균 액적크기는 20㎛ 이하이다.In the
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 이류체노즐을 보여주는 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing an airflow nozzle according to another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 이류체노즐은, 도 4에 도시된 이류체노즐의 구조를 그대로 채용하면서, 기판(W)에 충돌되어 비산하는 액적을 기판에 집중시킬 수 있도록 제2기체를 기판(W)에 분사하는 구조로 되어 있다.The air nozzle shown in FIG. 6 adopts the structure of the air nozzle shown in FIG. 4 as it is, and the second gas is used as the substrate W so that the droplets colliding with the substrate W can be concentrated on the substrate. The structure is sprayed on.
즉, 내부실린더(121)와 외부실린더(125)의 액체유로와 기체유로를 형성시키는 내부구조는 도 4, 도 5에 도시된 구조와 동일하고, 상기 외부실린더(125)의 외측에는 외부실린더(125) 외주면과의 사이에 제2기체유로(128b)를 형성시키는 제2외부실린더(127)가 설치된다.That is, the internal structure of forming the liquid flow path and the gas flow path of the
상기 제2외부실린더(127)의 측부에는 기판(W)에 대하여 수평방향으로 제2기체가 도입되는 제2기체도입구(128a)가 형성되고, 상기 외부실린더(125)의 외주경사면(125g)과의 사이에 제2기체유로(128b)를 형성시키는 경사면(127a)이 형성되어 있다.A second
상기 제2기체유로(128b)를 통해 분사된 제2기체는, 상기 내부실린더(121)를 통해 분사된 액체와 외부실린더(125)를 통해 분사된 기체(이하, '제1기체'라 함)의 외측 둘레를 감싸도록 분사되어, 제1기체와 액체가 기판(W)에 충돌되면서 액적이 비산되는 것을 방지하여 세정 효과를 높이게 된다.The second gas injected through the
본 발명에서 이류체노즐에 공급되는 기체는 일반적으로 질소가스가 사용되지만, 이에 한정되지 않고 모든 불활성 기체가 사용가능하다.In the present invention, the gas supplied to the two-fluid nozzle is generally nitrogen gas, but not limited thereto, and any inert gas may be used.
또한 액체는 탈이온수(DIW) 뿐만 아니라 반도체 공정에 사용되는 일반적인 세정액(SC-1,SC-2,SPM,DHF,BOE 등)은 모두 사용가능하다.In addition to the deionized water (DIW), the liquid may be used in general cleaning liquids (SC-1, SC-2, SPM, DHF, BOE, etc.) used in the semiconductor process.
한편, 상기 이류체노즐(120)은 기판 세정시간(Through-put)을 단축하기 위해 복수개 사용할 수도 있다.On the other hand, the
이하 본 발명 기판처리장치를 사용한 제어방법을 설명한다.Hereinafter, a control method using the substrate processing apparatus of the present invention will be described.
도 7은 본 발명의 기판처리장치를 사용하여 기판을 처리하는 방법을 나타내는 흐름도이다.7 is a flowchart showing a method of processing a substrate using the substrate processing apparatus of the present invention.
먼저, 기판위치감지센서(190)에서 기판(W)의 수직위치를 감지한다(S201). First, the vertical position of the substrate W is detected by the substrate position sensor 190 (S201).
이때, 이류체노즐(120)은 '원점위치'에 위치되어 있고, 이류체노즐(120)의 하부에는 충격감지부(160)가 설치되어 있다.At this time, the
기판(W)의 수직위치 감지결과 기판(W)과 충격감지부(160)의 수직위치가 일치하는지 여부를 판단하여(S202), 일치하지 않으면 충격감지부위치설정기구를 이용하여 충격감지부(160)의 수직위치를 보정한다(S203).As a result of detecting the vertical position of the substrate W, it is determined whether or not the vertical position of the substrate W and the
감지결과 기판(W)과 충격감지부(160)의 수직위치가 일치하는 경우에는 기체와 액체가 소정의 압력과 유량으로 제어되어 충격감지부(160)에 분사된다(S204).As a result of the detection, when the vertical position of the substrate W and the
이와 같이 기체와 액체가 분사되면 충격감지부(160)에 의해 충격(힘)이 감지되고(S205), 기체와 액체의 분사는 정지된다(S206).As such, when the gas and the liquid are injected, the impact (force) is sensed by the impact detecting unit 160 (S205), and the injection of the gas and the liquid is stopped (S206).
