KR20190086859A - 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치 - Google Patents

기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190086859A
KR20190086859A KR1020180004921A KR20180004921A KR20190086859A KR 20190086859 A KR20190086859 A KR 20190086859A KR 1020180004921 A KR1020180004921 A KR 1020180004921A KR 20180004921 A KR20180004921 A KR 20180004921A KR 20190086859 A KR20190086859 A KR 20190086859A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
resonance frequency
support member
frequency
vibrates
Prior art date
Application number
KR1020180004921A
Other languages
English (en)
Inventor
오종근
임경빈
김병국
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020180004921A priority Critical patent/KR20190086859A/ko
Priority to US16/019,762 priority patent/US11302540B2/en
Priority to CN201811306194.2A priority patent/CN110047794A/zh
Publication of KR20190086859A publication Critical patent/KR20190086859A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68728—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of separate clamping members, e.g. clamping fingers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H01L41/22—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2203/00—Details of cleaning machines or methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B2203/02—Details of machines or methods for cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B2203/0288—Ultra or megasonic jets

Abstract

기판 지지 기구는, 기판이 적재되는 지지 부재; 상기 지지 부재를 회전시키는 회전기; 및 상기 기판을 상기 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로 진동시키는 진동기를 포함하며, 상기 기판은, 상기 기판의 고유 진동수(Natural frequency)에 따라 진동하거나, 상기 기판 상의 파티클의 고유 진동수에 따라 진동한다.

Description

기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치{Substrate Support Mechanism And Substrate Cleaning Device Including The Same}
본 개시의 실시예들은 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치에 관한 것이다.
기판 세정 공정은 반도체 소자 제조 과정 중에 실시되며, 특히 회로 패턴이 형성된 마스크, 웨이퍼 등의 제조 과정에서 실시된다. 마스크 또는 웨이퍼의 표면에 파티클이 흡착되는 경우, 후속 공정에서 회로 패턴의 불량이 유발될 수 있다. 또한, 파티클이 미세 회로 패턴들 사이에 존재하는 경우, 반도체 소자의 오작동을 유발할 수도 있다. 최근, 반도체 소자의 집적도가 높아져 감에 따라 회로 패턴의 크기와 회로 패턴들 사이의 간격이 매우 좁아지고 있다. 이로 인하여 회로 패턴의 크기가 감소함에 따라 허용 가능한 파티클 입자의 크기가 작아지고 있다. 통상적으로 미세한 크기의 파티클을 기판 표면으로부터 제거하는 것은 용이하지 않다. 파티클을 제거하는 세정 공정의 핵심은 파티클과 기판 사이에 작용하는 강한 점착력(adhesion force)을 극복할 수 있는 힘을 기판에 어떻게 효과적으로 제공하는 데에 있을 수 있다. 따라서, 기판의 세정 공정의 효율을 높이기 위한 연구가 다각적으로 진행되고 있다.
본 개시에 따른 실시예들의 과제는, 기판 표면 상에 파티클을 회로 패턴의 손상없이 용이하게 제거하는 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치를 제공하는데 있다.
본 개시에 따른 기판 지지 기구는, 기판이 적재되는 지지 부재; 상기 지지 부재를 회전시키는 회전기; 및 상기 기판을 상기 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로 진동시키는 진동기를 포함하며, 상기 기판은, 상기 기판의 고유 진동수(Natural frequency)에 따라 진동하거나, 상기 기판 상의 파티클의 고유 진동수에 따라 진동한다.
본 개시에 따른 기판 세정 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 기구; 상기 기판 지지 기구가 수용되는 공간을 제공하는 세정실; 및 상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 세정액 분사 기구를 포함하며, 상기 기판 지지 기구는 기판이 적재되는 지지 부재; 상기 지지 부재를 회전시키는 회전기; 및 상기 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로, 상기 기판을 상기 기판의 고유 진동수(Natural frequency)에 따라 진동시키거나, 상기 기판 상의 파티클의 고유 진동수에 따라 진동시키는 진동기를 포함한다.
본 개시에 따른 기판 세정 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 기구; 상기 기판 지지 기구가 수용되는 공간을 제공하는 세정실; 및 상기 기판을 향해 마이크로-공동이 함유된 세정액을 분사하는 메가 소닉 기구를 포함하며, 상기 기판 지지 기구는 기판이 적재되는 지지 부재; 상기 지지 부재를 회전시키는 회전기; 및 상기 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로, 상기 기판을 상기 기판의 고유 진동수(Natural frequency)에 따라 진동시키거나, 상기 기판 상의 파티클의 고유 진동수에 따라 진동시키는 진동기를 포함한다.
본 개시에 따른 실시예들에 의하면, 미세 회로 패턴의 손상 없이 기판 상에 위치하는 파티클을 제거하는 기판 지지 기구를 제공할 수 있으며, 이에 따라 기판 세정 장치의 세정력을 개선할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 2(a) 내지 도 5(a)는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 지지 기구를 측면에서 바라본 단면도이며, 도 2(b) 내지 도 5(b)는 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 지지 기구를 위에서 아래로 바라본 평면도이다.
