KR20100013651A - 분사유닛 및 이를 포함하는 기판세정장치 - Google Patents

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Abstract

세정효율을 향상시킬 수 있는 기판세정장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 기판세정장치는, 기판을 회전시키는 회전유닛 및 기판상으로 세정제를 분사하는 분사유닛을 포함하며, 분사유닛은, 내부에 세정제의 유로가 형성되는 분사노즐과 분사노즐의 유로에 설치되어, 분사노즐의 길이방향을 따라 세정제를 와류시키는 코어를 포함한다. 여기서, 분사노즐은 액체와 기체의 세정제를 동시에 분사하는 2유체노즐로써, 코어는 액체 세정제를 와류시킨다. 이와 같은 구성에 의하면, 분사노즐을 통해 분사되는 액체 세정제가 와류되어 기판상으로 분사됨으로써, 분사력을 상승시켜 세정효율을 향상시킬 수 있다.
분사, 노즐, 세정제, 가스, 혼합, 코어, 나사

Description

분사유닛 및 이를 포함하는 기판세정장치{JET UNIT AND WAFER CLEANING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 세정제의 분사효율을 향상시킬 수 있는 분사유닛과 이를 포함하는 기판세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체는 리소그래피, 증착 및 에칭 등과 같은 일련의 공정들이 반복적으로 수행함으로써, 제조된다. 이때, 상기 반도체를 구성하는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판의 표면에는 반복적인 공정에 의해 각종 파티클, 금속 불순물 및/또는 유기물 등과 같은 오염물질들이 잔존하게 된다. 상기 기판 상에 잔존하는 오염물질은 제조되는 반도체의 신뢰성을 저하시키므로, 이를 개선하기 위해 기판세정장치가 반도체 제조공정 중에 채용된다.
상기 기판세정장치는 건식(Dry) 또는 습식(Wet)세정방식 중 어느 하나의 방식으로 기판 표면의 오염물질을 처리한다. 여기서, 상기 습식세정방식은 액체 세정제를 낱장의 기판 상으로 분사하여 기판의 오염물질을 기판의 회전시 발생되는 원심력으로 세정하는 매엽식 기판세정장치가 일반적으로 채용된다.
상기와 같은 매엽식 기판세정장치에서는 기판 표면의 파티클과 같은 오염물 질을 순수의 분사에 의해 제거하며, 이를 위해 분사노즐을 구비한다. 근래에는, 액체인 순수와 기체인 건조가스를 동시에 분사하는 2유체노즐이 분사노즐로 주로 채택된다. 이러한 2유체노즐은 건조가스의 분사속도와 순수의 무게에 의한 충격력 즉, 분사력으로 상기 기판 상의 오염물질을 제거하는 것으로써, 미세 패턴과 고집적화된 기판의 미세 파티클 제거에 주로 채용된다.
그런데, 상기와 같은 2유체노즐의 내부에 형성되는 순수의 유로는 일직선 즉, 순수가 유입되는 유입구와 분사되는 분사구가 일직선으로 연결되는 형상을 가진다. 그로 인해, 상기 2유체노즐을 통해 분사되는 순수는 분사력의 한계를 가진다. 뿐만 아니라, 상기 분사되는 순수의 분사체가 요구되는 크기로 균일하게 분사되지 못하고 다양한 크기로 분사되는 문제점이 야기된다. 이러한 분사력 저하 및 분사체 불균일 문제점은 상기 기판 상의 파티클 제거와 같은 세정효율 저하의 원인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 액체의 세정제를 회전시켜 분사함으로써 분사력을 증가시킬 수 있는 분사유닛을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 서로 다른 세정제가 하나의 분사노즐을 통해 동시에 분사됨에 있어 세정효율을 향상시킬 수 있는 분사유닛을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 분사노즐로부터 분사되는 분사체의 크기를 균일하게 제어할 수 있는 분사유닛을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 목적들을 달성한 분사유닛을 포함한 기판세정장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 분사유닛은, 내부에 액체 세정제가 안내되는 유로가 형성되는 분사노즐 및 상기 유로에 설치되어, 상기 분사노즐의 길이방향을 따라 상기 액체 세정제를 와류시키는 코어를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 코어의 외주면에 나사산이 형성됨으로써, 상기 액체 세정제를 와류시킨다.
본 발명의 다른 측면에 의한 분사유닛은, 내부에 제 1 및 제 2 세정제의 유로가 형성되는 분사노즐 및 상기 분사노즐 내부에 설치되어, 상기 제 1 및 제 2 세 정제 중 적어도 어느 하나의 세정제를 상기 분사노즐의 길이방향을 따라 와류시키는 코어를 포함한다.
