KR20180111382A - 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀세정시스템은 스팀을 발생시키고, 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 스팀발생장치, 상기 스팀을 세정노즐로 이동시키는 스팀이송관, 및 스팀세정을 수행하는 상기 세정노즐을 포함하고, 상기 세정노즐은 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체, 상기 몸체 내부로 상기 스팀을 들이는 스팀유입관, 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 액체유입관, 및 상기 액체 및 상기 스팀을 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 분사구를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 기판의 세정에 이용되는 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법에 관한 것이다.
최근 반도체 장치가 고집적화 되면서 기판 상에 구현해야 하는 회로의 패턴 역시 점차 미세화 되고 있다. 그래서 기판 상의 패턴은 아주 미세한 오염물에 의해서도 반도체 소자의 불량을 발생하게 할 수 있으며, 이에 따라 세정공정의 중요성이 더욱 더 부각되고 있다.
이러한 세정공정에서 일반적으론, 초음파 발진기를 거친 순수를 분사하거나, 고압 노즐을 사용하여 순수를 분사한다. 그러나 이러한 초음파가 인가되거나 또는 고압의 순수 등 만을 이용해서 기판을 세정하면, 기판의 표면에 단순 부착되어 있는 오염물은 제거할 수 있으나, 포토레지스트 같은 기판의 표면에 강하게 결합되어 있거나 패턴에 강하게 부착되어 있는 오염물의 경우에는 이를 단시간 내에 효과적으로 제거할 수 없다. 따라서 제거되지 않은 오염물에 의해서 후속 공정에서 막질의 균일도를 저하시키거나 기판의 결함을 초래할 수 있다.
이에 따라 잘 제거되지 않는 오염물을 제거하기 위해서 분사하는 순수의 압력을 높여, 고압순수세정을 실행해왔다. 그러나 분사압력이 높아짐에 따라서 미세한 반도체 회로의 패턴들이 무너지고 이로 인해 반도체 회로가 제대로 작동하지 않는 문제가 생겼다.
또한 분사압력을 높인다 하여도, 순수의 입자 크기 자체가 반도체 회로의 패턴간의 사이사이에 들어가기에 충분히 작지 않기 때문에, 세정이 불가능한 패턴간의 사이가 여전히 존재한다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 순수 분사의 세정방법보다 낮은 압력을 사용하는 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 순수 분사의 세정방법보다 작은 입자를 사용하는 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법을 을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스팀세정시스템은 스팀을 발생시키고, 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 스팀발생장치, 상기 스팀을 세정노즐로 이동시키는 스팀이송관, 및 스팀세정을 수행하는 상기 세정노즐을 포함하고, 상기 세정노즐은 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체, 상기 몸체 내부로 상기 스팀을 들이는 스팀유입관, 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 액체유입관, 및 상기 액체 및 상기 스팀을 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 분사구를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 대상은 웨이퍼(wafer)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 액체는 순수 또는 오존수를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 순수는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 세정노즐은 상기 몸체 내부로 기체를 들이는 기체유입관을 더 포함하여, 상기 스팀, 상기 액체 및 상기 기체 중 적어도 하나 이상을 상기 분사구를 통하여 분사할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 기체는 청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2), 산소(O2) 및 스팀 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 스팀유입관, 상기 액체유입관 및 상기 기체유입관은 각각 독립적으로 개폐될 수 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 스팀세정방법은 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고, 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계, 스팀이송관이 상기 스팀을 세정노즐로 이동시키는 단계; 및 상기 세정노즐이 스팀세정을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 세정노즐이 스팀세정을 수행하는 단계는 스팀유입관이 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체 내부로 스팀을 들이는 단계, 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계, 및 분사구가 상기 액체 및 상기 스팀을 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고, 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는 상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고, 상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는 상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 1μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계, 상기 분사유체를 상기 분사구로부터 20 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계, 및 상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 400mm 이하에 해당되는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는 상기 스팀발생장치가 0.2Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고, 상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는 상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 10μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계, 상기 분사유체를 상기 분사구로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계, 및 상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 100mm 이상 400mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고, 상기 대상은, 풉(foup, front opening unified pod, front opening universal pod)을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는 