도 6(a)와 6(b)는 본 개시의 일 실시예에 따라 고정 부재를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 7(a)와 7(b)는 본 개시의 일 실시예에 따라 진동시 기판과 파티클의 움직임을 간략하게 도시한 도면이다
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라, 주파수에 따라 진동의 진폭을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라, 기판에 공진 주파수의 진동을 인가하였을 때 기판의 휨량을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 기판 세정 장치는 기판 지지 기구(100), 하우징(200), 세정액 분사 기구(400), 세정실(300)을 포함할 수 있다.
상기 기판 지지 기구(100)는 기판(W)을 지지할 수 있으며,지지 부재(110), 회전기(120), 진동기(130) 및 고정 부재(140)를 포함할 수 있다.
기판(W)은 제조 공정 중인 마스크 또는 웨이퍼일 수 있다. 기판(W)은 원형의 평면 형상일 수 있다. 예를 들어, 기판(W)은 석영 기판일 수 있으며, 실리콘 산화물(SiO2)를 포함할 수 있다.
기판(W)의 표면에는 미세한 회로 패턴이 형성될 수 있다. 미세한 회로 패턴은 기판(W)에 수직하는 방향으로 형성될 수 있다.
파티클(P)은 기판(W)에 형성된 회로 패턴 사이에 위치할 수 있다. 파티클(P)은 현상 공정에서 발생된 파티클(P) 또는 마스크 대상막을 식각하는 과정에서 발생된 파티클(P)일 수 있다. 파티클(P)은 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다. 파티클(P)은 마스크 또는 웨이퍼의 결함의 원인으로 작용하게 될 수 있으며, 기판(W) 표면 상의 파티클(P)이 계속 잔존하는 경우 후속 공정에 있어서, 악영향을 끼칠 수 있다.
지지 부재(110)는 기판(W)을 적재할 수 있는 공간을 제공한다. 지지 부재(110)의 중심과 기판(W)의 중심이 서로 수직으로 일치하는 배치 형태로 지지 부재(110)는 기판(W)을 적재할 수 있다. 지지 부재(110)의 일면(상면)은 기판(W)과 서로 마주 볼 수 있다. 지지 부재(110)의 타면(하면)은 회전기(120)에 접촉할 수 있다. 지지 부재(110)의 일면의 가장 자리에는 기판(W)을 안착 및 고정시키는 고정 부재(140)가 형성될 수 있다.
도 1에서 하우징(200)의 외부 중앙에 위치한 지지 부재(110)가 도시되었으나, 하우징(200)의 내부에도 지지 부재(110)가 수용될 수 있다. 예를 들어, 지지 부재(110)는 정전척(Electrostatic Chuck), 스테이지(Stage) 및 프레임(Frame) 중 어느 하나일 수 있다. 지지 부재(110)는 기판(W)의 형상과 대응하여 원형의 평면 형상일 수 있다.
회전기(120)는 지지 부재(110)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어 약 60rpm 내지 약 1000rpm으로 지지 부재(110)를 회전시킬 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 회전기(120)는 모터와 상기 모터의 구동을 제어하는 드라이버를 더 포함할 수 있다. 모터의 회전에 의한 회전력은 지지 부재(110)를 통해 기판(W)에 전달될 수 있다. 결과적으로 회전기(120)는 기판(W)을 회전시킬 수 있다.
회전기(120)는 회전축(A)을 중심으로 지지 부재(110)를 회전시킬 수 있다. 회전축(A)은 기판(W)의 중심만 관통하거나, 회전축(A)은 기판(W)의 중심과 지지 부재(110)의 중심을 동시에 관통할 수 있다.
지지 부재(110)가 회전축(A)을 중심으로 회전기(120)에 의해 회전되면, 기판(W)에는 원심력이 발생할 수 있다. 기판(W)의 중심으로 분사된 세정액은 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 기판(W)의 가장자리로 이동된다. 원심력에 의한 세정액의 이동은 기판(W)의 표면 상에 위치하는 파티클(P)을 제거할 수 있다.
진동기(130)는 기판(W)을 진동시킬 수 있다. 기판(W)의 진동 방향은 기판(W) 표면에 실질적으로 수직하는 방향일 수 있다. 진동 방향은 회전축(A)과 실질적으로 평행할 수 있다. 회전축(A)은 진동기(130)의 중심에 위치할 수 있으며, 이에 따라 진동기(130)는 회전축(A) 상에 위치할 수 있다.
진동기(130)는 적어도 하나 이상의 압전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압전 소자는 전압을 인가하면 기계적 진동을 발생시키는 압전 세라믹으로서, PZT일 수 있다.
진동기(130)는 기판(W)의 고유 진동수(Natural Frequency)에 따라 기판(W)을 진동시키거나, 파티클(P)의 고유 진동수에 따라 기판(W)을 진동시킬 수 있다.
기판(W)이 고유 진동수로 진동하게 되면, 기판(W) 표면과 파티클(P) 사이의 접촉 면적이 감소될 수 있다. 상기 접촉 면적이 감소되면 기판(W)과 파티클(P) 사이의 점착력이 감소될 수 있다. 점착력이 감소된 파티클(P)은 가장자리로 이동하는 세정액에 의해 용이하게 제거될 수 있다.