여기서, 상기 유로는, 상기 제 1 세정제가 상기 코어에 의해 와류를 형성하면서 분사되는 제 1 유로와 상기 제 2 세정제가 상기 제 1 유로를 감싸면서 분사되는 제 2 유로를 포함한다. 여기서, 상기 제 1 세정제는 순수를 포함하고, 제 2 세정제는 질소가스를 포함한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 기판세정장치는, 기판을 회전시키는 회전유닛과 상기 회전유닛에 의해 회전되는 기판상으로 세정제를 분사하는 분사유닛을 포함한다. 여기서, 상기 분사유닛은, 내부에 상기 세정제의 유로가 형성되는 분사노즐과 상기 분사노즐 내부의 유로에 설치되어 분사노즐의 길이방향을 따라 세정제를 와류시키는 코어를 포함한다. 이때, 상기 코어의 외주면에는 세정제를 와류시키기 위한 나사산이 형성된다.
상기 분사노즐은 액체와 기체 세정제를 동시에 분사할 수 있는 2유체노즐이다. 그로 인해, 상기 분사노즐 내부의 유로는 액체 세정제가 상기 코어에 의해 와류되어 분사되는 제 1 유로와 상기 제 1 유로를 감싸면서 분사되는 제 2 유로를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 분사유닛 및 이를 포함하는 기판세정장치는, 첫째, 분사노즐 내부에 액체의 세정제를 와류시키는 코어를 설치함으로써, 분사노즐로부터 분사되는 액체 세정제의 분사력을 상승시킬 수 있다.
둘째, 서로 다른 상태인 액체와 기체의 세정제를 동시에 분사함에 있어서 상대적으로 무게가 무거운 액체의 세정제를 와류시킴으로써, 기판의 세정효율을 향상시킬 수 있다.
셋째, 코어가 나사산을 구비하고 분사노즐의 길이방향을 따라 세정제를 와류시킴으로써, 간단한 구조로 분사효율을 향상시킬 수 있다.
마지막으로, 액체의 세정제가 상기 코어에 의해 나선형으로 와류됨으로써, 분사되는 분사체의 요구되는 크기로 균일하게 제어할 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 기판세정장치(1)는, 회전유닛(10)과 분사유닛(20)을 포함한다.
상기 회전유닛(10)은 기판(W)을 고속으로 회전시키며, 이를 위해, 회전체(11)와 고정부재(13)를 포함한다.
상기 회전체(11)는 상기 기판(W)이 안착되며, 이 기판(W)을 지지한 채 회전체구동부(14)의 구동력에 의해 고속 회전된다. 상기 회전체(11)는 회전체구동부(14)와 샤프트(12)에 의해 연결되어, 구동력을 전달받아 회전된다. 여기서, 상기 샤프트(12)는 상기 회전체구동부(14)의 구동력에 의해 승하강됨으로써, 상기 회전체(11)를 승하강시킨다. 이러한 회전체(11)의 승하강에 의해, 도시되지 않은 세정챔버의 내외로 회전체(11)가 출입되거나 기판(W)을 다단계로 세정할 수 있다.
참고로, 상기 회전체(11)에 안착되는 기판(W)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼로 예시하나, 꼭 이를 한정하는 것은 아니다. 즉, 상기 기판(W)은 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 PDP(Plasma Display Panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용 유리기판이 채용될 수 있음은 당연하다.
상기 고정부재(13)는 상기 회전체(11)에 기판(W)을 고정시키는 것으로써, 적어도 3위치에서 상기 기판(W)을 회전체(11)에 고정시킨다. 상기 고정부재(13)는 상기 기판(W)이 회전체(11)에 안착됨을 간섭하지 않는 위치와, 기판(W)을 회전체(11)에 고정시키는 위치 사이에서 움직임 가능하게 구성된다. 이때, 상기 고정부재(13)의 움직임은 회전체(11)에 의해 기판(W)이 회전함으로써 발생되는 원심력에 의해 가동되거나, 별도의 가동수단에 의해 가동될 수 있다.
상기와 같이 회전체(11)와 고정부재(13)를 구비하여 기판(W)을 회전시키는 기술구성은 공지의 기술로부터 용이하게 이해 가능하므로, 자세한 설명 및 도시를 생략한다.