상기 스팀발생장치가 0.2Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고, 상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는 상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 5μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계, 상기 분사유체를 상기 분사구로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계, 및 상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고, 상기 대상은 화학적, 기계적 연마공정이 처리된 웨이퍼를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는 상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고, 상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는 상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 5μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계, 상기 분사유체를 상기 분사구로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계, 및 상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고, 상기 대상은, 증착공정이 처리된 웨이퍼를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는 상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고, 상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는 상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 1μm 이상 10 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계, 상기 분사유체를 상기 분사구로부터 20 m/s 이상 150 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계, 및 상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고, 상기 대상은 포토마스크 레티클(reticle, reticule)을 구비하는 웨이퍼를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는 상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고, 상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는 상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 1μm 이상 10 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계, 상기 분사유체를 상기 분사구로부터 20 m/s 이상 100 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계, 및 상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고, 상기 대상은 식각 후 포토레지스트(photoresist, 감광성 수지) 제거공정이 처리된 웨이퍼를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 순수 또는 30ppm이하의 농도에 해당하는 오존수를 들이는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는 순수 또는 30ppm이하의 농도에 해당하는 오존수를 들이는 단계, 및 기체유입관이 상기 몸체 내부로 기체를 들이는 단계를 더 포함하고, 상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는 상기 스팀, 상기 액체 및 상기 기체 중 적어도 하나 이상을 구비하는 분사유체를 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스팀을 분사하는 세정을 통하여, 순수를 분사하는 세정방법보다 낮은 압력을 사용하여 세정할 수 있고, 이로 인해, 미세한 반도체 회로의 패턴을 무너뜨리지 않고, 반도체 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스팀을 분사하는 세정을 통하여, 순수를 분사하는 세정방법보다 작은 입자를 사용하여 세정할 수 있고, 이로 인해, 미세한 반도체 회로의 패턴의 사이사이를 세정할 수 있고, 반도체 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템의 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템에 포함된 세정노즐의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템에 포함된 세정노즐의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템의 세정노즐과 세정하고자 하는 대상까지의 간격을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템에 포함된 세정노즐의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템에 포함된 세정노즐의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템의 세정노즐과 세정하고자 하는 대상까지의 간격을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템의 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 5을 참조하면, 스팀세정시스템은 스팀발생장치(1), 스팀이송관(2) 및 세정노즐(3)을 포함할 수 있다. 여기서, 스팀발생장치(1)는 스팀을 발생시키고, 발생시키는 스팀의 압력과 온도를 조절할 수 있다(S100).
온도 및 압력이 조절된 스팀은 스팀이송관(2)을 통하여 세정노즐(3)로 이동될 수 있다(S200). 이후, 세정노즐(3)이 해당 스팀과 액체유입관을 통해 들여진 액체를 몸체 내부로 들이고(S310) 세정하고자 하는 대상(40)에 분사함(S320)으로써 스팀세정을 수행할 수 있다. 여기서, 세정하고자 하는 대상(40)의 반도체 제작에 쓰이는 웨이퍼(wafer)를 포함할 수 있다.
한편, 일반적으로, 스팀발생장치가 발생시키는 스팀의 압력은 낮으면 세정력이 저조하고, 높으면 세정력은 높아진다. 그러나, 각각의 공정마다 어느 이상의 압력을 인가하면 미세한 패턴의 무너짐 등의 문제가 발생할 수 있다.
하지만, 본 발명의 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법은 일반적인 세정방법과 견주었을 때 얻을 수 있는 두 가지 이점이 있다.
첫째로, 세정하고자 하는 대상에 위치하는 패턴의 무너짐과 뭉개짐을 회피 할 수 있는 것이다. 일반적인 세정방법에서는, 세정하고자 하는 기판상의 패턴이 충격을 받아 무너지거나 뭉개질 수 있었다. 그러나, 본 발명의 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법은, 패턴에 고압의 마찰을 인가하지 않음으로써 기판상의 패턴의 무너짐과 뭉개짐을 회피할 수 있다.
둘째로, 세정하고자 하는 대상에 위치하는 패턴이 미세 패턴을 포함하는 경우에도, 해당 미세 패턴의 사이사이까지 세정할 수 있는 것이다. 최근의 패턴은 점점 더 미세화되고 있다. 그러나, 일반적인 세정방법에서 사용되는 브러쉬의 솔 및 순수의 물방울은 미세 패턴의 사이사이를 침투하기에 충분히 작지 않다.