이때 주제어부(180)에서는 감지된 충격이 기 설정된 설정범위 이내인지 여부를 판단한다(S207). 여기서 '설정범위'란 기판(W)에 충격을 가했을 때 기판(W)의 패턴이 손상받지 않는 범위를 미리 설정한 것이다.At this time, the
판단 결과 감지된 충격이 설정범위를 벗어난 경우(즉, 설정범위 이상 또는 이하인 경우) 주제어부(180)는 이상 상태임을 알리는 알람(Alarm)을 발생시키고, 기체의 유량 또는 압력, 액체의 유량 또는 압력 중 하나 이상을 조절하거나 노즐상하구동기구(130)를 이용하여 이류체노즐(120)의 상하 위치를 조절한 후(S208), 다시 기체와 액체를 분사하여 충격이 설정범위 이내가 되도록 한다.As a result of the determination, when the detected shock is out of the setting range (ie, above or below the setting range), the
만약 감지된 충격이 설정범위 이내인 경우에는 이류체노즐(120)을 노즐구동기구(140)를 이용하여 기판(W)이 놓인 세정위치로 이동시킨다(S209).If the detected shock is within the set range, the
이후 노즐구동기구(140)가 이류체노즐(120)을 기판(W)의 중앙부 및 주연부로 이동시키면서 기체와 액체를 분사하여 기판(W)을 세정하고, 기판(W) 세정이 완료되면 기체와 액체의 분사를 정지시킨 후, 이류체노즐(120)을 다시 원점위치로 이동시킴으로써 세정공정이 완료된다(S210).Thereafter, the
이와 같은 본 발명에 의하면, 충격감지부(160)에 의하여 실제로 기판에 가해지는 충격(impact)이 어느 정도인지를 직접 또는 간접적으로 확인할 수 있고, 기판의 패턴에 손상이 가지 않는 범위의 기체와 액체의 유량, 압력 및 이류체노즐의 위치를 제어할 수 있어 기판 불량을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to directly or indirectly determine how much impact is actually applied to the substrate by the
또한 액적이 비산되는 것을 방지하고 노즐 끝단 부위에 물방울이 맺혀 기판에 낙하됨으로써 기판 불량을 발생시키는 문제점을 개선시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the problem of preventing the droplets from scattering and dropping the substrate by dropping water droplets on the nozzle end portion, thereby causing substrate defects.
아래 표는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치에서 기판에 가해지는 충격(IMPACT)을 달리 설정하여 실험한 결과를 나타낸 것이다.The table below shows the results of experiments by differently setting the impact (IMPACT) applied to the substrate in the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
여기서 기판은 선폭이 100nm이하인 것을 사용하였다.In this case, a substrate having a line width of 100 nm or less was used.
실험예 1은 이류체노즐에서 분사되는 기체와 액체의 유량 및 압력을 제어하여 기판이 받는 충격을 20∼30gf로 설정하고, 이류체노즐의 구조는 본 발명의 2중 오리피스구조를 채택하지 않은 것이다. 이때 기판 표면상의 파티클 세정 효과는 90% 이상이지만, 기판의 패턴 손상이 발생하였다. 평균 액적크기는 30㎛ 이하이다. Experimental Example 1 controls the flow rate and pressure of the gas and liquid injected from the two-fluid nozzle to set the impact of the substrate to 20 to 30 gf, the structure of the two-fluid nozzle does not adopt the double orifice structure of the present invention. . At this time, the particle cleaning effect on the surface of the substrate was 90% or more, but damage to the pattern of the substrate occurred. The average droplet size is 30 μm or less.