고정 부재(140)는 기판(W)을 안착하고 고정할 수 있다, 고정 부재(140)는 지지 부재(110)의 가장 자리에 복수개 형성될 수 있다. 복수의 고정 부재(140)는 기판(W)의 크기에 따라 배치될 수 있다. 또한, 고정 부재(140)는 기판(W)의 둘레에 대응하는 곳에 배치될 수 있다. 고정 부재(140)는 회전하거나 진동하는 기판(W)이 지지 부재(110)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 고정 부재(140)는 클램핑(Clamping) 기구이거나 또는 핀(Pin) 형상일 수 있다.
하우징(200)은 기판 지지 기구(100)를 수용하는 공간을 제공할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 회전기(120)의 모터와 모터 드라이버를 수용할 수 있으며, 진동기(130)의 구동을 제어하는 컨트롤러도 내부에 수용할 수 있다. 도 1에서는 회전기(120)와 진동기(130)를 하우징(200) 내부에 수용되는 것으로 도시하였으나, 지지 부재(110)까지 하우징(200) 내부에 수용할 수 있다.
하우징(200)은 외부 충격으로부터 기판 지지 기구(100)를 보호할 수 있다. 하우징(200)은 세정액이 회전기(120) 또는 진동기(130)등에 유입되어 파손되는 것을 방지할 수 있다.
세정액 분사 기구(400)는 기판(W)을 향해 세정액을 분사할 수 있다. 세정액 분사 기구(400)는 분사 암(420), 분사 노즐(410) 및 분사 로드(rod,430)를 포함할 수 있다. 세정액 분사 기구(400)는 세정실(300)에 인접하여 배치될 수 있다.
분사 노즐(410)은 세정액을 기판(W)의 중심을 향해 직접적으로 분사할 수 있다. 분사 노즐(410)은 기판(W)의 중심을 수직으로 바라볼 수 있다. 이에 따라, 분사 노즐(410)은 회전축(A) 상에 위치할 수 있다. 분사 노즐(410)은 분사 암(420)의 일단(一端)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 분사 암(420)이 수평 방향으로 이동하는 경우 분사 노즐(410)도 이에 따라 함께 수평 방향으로 이동하며 분사 암(420)이 수직 방향으로 이동하는 경우 분사 노즐(410)도 함께 수직 방향으로 이동할 수 있다. 분사 노즐(410)은 필요에 따라 위치를 조정할 수 있다.
분사 노즐(410)은 설계자의 선택에 따라 특정 패턴으로 세정액을 분사할 수 있다. 특정 패턴은 원추상, 선상(扇狀) 또는 방사상 중 어느 하나일 수 있다. 세정액의 분사 압력은 기판(W) 표면 상의 파티클(P)이 제거되도록 조절될 수 있다. 세정액의 분사 압력이 높은 경우 기판(W) 표면의 회로 패턴이 손상될 수 있다. 세정액의 분사 압력이 낮은 경우 기판(W) 표면의 파티클(P)이 제거되지 않을 수 있다. 세정액 분사 기구(400)는 복수의 분사 노즐(410)을 포함할 수 있다. 복수의 분사 노즐(410)은 동시에 더 넓은 영역에 세정액을 분사할 수 있다. 또는 복수의 노즐은 분사 압력을 다르게 설정하거나 세정액을 다르게 선택할 수도 있다.
세정액은 예를 들어, 산을 사용하는 경우 황산(H2SO4) 염산(HCl), 초산(CH3COOH) 중 어느 하나를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 또한 세정액은 베이스를 사용하는 경우, 암모니아수(NH4OH), 수산화암모늄(ammonium hydroxide) 및 과산화수소수(H2O2) 중 적어도 하나의 용액과 탈이온수와의 혼합액일 수 있다.
분사 노즐(410)은 세정액을 공급하는 세정액 공급관(미도시)이 연결될 수 있다. 세정액 공급관은 분사 암(420)의 내부와 분사 로드(430) 내부의 공간에 위치할 수 있다. 세정액 공급관은 세정액 저장 용기와 펌프에 연결될 수 있다. 펌프에 의해 세정액 저장 용기 내에 있는 세정액은 세정액 공급관을 통해 분사 노즐(410)로 이동한다
분사 암(420)의 일단에는 분사 노즐(410)이 구비될 수 있으며, 타단에는 분사 로드(430)가 구비될 수 있다. 분사 암(420)은 분사 노즐(410)과 분사 로드(430) 사이를 연결할 수 있다. 분사 위치를 조정하기 위하여 분사 암(420)은 이동할 수 있다. 분사 암(420)의 내부에는 세정액 공급관이 수용될 수 있다.
분사 로드(430)는 분사 노즐(410)이 기판 지지 기구(100) 상부 영역에 위치하도록 분사 암(420)을 지지할 수 있다. 분사 로드(430) 내부에는 분사 암(420) 내부에 수용된 세정액 공급관이 연장되어 수용될 수 있다. 분사 로드(430)는 분사 암(420)이 이동할 수 있도록 모터를 포함할 수 있다.