상기 분사유닛(20)은 상기 회전유닛(10)에 의해 고속으로 회전되는 기판(W)으로 세정제(D)(N)를 분사하여, 기판(W) 표면의 파티클과 같은 오염물질을 제거하여 세정시킨다. 이러한 분사유닛(20)은 분사노즐(30)과 코어(40)를 구비한다.
상기 분사노즐(30)은 제 1 및 제 2 세정제(D)(N)를 동시에 또는 시간차를 두고 분사하며, 그로 인해, 상기 분사노즐(30)의 내부에는 제 1 세정제(D)가 분사되는 제 1 유로(F1)와 제 2 세정제(N)가 분사되는 제 2 유로(F2)가 형성된다. 여기서, 상기 제 1 세정제(D)는 제 1 세정제공급부(37)로부터 공급되는 액체인 순수를 포함하며, 제 2 세정제(N)는 제 2 세정제공급부(38)로부터 공급되는 기체인 질소가스(N2)를 포함하는 것으로 예시한다. 즉, 상기 분사노즐(30)은 액상과 기상의 유체가 동시에 분사될 수 있는 2유체노즐인 것이다.
이러한 분사노즐(30)은 도 2 및 도 3의 도시와 같이, 상호 결합되는 내통(31)과 외통(34)을 구비한다. 상기 내통(31)에는 제 1 세정제(D)가 경유하는 제 1 유로(F1)가 형성되며, 외통(34)에는 제 2 세정제(N)가 경유하는 제 2 유로(F2)가 형성된다.
구체적으로, 상기 내통(31)에는 제 1 세정제(D)가 유입되어 분사되는 제 1 유입구(32)와 제 1 분사구(33)가 형성되어, 이 제 1 유입구(32)와 제 1 분사구(33)를 잇는 제 1 유로(F1)가 형성된다. 이와 마찬가지로, 상기 외통(34)에는 제 2 세정제(N)가 유입되어 분사되는 제 2 유입구(35)와 제 2 분사구(36)가 형성됨으로써, 제 2 유입구(35)와 제 2 분사구(36)가 연통하는 제 2 유로(F2)가 형성된다. 여기서, 상기 제 2 유로(F2)는 도 3의 도시와 같이, 상기 내통(31)과 외통(34) 사이의 공간에 형성된다.
참고로, 상기 제 1 및 제 2 유로(F1)(F2)를 통해 분사되는 제 1 및 제 2 세정제(D)(N)는 도 3의 도시와 같이, 서로 다른 제 1 및 제 2 분사구(33)(36)를 통해 각각 분사되어 제 1 및 제 2 분사구(33)(36) 인근에서 혼합됨으로써, 상기 기판(W)상으로 스프레이와 같이 분사된다.
그러나, 도시되지 않았지만 상기 제 1 및 제 2 분사구(33)(36)가 각각 별도로 마련되지 않고, 제 1 및 제 2 유로(F1)(F2)의 제 1 및 제 2 세정제(D)(N)가 분 사되기 이전에 혼합되는 혼합공간이 분사노즐(30)에 마련되어 하나의 분사구를 통해 분사되는 변형예도 가능하다.
한편, 상기 분사노즐(30)은 노즐구동부(39)의 구동력에 의해 승하강 가능하게 설치된다. 이때, 상기 분사노즐(30)은 상기 기판(W)으로 세정제(D)(N)를 분사하는 위치와 분사를 대기하는 위치 사이에서 승하강된다.
상기 코어(40)는 도 2 및 도 3의 도시와 같이, 상기 분사노즐(30) 중 내통(31)의 내부에 형성되는 제 1 유로(F1)에 설치되어 액체인 제 1 세정제(D)를 안내하되, 상기 분사노즐(30)의 길이방향을 따라 제 1 세정제(D)를 와류시킨다. 이를 위해, 상기 코어(40)의 외주면에는 제 1 세정제(D)를 와류시키기 위한 나사산(41)이 소용돌이 형태로 형성된다. 이에 의해, 상기 제 1 유로(F1)의 제 1 세정제(D)는 코어(40)의 나사산(41)을 따라 가이드됨으로써, 와류를 형성하면서 제 1 분사구(33)를 통해 분사된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 코어(40)가 나사산(41)을 구비하여 제 1 세정제(D)를 와류시키는 것으로 예시하였으나, 상기 코어(40)의 형상은 꼭 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 코어(40)가 팬과 같이 상기 제 1 유로(F1) 상에 복수개 설치되어 분사노즐(20)의 길이방향에 대해 와류기류를 형성시킬 수 있는 다양한 와류수단 중 어느 하나가 채용될 수 있음은 당연하다.