실험예 2는 이류체노즐에서 분사되는 기체와 액체의 유량 및 압력을 제어하여 기판이 받는 충격을 20gf이하로 설정하고, 이류체노즐은 도 4와 도 5에 도시된 구조를 사용한 것이다. 이때 기판 표면상의 파티클 세정 효과는 90% 이상이고, 기판의 패턴 손상은 없었으며, 평균 액적크기는 20㎛ 이하이다.Experimental Example 2 controls the flow rate and pressure of the gas and liquid injected from the airflow nozzle to set the impact received by the substrate to 20gf or less, and the airflow nozzle uses the structure shown in FIGS. 4 and 5. At this time, the particle cleaning effect on the substrate surface was 90% or more, there was no pattern damage of the substrate, and the average droplet size was 20 µm or less.
실험예 3은 이류체노즐에서 분사되는 기체와 액체의 유량 및 압력을 제어하여 기판이 받는 충격을 20gf이하로 설정하고, 이류체노즐은 도 6에 도시된 구조를 사용한 것이다. 이때 기판 표면상의 파티클 세정 효과는 90% 이상이고, 기판의 패턴 손상은 없었으며, 평균 액적크기는 20㎛ 이하이다.Experimental Example 3 controls the flow rate and pressure of the gas and liquid injected from the two-fluid nozzle to set the impact received by the substrate to 20gf or less, and the two-fluid nozzle uses the structure shown in FIG. At this time, the particle cleaning effect on the substrate surface was 90% or more, there was no pattern damage of the substrate, and the average droplet size was 20 µm or less.
이상, 본 발명의 실시 예를 사용하여 설명하였으나 이들 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the embodiments of the present invention have been described by way of example only, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. I can understand that.
도 1은 종래의 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 측면도,1 is a side view schematically showing a conventional substrate processing apparatus;
도 2는 도 1에 도시된 이류체노즐을 보여주는 측단면도,Figure 2 is a side cross-sectional view showing the air nozzle shown in Figure 1,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 기판처리장치의 전체 구성을 보여주는 개략도,Figure 3 is a schematic diagram showing the overall configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 4는 도 3에 도시된 기판처리장치의 이류체노즐을 보여주는 단면도, 4 is a cross-sectional view showing an air nozzle of the substrate processing apparatus shown in FIG. 3;
도 5는 도 4에 도시된 이류체노즐의 오리피스부를 확대한 단면도,5 is an enlarged cross-sectional view of an orifice portion of the dual-fluid nozzle shown in FIG. 4;
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 이류체노즐을 보여주는 단면도,Figure 6 is a cross-sectional view showing an air nozzle according to another embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 기판처리장치를 사용하여 기판을 처리하는 방법을 나타내는 흐름도.7 is a flowchart illustrating a method of processing a substrate using the substrate processing apparatus of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 기판처리장치 110 : 기판지지 및 회전기구100: substrate processing apparatus 110: substrate support and rotation mechanism
120 : 이류체노즐 121 : 내부실린더120: air flow nozzle 121: inner cylinder
121a : 제1몸통부 121b : 제2몸통부121a:
121c : 제1단부 121d : 제2단부121c:
121e : 경사면 122a : 액체도입구121e:
122b : 액체토출구 125 : 외부실린더122b: liquid discharge port 125: external cylinder
125a : 제1내주면 125b : 제2내주면125a: first inner
125c : 제1경사면 125d : 제3내주면125c: first sloped
125e : 제2경사면 126a : 기체도입구125e:
126b : 기체토출구 130 : 노즐상하구동기구126b: gas discharge port 130: nozzle up and down drive mechanism
140 : 노즐구동기구 151 : 기체제어부140: nozzle drive mechanism 151: gas control unit
152 : 액체제어부 160 : 충격감지부152: liquid control unit 160: impact detection unit
170 : 화면현시부 180 : 주제어부170: screen display 180: main control
190 : 기판위치감지센서190: substrate position sensor
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