그러나, 본 발명인 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법의 스팀 크기는 미세 패턴 사이사이에 침투할 수 있을 만큼 충분히 작다. 따라서, 본 발명의 스팀세정시스템 및 이를 이용한 스팀세정방법은, 미세 패턴의 사이사이까지 세정 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템에 포함된 세정노즐의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템에 포함된 세정노즐의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른, 스팀세정시스템의 세정노즐(3)은 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체(100), 해당 몸체 내부(101)로 스팀(20)을 들이는 스팀유입관(204), 액체(5)를 들여오는 액체유입관(202) 및 들여온 스팀(20)을 세정하고자 하는 대상(40)에 분사하는 분사구(222)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 세정노즐(3)을 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 우선, 스팀(20)이 스팀유입관(204)을 통하여 몸체 내부(101)로 들여지고 동시에 액체(5)가 액체유입관(202)를 통하여 몸체 내부(101)로 들여진다. 여기서, 액체(5)는 순수 또는 오존수일 수 있고, 순수는 이온을 포함하지 않는 탈이온수(DIW, deionized water) 및 이온과 이온 이외의 불순물들을 포함하지 않는 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이어서, 몸체 내부(101)에 위치되는 스팀(20) 및 액체(5)를 구비하는 분사유체(30)는 분사관(220) 및 분사구(222)를 통해서 세정하고자 하는 대상(40)에 분사된다. 여기서, 분사유체(30)는 작은 크기의 미세물방울(cavity, 공동)을 포함할 수 있다.
이때, 액체(5)가 스팀(20)과 함께 몸체 내부(101)로 들여짐으로써, 미세물방울의 지름이 증가할 수 있고, 분사유체(30)가 세정하고자 하는 대상(40)의 오염물을 밀어내는 타력을 증가시킬 수 있다. 오염물을 밀어내는 타력은 클수록 세정률을 증가시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 스팀세정시스템의 세정노즐(3)은 몸체 내부(101)로 기체(22)를 들이는 기체유입관(206)을 더 포함하여, 스팀(20), 액체(5) 및 기체(22) 중 적어도 하나 이상을 구비하는 분사유체(30)를 분사구(222)를 통하여 분사할 수 있다.
여기서, 기체(22)는 청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2), 산소(O2) 및 스팀(20) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 스팀세정시스템이 기체(22)를 더 구비하는 분사유체(30)를 분사하여 세정하는 경우, 스팀만을 분사유체로 분사하는 것보다 효과적인 세정을 할 수 있다.
또한, 도 3의경우, 스팀(20) 및 액체(5)만을 몸체 내부(101)로 들이는 경우보다, 분사유체(30)의 부피가 증가할 수 있다. 이에 따라, 분사유체(30)는 부피가 증가하기 전과 동일한 시간비율로 배출되기 위해서, 전보다 증가된 속력으로 대상에 분사될 수 있다. 여기서, 증가된 속력은 세정하고자 하는 대상 표면의 오염물을 밀어내는 압력으로 작용하여 스팀세정의 효율을 높일 수 있다.
한편, 스팀유입관(204), 액체유입관(202) 및 기체유입관(206)은 각각 독립적으로 개폐될 수 있고, 이에 따라, 본 발명에 따른 스팀세정시스템은 필요한 유체(스팀(20), 액체(5), 기체(22) 중 하나)만을 선택하여 스팀세정에 활용할 수 있다. 예를 들어, 스팀유입관(204)과 기체유입관(206)을 닫고, 액체유입관(202)을 통하여 액체(5)로서 오존수 만을 몸체 내부로 들이고, 이에 따라, 오존수 만을 분사유체(30)로서 분사하는 세정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른, 스팀세정시스템의 세정노즐과 세정하고자 하는 대상까지의 간격을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 분사유체를 분사하는 분사구(222)로부터 세정하고자 하는 대상(40)까지는 일정한 거리(225)가 있을 수 있다. 해당 거리(225)가 너무 짧으면 분사구(222)가 해당 대상(40)과 부딪힐 수 있고, 너무 길면 세정률이 현저히 감소할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
일 실시 예에 있어서, 본 발명인 스팀세정 시스템은, 스팀발생장치(1)가 0.1Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 스팀(20)을 발생시키고, 액체유입관(202)이 분사구(222)의 장축 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 액체(5)를 들이고, 분사유체(30)에 포함된 미세물방울의 지름이 1μm 이상 15 μm 이하에 해당하고, 분사유체(30)가 상기 분사구(222)로부터 20 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사되고, 분사구(222)로부터 대상(40)까지의 거리(225)가, 5mm 이상 400mm 이하에 해당될 때, 최적의 효율로 세정을 수행한다.
구체적으로 대상(40)이 풉(foup, Front Opening Unified Pod, Front Opening Universal Pod)인 경우, 다음과 같은 스팀세정방법이 바람직하다.
스팀발생장치(1)가 0.2Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 스팀(20)을 발생시키고, 액체유입관(202)이 분사구(222)의 장축 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 액체(5)를 들이고, 분사유체(30)에 포함된 미세물방울의 지름이 10μm 이상 15 μm 이하에 해당하고, 분사유체(30)가 분사구(222)로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사되고, 분사구(222)로부터 대상(40)까지의 거리(225)가, 100mm 이상 400mm 이하에 해당될 때, 최적의 효율로 세정을 수행할 수 있다.