세정실(300)은 하우징(200)을 수용할 수 있는 공간을 제공한다. 세정실(300)의 바닥에는 배출관(330)과 배출관(330)과 연결된 배출 밸브(340)가 형성될 수 있다. 세정실(300)은 하우징(200)을 둘러싼 둘레벽(310)과 내부를 향해 경사진 경사벽(320)을 포함할 수 있다. 세정실(300)은 상부가 개방되고 개방된 상부 영역에는 분사 노즐(410)이 위치할 수 있다. 비산된 세정액이 경사벽(320)과 만나는 경우, 세정액은 경사진 벽을 따라 내부로 흘러 내릴 수 있다. 경사벽(320)으로 인하여 세정액이 비산하여 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
배출관(330)은 둘레벽(310) 또는 경사벽(320)을 타고 흘러내린 세정액과 기판(W)을 세정한 후의 세정액을 외부로 배출할 수 있다. 배출 밸브(340)는 배출관(330) 내의 세정액 흐름을 제어할 수 있다.
도 2(a) 내지 도 5(a)는 본 개시의 일 실시예에 따라 기판 지지 기구(100)를 측면에서 바라본 단면을 도시한 도면이다. 도 2(b) 내지 도 5(b)는 본 개시의 일 실시예에 따라 기판 지지 기구(100)를 위에서 아래로 바라본 평면을 도시한 도면 이다.
도 2(a)와 도 2(b)에 도시된 것과 같이, 진동기(130)는 압전 소자(131)를 포함할 수 있으며, 압전 소자(131)는 회전기(120)의 타면에 위치할 수 있다. 지지 부재(110), 기판(W) 및 진동기(130)의 중심은 회전축(A)을 따라 위치할 수 있다. 압전 소자(131)에 의해 발생된 진동은 회전기(120), 지지 부재(110)를 지나 기판(W)으로 전달될 수 있다.
압전 소자(131)의 중심은 회전축(A) 상에 위치하기 때문에, 실질적으로 수직하는 방향으로 기판(W)을 정밀하게 진동시킬 수 있다. 또한, 회전기(120)의 타면(하부 영역)에 압전 소자가 위치하기 때문에, 압전 소자(131)를 구동하기 위한 배선 또는 압전 소자용 드라이버를 용이하게 설치할 수 있다.
도 3(a)와 도 3(b)에 도시된 것과 같이, 진동기(130)는 압전 소자(132)를 포함할 수 있으며, 압전 소자(132)는 지지 부재(110)의 일면에 위치할 수 있다. 지지 부재(110), 기판(W) 및 진동기(130)의 중심은 회전축(A)을 따라 위치할 수 있다. 압전 소자(132)에 의해 발생된 진동은 지지 부재(110)를 지나 기판(W)으로 전달될 수 있다.
압전 소자(132)의 중심은 회전축(A) 상에 위치하기 때문에, 실질적으로 수직하는 방향으로 기판(W)을 정밀하게 진동시킬 수 있다. 또한, 지지 부재(110)의 일면에 압전 소자(132)가 위치하기 때문에, 압전 소자(132)에 의해 발생된 진동이 지지 부재(110)에서 바로 기판(W)으로 전달될 수 있다. 이에 따라 진동의 손실을 최소화하면서 기판(W)에 진동이 전달될 수 있다.
도 4(a)와 도 4(b)에 도시된 것과 같이, 진동기(130)는 서로 마주 보는 적어도 한 쌍의 압전 소자(133)를 포함할 수 있으며, 압전 소자(133)는 지지 부재(110)의 타면에 위치할 수 있다. 지지 부재(110)와 기판(W)의 중심은 회전축(A)을 따라 위치할 수 있다. 압전 소자(133)에 의해 발생된 진동은 지지 부재(110)를 지나 기판(W)으로 전달될 수 있다. 한 쌍의 압전 소자(133)는 기판(W)의 중심을 사이에 두고 서로 마주볼 수 있다. 또한, 한 쌍의 압전 소자(133)는 지지 부재(110)의 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 위치할 수 있다.
한 쌍의 압전 소자(133)가 회전축(A)을 사이에 두고 서로 마주보고 있기 때문에, 진동은 지지 부재(110)와 기판(W)으로 균등하게 전달될 수 있다. 또한, 한 쌍의 압전 소자(133)는 지지 부재(110)의 중심으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 위치하기 때문에, 진동은 기판(W)에 수직하는 방향으로 기판(W)으로 정밀하게 전달 될 수 있다. 또한, 지지 부재(110)에 압전 소자(133)가 위치하기 때문에, 압전 소자(133)에 의해 발생된 진동이 지지 부재(110)에서 바로 기판(W)으로 전달될 수 있다. 진동의 손실을 최소화하여 기판(W)에 진동을 전달할 수 있다. 또한, 적어도 두 개 이상의 압전 소자(133)를 포함하기 때문에, 더 강한 진동을 기판(W)에 전달할 수 있다.
도 5(a)와 도 5(b)에 도시된 것과 같이, 진동기(130)는 복수의 압전 소자(134)를 포함할 수 있으며, 압전 소자(134)는 지지 부재(110)의 타면에 위치할 수 있다. 지지 부재(110)와 기판(W)의 중심은 회전축(A)을 따라 위치할 수 있다. 압전 소자(134)에 의해 발생된 진동은 지지 부재(110)를 지나 기판(W)으로 전달될 수 있다. 압전 소자(134)는 기판(W)의 둘레를 따라 동일한 간격(θ1=θ2=θ3)으로 배치될 수 있다(도 5(b) 참조).