상기와 같은 구성을 구비하는 본 발명에 의한 분사유닛(20)을 구비하는 기판세정장치(1)의 작동관계를 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 상기 회전체(11)에 기판(W)이 안착된 후 고정부재(13)에 의해 고정되면, 상기 회전체(11)는 회전체구동부(14)의 구동력에 의해 고속 회전된다. 이때, 상기 분사노즐(30)은 노즐구동부(39)에 의해 하강되어 기판(W)과 마주함으로써, 상기 기판(W) 상으로 제 1 및 제 2 세정제(D)(N)를 분사한다.
구체적으로, 도 2 및 도 3의 도시와 같이, 상기 제 1 세정제공급부(37)로부터 공급되는 제 1 세정제(D)는 내통(31)의 제 1 유입구(32)를 통해 유입된 후, 제 1 유로(F1)를 경유하여 제 1 분사구(33)를 통해 분사된다. 이때, 상기 제 1 유로(F1)를 경유하는 제 1 세정제(D)는 상기 코어(40)의 나사산(41)에 의해 와류되어 분사된다.
상기 제 1 세정제(D)의 분사시, 상기 제 2 세정제공급부(38)로부터 공급되는 제 2 세정제(N)는 외통(34)의 제 2 유입구(35)를 통해 유입된 후, 제 2 유로(F2)를 통해 제 2 분사구(36)로 분사된다. 이때, 상기 제 2 유로(F2)가 상기 제 1 유로(F1) 즉, 코어(40)에 의해 와류되는 제 1 세정제(D)의 유로를 감싸도록 형성된다.
상기와 같은 제 1 및 제 2 세정제(D)(N)의 분사는 동시에 이루어짐으로써, 제 1 및 제 2 분사구(33)(36)를 통해 분사되는 제 1 및 제 2 세정제(D)(N)는 제 1 및 제 2 분사구(33)(36) 인근에서 혼합되어 기판(W) 상으로 분사된다. 그로 인해, 상기 기판(W)으로 분사되는 제 1 및 제 2 세정제(D)(N)의 분사력이 상승되어, 기판(W)의 세정력이 향상된다. 아울러, 상기 제 1 세정제(D)가 와류됨에 따라 분사되는 분사체의 크기도 균일해져 기판(W)에 형성된 패턴의 손상이 방지된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해 당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 기판세정장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 분사유닛을 개략적으로 도시한 분해사시도, 그리고,
도 3은 도 2에 도시된 분사유닛을 개략적으로 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1: 기판세정장치 10: 회전유닛
11: 회전체 20: 분사유닛
30: 분사노즐 31: 내통
34: 외통 40: 코어

Claims (8)

  1. 내부에 액체 세정제가 안내되는 유로가 형성되는 분사노즐; 및
    상기 유로에 설치되어, 상기 분사노즐의 길이방향을 따라 상기 액체 세정제를 와류시키는 코어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어의 외주면에 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 분사유닛.
  3. 내부에 제 1 및 제 2 세정제의 유로가 형성되는 분사노즐; 및
    상기 분사노즐 내부에 설치되어, 상기 제 1 및 제 2 세정제 중 적어도 어느 하나의 세정제를 상기 분사노즐의 길이방향을 따라 와류시키는 코어;
    를 포함하는 분사유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 제 1 세정제가 상기 코어에 의해 와류를 형성하면서 분사되는 제 1 유로; 및
    상기 제 2 세정제가 상기 제 1 유로를 감싸면서 분사되는 제 2 유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사유닛.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 세정제는 순수를 포함하고, 상기 제 2 세정제는 질소가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사유닛.
  6. 기판을 회전시키는 회전유닛; 및
    상기 기판상으로 세정제를 분사하는 분사유닛;
    을 포함하며,
    상기 분사유닛은,
    내부에 상기 세정제의 유로가 형성되는 분사노즐; 및
    상기 유로에 설치되어, 상기 분사노즐의 길이방향을 따라 상기 세정제를 와류시키는 코어;
    를 포함하는 기판세정장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분사노즐은 액체 세정제와 기체 세정제를 분사하는 2유체노즐을 포함하며,
    상기 유로는, 상기 액체 세정제가 상기 코어에 의해 와류를 형성하면서 분사되는 제 1 유로 및 상기 기체 세정제가 상기 제 1 유로를 감싸면서 분사되는 제 2 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 코어의 외주면에 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
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