구체적으로 대상(40)이 화학적 기계적 연마공정이 처리된 웨이퍼 인 경우, 다음과 같은 스팀세정방법이 바람직하다.
스팀발생장치(1)가 0.2Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 스팀(20)을 발생시키고, 액체유입관(202)이 분사구(222)의 장축 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 액체(5)를 들이고, 분사유체(30)에 포함된 미세물방울의 지름이 5μm 이상 15 μm 이하에 해당하고, 분사유체(30)가 분사구(222)로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사되고, 분사구로부터 대상(40)까지의 거리(225)가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당될 때, 최적의 효율로 세정을 수행할 수 있다.
구체적으로 대상(40)이 증착공정이 처리된 웨이퍼 인 경우, 다음과 같은 스팀세정방법이 바람직하다.
스팀발생장치(1)가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 스팀(20)을 발생시키고, 액체유입관(202)이 분사구(222)의 장축 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 액체(5)를 들이고, 분사유체(30)에 포함된 미세물방울의 지름이 5μm 이상 15 μm 이하에 해당하고, 분사유체(30)가 분사구(222)로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사되고, 분사구(222)로부터 대상(40)까지의 거리(225)가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당될 때, 최적의 효율로 세정을 수행할 수 있다.
구체적으로 대상(40)이 포토마스크 레티클(reticle, reticule)을 세정하려는 웨이퍼 인 경우, 다음과 같은 스팀세정방법이 바람직하다.
스팀발생장치(1)가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 스팀(20)을 발생시키고, 액체유입관(202)이 분사구(222)의 장축 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 액체(5)를 들이고, 분사유체(30)에 포함된 미세물방울의 지름이 1μm 이상 10 μm 이하에 해당하고, 분사유체(30)가 상기 분사구(222)로부터 20 m/s 이상 150 m/s 이하의 속도로 분사되고, 분사구(222)로부터 대상(40)까지의 거리(225)가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당될 때, 최적의 효율로 세정을 수행할 수 있다.
구체적으로 대상이 식각 후 포토레지스트(photoresist, 감광성 수지) 제거공정이 처리된 웨이퍼 인 경우, 다음과 같은 스팀세정방법이 바람직하다.
스팀발생장치(1)가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 스팀(20)을 발생시키고, 액체유입관(202)이 분사구(222)의 장축 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 액체(5)를 들이고, 분사유체(30)에 포함된 미세물방울의 지름이 1μm 이상 10 μm 이하에 해당하고, 분사유체(30)가 상기 분사구로부터 20 m/s 이상 100 m/s 이하의 속도로 분사되고, 분사구(222)로부터 대상까지의 거리(225)가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당될 때, 최적의 효율로 세정을 수행할 수 있다.
또한, 이 경우, 30ppm이하의 농도에 해당하는 오존수를 액체(5)로서 들일 수 있다. 이때, 액체유입관(202), 스팀유입관(204) 및 기체유입관(206)의 선택적 개폐를 제어하여, 스팀(22), 액체(5) 및 기체(22) 중 적어도 하나 이상을 구비하는 분사유체(30)를 분사하는 세정을 수행할 수 있다.
따라서, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
1: 스팀발생장치
2: 스팀이송관
3: 세정노즐
5: 액체
20: 스팀
22: 기체
30: 분사유체
40: 대상
100: 몸체
101: 몸체 내부
102: 상부몸체
104: 하부제1몸체
106: 하부제2몸체
202: 액체유입관
204: 스팀유입관
206: 기체유입관
220: 분사관
222: 분사구
2: 스팀이송관
3: 세정노즐
5: 액체
20: 스팀
22: 기체
30: 분사유체
40: 대상
100: 몸체
101: 몸체 내부
102: 상부몸체
104: 하부제1몸체
106: 하부제2몸체
202: 액체유입관
204: 스팀유입관
206: 기체유입관
220: 분사관
222: 분사구
Claims (16)
- 스팀을 발생시키고, 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 스팀발생장치;
상기 스팀을 세정노즐로 이동시키는 스팀이송관; 및
스팀세정을 수행하는 상기 세정노즐을 포함하고,
상기 세정노즐은,
외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체;
상기 몸체 내부로 상기 스팀을 들이는 스팀유입관;
상기 몸체 내부로 액체를 들이는 액체유입관; 및
상기 액체 및 상기 스팀을 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 분사구를 포함하는 스팀세정시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 대상은,
웨이퍼(wafer)를 포함하는 스팀세정시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 액체는,
순수 또는 오존수를 포함하는 스팀세정시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 순수는,
탈이온수(DIW, deionized water) 및 초순수(UPW, ultrapure water) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 스팀세정시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 세정노즐은,
상기 몸체 내부로 기체를 들이는 기체유입관을 더 포함하여, 상기 스팀, 상기 액체 및 상기 기체 중 적어도 하나 이상을 상기 분사구를 통하여 분사하는 스팀세정시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 기체는,
청정공기(CDA, clean dry air), 질소(N2), 산소(O2) 및 스팀 중 적어도 하나 이상을 포함하는 스팀세정시스템
- 제 5 항에 있어서,
상기 스팀유입관, 상기 액체유입관 및 상기 기체유입관은,
각각 독립적으로 개폐되는 스팀세정시스템.