복수의 압전 소자(134)는 기판(W)의 둘레를 따라 동일한 간격으로 이격되기 때문에, 진동은 지지 부재(110)와 기판(W)으로 균등하게 전달될 수 있고, 진동은 기판(W)에 수직하는 방향으로 기판(W)에 정밀하게 전달 될 수 있다. 또한, 지지 부재(110)에 압전 소자(134)가 위치하기 때문에, 압전 소자(134)에 의해 발생된 진동이 지지 부재(110)에서 바로 기판(W)으로 전달될 수 있다. 이에 따라 진동의 손실을 최소화하여 기판(W)에 진동을 전달할 수 있다. 또한, 복수의 압전 소자(134)를 포함하기 때문에, 더 강한 진동을 기판(W)에 전달할 수 있다.
도 6(a),(b)는 본 개시의 일 실시예에 따라 고정 부재(140)를 측면에서 바라본 단면도이다.
고정 부재(140)는 기판(W)을 세정하는 공정 동안에 기판(W)의 가장자리가 삽입되어 기판(W)을 고정한다. 고정 부재(140)는 지지 부재(110)의 일면 가장자리에 복수개 설치될 수 있다. 예를 들어, 고정 부재(140)는 지지 부재(110) 가장 자리에서 기판(W)의 둘레를 따라 환형으로 배치될 수 있다.
고정 부재(140)는 오목부를 구비할 수 있으며, 오목부는 일면(143), 내측면(142) 및 타면(141)을 구비할 수 있다. 오목부의 일면(143)은 기판(W)의 가장자리의 타면과 접촉하여 오목부의 일면(143)에 기판(W)이 안착될 수 있다. 오목부의 내측면(142)은 기판(W)을 고정함에 있어서, 기판(W)의 가장자리 측면과 접촉할 수 있다. 오목부의 타면(141)은 기판(W)의 가장자리의 일면과 접촉할 수 있고, 기판(W)을 압박할 수 있다. 고정 부재(140)의 오목부는 수직 방향으로 진동하는 기판(W)이 지지 부재(110)로부터 이탈되는 것을 방지 할 수 있다.
고정 부재(140)는 이동 부재(미도시됨)에 의해 기판(W)을 고정하기 위하여 직선 왕복 이동할 수 있다. 대기 상태에서는 오목부의 일면(143)은 기판(W)의 가장자리와 접촉하고(도 6(a)참조), 세정 상태에서는 오목부의 내측면(142)과 일면(143)이 기판(W)의 가장자리와 접촉될 수 있다(도 6(b)참조). 또한, 기판(W)이 진동하는 경우 오목부의 타면(141)은 기판(W)의 가장자리와 접촉할 수 있다. 따라서, 이동 부재는 오목부의 내측면(142)이 기판(W)의 가장자리와 접촉할 수 있도록 고정 부재(140)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 지지 부재(110)는 정전 척(Electro Static Chuck)일 수 있다. 정전척은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 고정할 수 있으며, 진동에 의해 기판(W)이 정전척으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
정전척 상에 기판(W)을 적재한 후, 정전척에 고전압을 인가하는 경우, 기판(W)과 정전척의 전극(poles) 사이에는, 정전척에 인가된 고전압(예를 들어, DC 650∼700V)에 의해 전위차가 발생할 수 있다. 상기 전위차에 의해서 전극을 둘러싸고 있는 절연체 내부에 유전 분극 현상이 일어날 수 있다. 유전 분극 현상에 의해 (+)극에 인접한 기판(W)의 영역에는 (-)전하가 대전되며, (-)극에 인접한 기판(W)의 영역에는 (+)전하가 대전될 수 있다. 이러한 전하량에 의해 정전기력이 발생하여 기판(W)을 정전척 위에 고정할 수 있다.
반도체 기판(W) 제조 공정에 있어서, 반도체 장비, 환경, 각종 가스류, 화학 용액 및 탈이온수 등으로부터 발생한 파티클(P)은 기판(W)을 오염시킬 수 있다.
예를 들어, 기판(W) 표면에 흡착한 파티클(P)은 리소그래피 공정에서는 패턴 결함의 원인이 될 수 있다. 또한, 파티클(P)은 박막 형성 공정에서는 파티클(P)의 분산에 의한 핀홀(pinhole)과 마이크로보이드(microvoid)와 같은 결함을 일으킬 수 있다. 이온 주입 공정에서는 파티클(P)은 매스킹에 의한 결함을 유발할 수 있다. 파티클(P)은 소자 배선 상에서 소자의 작동을 방해하는 등 소자 특성 불량의 결함을 발생시킬 수 있다. 또한, 파티클(P)의 수가 증가할수록 게이트 산화막의 절연막 파괴 전압이 감소되고, 그 결과 신뢰성과 수율이 저하될 수 있다.
반도체 기판(W) 제조 공정에 있어서, 반도체 소자의 품질 및 수율에 영향을 미치는 파티클(P)의 제거가 필요하다.