- 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고, 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계;
스팀이송관이 상기 스팀을 세정노즐로 이동시키는 단계; 및
상기 세정노즐이 스팀세정을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 세정노즐이 스팀세정을 수행하는 단계는,
스팀유입관이 외부공간으로부터 내부공간을 분리시키는 몸체 내부로 스팀을 들이는 단계;
액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계; 및
분사구가 상기 액체 및 상기 스팀을 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계를 포함하는 스팀세정방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고, 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는,
상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고,
상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는,
상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 1μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계;
상기 분사유체를 상기 분사구로부터 20 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계; 및
상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 400mm 이하에 해당되는 단계를 포함하는 스팀세정방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는,
상기 스팀발생장치가 0.2Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고,
상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는,
상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 10μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계;
상기 분사유체를 상기 분사구로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계; 및
상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 100mm 이상 400mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고,
상기 대상은,
풉(foup, front opening unified pod, front opening universal pod)을 포함하는 스팀세정방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는,
상기 스팀발생장치가 0.2Mpa 이상 0.4Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고,
상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는,
상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 5μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계;
상기 분사유체를 상기 분사구로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계; 및
상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고,
상기 대상은,
화학적, 기계적 연마공정이 처리된 웨이퍼를 포함하는 스팀세정방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는,
상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고,
상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는,
상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 5μm 이상 15 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계;
상기 분사유체를 상기 분사구로부터 100 m/s 이상 300 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계; 및
상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고,
상기 대상은,
증착공정이 처리된 웨이퍼를 포함하는 스팀세정방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는,
상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고,
상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는,
상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 1μm 이상 10 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계;
상기 분사유체를 상기 분사구로부터 20 m/s 이상 150 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계; 및
상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고,
상기 대상은,
포토마스크 레티클(reticle, reticule)을 구비하는 웨이퍼를 포함하는 스팀세정방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 스팀발생창치가 스팀을 발생시키고 상기 스팀의 압력과 온도를 조절하는 단계는,
상기 스팀발생장치가 0.1Mpa 이상 0.3Mpa 이하에 해당하는 상기 스팀을 발생시키는 단계를 포함하고,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
상기 액체유입관이 상기 분사구의 장축의 길이 150mm 당, 0.1 ℓ/min 이상 5 ℓ/min 이하의 부피에 해당하는 상기 액체를 들이는 단계를 포함하고,
상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는,
상기 분사구로부터 분사되는 분사유체가 1μm 이상 10 μm 이하의 지름에 해당하는 미세물방울(cavity, 공동)을 포함하는 단계;
상기 분사유체를 상기 분사구로부터 20 m/s 이상 100 m/s 이하의 속도로 분사하는 단계; 및
상기 분사구로부터 상기 대상까지의 거리가, 5mm 이상 20mm 이하에 해당되는 단계를 포함하고,
상기 대상은,
식각 후 포토레지스트(photoresist, 감광성 수지) 제거공정이 처리된 웨이퍼를 포함하는 스팀세정방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
순수 또는 30ppm이하의 농도에 해당하는 오존수를 들이는 단계를 더 포함하는 스팀세정방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 액체유입관이 상기 몸체 내부로 액체를 들이는 단계는,
순수 또는 30ppm이하의 농도에 해당하는 오존수를 들이는 단계; 및
기체유입관이 상기 몸체 내부로 기체를 들이는 단계를 더 포함하고,
상기 분사구가 상기 스팀 및 상기 액체를 구비하는 분사유체를 세정하고자 하는 대상에 분사하는 단계는,
상기 스팀, 상기 액체 및 상기 기체 중 적어도 하나 이상을 구비하는 분사유체를 분사하는 단계를 더 포함하는 스팀세정방법.
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