파티클(P)을 제거함에 있어서 세정액을 강하게 분사하게 되면 미세 회로 패턴이 손상될 수 있다. 파티클(P)과 기판(W) 표면 사이의 점착력을 감소시키기 위해, 화학 약품을 사용하여 기판(W) 표면을 얇게 에칭하는 경우에도 미세 회로 패턴이 손상될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 기판 지지 기구(100) 및 기판 세정 장치는 기판(W)을 수직 방향으로 진동시킬 수 있으며, 이에 따라 기판(W)과 파티클(P) 사이의 점착력을 약화시킬 수 있다. 그 결과 회로 패턴의 손상없이 파티클(P)을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 7(a)와 7(b)는 본 개시의 일 실시예에 따라 진동시 기판(W)과 파티클(P)의 움직임을 간략하게 도시한 도면이다.
도 7(a)와 7(b)에 도시된 것과 같이, 기판(W)은 진동기(130)에 의해 수직 방향으로 진동할 수 있다. 이에 따라, 진동은 기판(W)을 거쳐 파티클(P)로 전달될 수 있다. 진동에 의해 기판(W)에는 상부 방향으로 힘이 인가될 수 있고, 파티클(P)에는 관성의 법칙에 의해 기판(W)에 대해 상대적으로 하부 방향으로 힘이 인가될 수 있다(도 7(a) 참조). 반대로 진동에 의해 기판(W)에는 하부 방향으로 힘이 인가될 수 있고, 파티클(P)에는 상부 방향으로 힘이 인가될 수 있다(도 7(b) 참조).
상술한 진동 현상이 반복적이면서 주기적으로 발생하게 되면, 파티클(P)은 기판(W) 표면으로부터 떨어질 수 있다. 이에 따라 기판(W) 표면과 파티클(P) 사이의 접촉 면적이 감소될 수 있다. 접촉 면적이 감소하면, 파티클(P)과 기판(W) 사이에 작용하는 반데르 발스의 인력으로 정의되는 점착력도 함께 감소 될 수 있다. 파티클(P)과 기판(W) 사이에 점착력이 감소함에 따라, 세정액의 이동에 의해 파티클(P)은 기판(W) 표면으로부터 용이하게 제거될 수 있다.
회로 패턴은 기판(W)의 수직 방향으로 돌출되는 요철의 형태로 기판(W)의 표면에 형성될 수 있다. 파티클(P)은 회로 패턴의 요철 사이에 위치할 수 있다. 진동은 수직 방향으로 기판(W)에 전달 되기 때문에, 기판(W)에 수평 또는 경사지는 방향으로 인가되는 것과 달리 회로 패턴의 손상을 방지할 수 있다.
기판(W)은 기판(W)의 고유 진동수 또는 파티클(P)의 고유 진동수에 따라 진동할 수 있다. 외부의 영향 없이 기판(W)이 진동하는 경우 해당 진동 모양을 고유 진동이라고 하며, 고유 진동에 해당하는 진동수를 고유 진동수라고 한다.
진동기(130)가 기판(W)의 고유 진동수와 동일한 진동을 기판(W)에 인가하는 경우, 기판(W)에는 공진 현상이 발생할 수 있다. 이러한 공진 현상은 기판(W)에 대한 진동 에너지를 발산하게 한다 그 결과, 기판(W)의 진동의 폭은 극대화되고, 기판(W)의 휨에 대한 변위도 함께 증가된다. 기판(W)의 휨에 대한 변위가 증가함에 따라 기판(W) 표면과 파티클(P) 사이의 접촉 면적이 감소하게 된다. 또한, 기판(W)에 대한 파티클(P)의 점착력도 함께 감소되어 기판(W)으로부터 파티클(P)을 용이하게 제거할 수 있다.
진동기(130)가 파티클(P)의 고유 진동수와 동일한 진동을 기판(W)에 인가하는 경우, 파티클(P)에는 공진 현상이 발생할 수 있다. 이러한 공진 현상은 파티클(P)에 대한 진동 에너지를 발산하게 된다. 이에 따라 파티클(P)의 진동 변위는 극대화되고, 기판(W) 표면과 파티클(P)의 접촉 면적은 감소하게 된다. 그 결과 기판(W)에 대한 파티클(P)의 점착력도 함께 감소되어 기판(W)으로부터 파티클(P)을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 파티클(P)의 공진 현상이 계속해서 지속된다면, 파티클(P)은 진동 에너지에 의해 파괴될 수 있다. 진동기(130)는 파티클(P)이 파괴될 때까지, 기판(W)에 파티클(P)의 고유 진동수에 따른 진동을 지속적으로 전달할 수 있다.
기판(W) 또는 파티클(P)에 공진 현상을 일으키는 고유진동수의 공진 주파수(f0)는 아래 식으로 정의될 수 있다.
[수학식1]
공진 주파수(f0)=1/2π · √(k/m)
(단, k=기판 또는 파티클의 탄성 계수, m=기판 또는 파티클의 질량)
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 공진 주파수(f0) 대역은, 공진 주파수(f0)의 0.5배(f0/2) 이상 및 공진 주파수(f0)의 1.5배(f0 · 3/2) 이하에 해당할 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따라, 주파수에 따라 진동의 진폭을 나타낸 그래프이다. 도 8에서 가로축은 주파수를 의미하고 세로축은 진폭의 크기를 의미한다.
도 8에서 확인할 수 있듯이 진폭은 주파수에 따라 그 크기가 변화된다. 진폭의 크기는 공진 주파수(f0)의 0.5배인 주파수에서 급격히 증가하기 시작해서 공진 주파수(f0)에서 최대값을 가진다. 최대값인 공진 주파수(f0)를 지나면서 진폭의 크기는 급격이 감소하기 시작하고, 공진 주파수(f0)의 1.5배인 주파수부터 진폭의 크기는 완만하게 감소한다.
도 8의 그래프를 참조하면, 공진 주파수(f0) 대역에 대응하는 진폭의 크기가, 공진 주파수(f0) 대역을 제외한 나머지 주파수 대역에 대응하는 진폭의 크기보다 큰 것을 확인할 수 있다.
진동기(130)가 기판(W) 또는 파티클(P)의 공진 주파수(f0) 대역으로 기판(W)에 진동을 전달하는 경우, 보다 큰 진동 에너지가 기판(W) 또는 파티클(P)에 인가되어 기판(W)과 파티클(P) 사이의 점착력이 감소됨을 알 수 있다.
기판(W)이 실리콘 산화물(SiO2)을 포함하는 경우, 상기 수학식 1에 의해 기판(W)의 고유 진동수의 공진 주파수(f0)는 약 15.4Khz 일 수 있다. 이 경우 기판(W)의 공진 주파수(f0) 대역은 약 7.7Khz 이상 및 약 23.14Khz 이하에 해당할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라, 실리콘 산화물을 포함하는 기판(W)에 약 15.4Khz의 진동을 인가하였을 때 기판(W)의 변위량을 시뮬레이션을 통해 나타낸 도면이다.
도 9에서는 시간의 경과에 따라 좌측 도면에서 우측 도면으로 이동한다. 도면에서 색이 진할수록 기판(W)의 출현 회수가 많음을 의미한다. 좌측 도면을 참조하면 진동이 기판(W)에 전달되는 경우, 기판(W)이 위아래로 반복적으로 휘어지는 것(밝은 색 부분)을 알 수 있다. 이러한 진동을 계속하여 기판(W)에 전달하는 경우 우측 도면과 같이, 점차 기판(W)이 최대로 휘는 빈도수(밝은 색 부분내에 색이 진한 부분)가 증가함을 알 수 있다. 약 15.4Khz 의 진동을 기판(W)에 전달하면, 기판(W)의 최대 휨량은 약 4 μm일 수 있다.
파티클(P)이 실리콘 산화물(SiO2)을 포함하는 경우, 파티클(P)의 고유 진동수의 공진 주파수(f0)는 약 0.17 Khz 일 수 있다, 이 경우 파티클(P)의 공진 주파수(f0) 대역은 약 0.085 Khz 이상 및 약 0.255 Khz 이하 일 수 있다.
이밖에 파티클(P)은 실리콘 질화물(SiN) 또는 산화 알류미늄(Al2O3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
기판(W) 또는 파티클(P)의 공진 주파수(f0)에 따른 진동을 발생하기 위하여, 진동기(130)에 인가되는 전압이 제어될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일실시예에 따른 기판 세정 장치를 측면에서 바라본 단면도이다. 앞서 설명한 본 개시의 일실시예와 중복되는 구성에 대해서는 간략히 설명하거나 생략하도록 한다.
도 10에서 기판 세정 장치는 기판 지지 기구(100), 하우징(200), 세정실(300) 및 메가 소닉 기구(500)를 포함할 수 있다.
메가 소닉 기구(500)는 유체를 통해 에너지를 전달하여 세정하는 메가 소닉 세정을 실시할 수 있다. 메가 소닉 세정의 주요 메커니즘은 음향 흐름(Acoustic streaming), 마이크로-공동(Micro-cavitation), 음향 압력차(Acoustic pressure gradient), 압력 증대 화학 효과(pressure enhanced chemical effects) 중 어느 하나일 수 있다. 이 중 마이크로 공동 방식은 음향 에너지가 액체 매질에 인가될 때 용해된 가스로부터 형성되는 미세 기포의 빠른 형성과 형성된 기포의 파열을 이용한다.
마이크로-공동의 크기가 커지고 작아지는 반복운동에 의해 진동이 발생할 수 있다. 마이크로-공동의 인근에 존재하는 파티클(P)은 가스 및 액체 계면 스위핑(Gas/Liquid interface sweeping)에 의한 접착 토크(detachment torque)가 작용하여 제거된다. 또한, 원거리에 존재하는 파티클(P)은 진동 공동화에 의하여 진동하는 주변 액체(surrounding liquid)에 기인한 압력차(pressure-gradient force)에 의하여 제거될 수 있다. 본 개시의 메가 소닉 기구(500)에는 이러한 마이크로-공동 방식이 적용될 수 있다.
메가 소닉 기구(500)는 공동 생성기(520)와 세정액 용기(510)를 포함할 수 있다.
세정액 용기(510)는 세정액을 보관할 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 세정액 용기(510)는 세정액이 공급되는 유입구와 세정액과 마이크로 공동을 기판으로 배출하는 유출구를 구비할 수 있다. 유입구는 세정액 공급 장치(미도시)로부터 세정액을 공급받을 수 있다. 유입구는 세정액 용기(510)의 상부면에 형성될 수 있고, 유출구는 세정액 용기(510)의 하부면에 형성될 수 있다. 세정액은 중력에 의해 상부로 유입되어 하부의 유출구를 통해 기판(W)으로 배출될 수 있다.
공동 생성기(520)는 기판(W)을 세정하기 위한 마이크로 공동을 생성할 수 있다. 공동 생성기(520)는 유출구에 인접하여 배치될 수 있다. 예를 들어 공동 생성기(520)는 세정액 용기(510)의 하부면에 배치되고, 상기 하부면의 중앙에는 유출구가 형성될 수 있다. 이와 다른 실시예로, 공동 생성기(520)의 위치는 세정액 용기(510) 내에서 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
유출구를 통해 배출된 마이크로 공동의 지속 시간을 안정적으로 유지하기 위하여, 유출구의 직경 또는 길이를 조정할 수 있다. 또한 배출되는 세정액의 유속을 조정할 수도 있다. 공동 생성기(520), 유입구 및 유출구의 배치에 따라, 세정액의 유속과 마이크로 공동의 생성량 등이 달라질 수 있다.
세정액 용기(510)의 하부와 기판(W) 사이의 부분에서, 유출구를 통해 유출된 세정액과 마이크로 공동에 의해 기판(W)이 세정될 수 있다. 세정액 용기(510)의 하부와 기판(W) 사이에는 세정액이 채워질 수 있다. 기판(W)이 유출구에 직접적으로 접촉되지 않으면서, 세정액 용기(510)의 하부와 기판(W) 사이의 거리가 좁게 설정될 수 있다.
세정액 용기(510)의 하부와 기판(W) 사이의 거리가 좁은 경우에는 유출구부터 계속 하여 유출되는 세정액에 의해 별도의 부재 없이 기판(W)과 세정액 용기(510)의 하부 사이의 공간이 채워질 수 있다.
마이크로 공동이 포함된 세정액은 기판(W) 표면과 접촉하고 원심력에 의해 기판(W) 표면을 이동할 수 있다. 이와 동시에 기판(W)에는 진동기(130)에 의해 기판(W)의 고유 진동수 또는 파티클(P)의 고유 진동수에 따른 진동이 전달되고 공진 현상이 발생할 수 있다. 공진 현상에 의해 기판(W)과 파티클(P) 사이의 점착력이 감소되고 이에 따라 세정액에 의해 파티클(P)이 용이하게 제거될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
100 : 기판 지지 기구 110 : 지지 부재
120 : 회전기 130 : 진동기
131,132,133,134 : 압전 소자 140 : 고정 부재
141 : 오목부의 타면 142 : 오목부의 내측면
143 : 오목부의 일면 200 : 하우징
300 : 세정실 310 : 둘레벽
320 : 경사벽 330 : 배출관
340 : 배출밸브 400 : 세정액 분사 기구
410 : 분사 노즐 420 : 분사 암
430 : 분사 로드 500 : 메가 소닉 기구
510 : 세정액 용기 520 : 공동 생성기
W : 기판 A : 회전축
P : 파티클

Claims (20)

  1. 기판이 적재되는 지지 부재;
    상기 지지 부재를 회전시키는 회전기; 및
    상기 기판을 상기 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로 진동시키는 진동기를 포함하며,
    상기 기판은, 상기 기판의 고유 진동수(Natural frequency)에 따라 진동하거나, 상기 기판 상의 파티클의 고유 진동수에 따라 진동하는 기판 지지 기구.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 고유 진동수의 공진 주파수(f0)는 하기의 수학식1에 의해 정의되며,
    상기 기판은, 상기 공진 주파수의 0.5배 이상 및 상기 공진 주파수의 1.5배 이하인 공진 주파수 대역에서 진동하는 기판 지지 기구.
    [수학식1]
    공진 주파수(f0)=1/2π · √(k/m)
    (단, k=기판 또는 파티클의 탄성 계수, m=기판 또는 파티클의 질량)
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 공진 주파수에서 진동하는 기판 지지 기구.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 SiO2를 포함하며,
    상기 기판은 7.7Khz 이상 및 23.1 Khz 이하의 주파수 대역에서 진동하는 기판 지지 기구.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기판은 15.4 Khz의 주파수에서 진동하는 기판 지지 기구.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 파티클은 SiO2를 포함하며,
    상기 기판은 0.085 Khz 이상 및 0.255 Khz 이하인 주파수 대역에서 진동하는 기판 지지 기구.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 기판은 0.17 Khz 의 주파수에서 진동하는 기판 지지 기구.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 회전기는 상기 기판의 중심과 수직으로 일치하는 회전축을 중심으로 상기 지지 부재를 회전시키며,
    상기 진동기의 중심은 상기 회전축과 수직으로 일치되는 기판 지지 기구.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 회전기의 일면 상에 배치되며,
    상기 진동기는 상기 회전기의 타면 상에 배치되는 기판 지지 기구.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 회전기의 일면 상에 배치되며,
    상기 진동기는 상기 지지 부재의 일면 상에 배치되는 기판 지지 기구.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 진동기는 복수의 압전 소자를 포함하며,
    상기 압전 소자는 상기 기판의 둘레를 따라 동일한 간격으로 배치되는 기판 지지 기구.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 진동기는 적어도 한쌍의 압전 소자를 포함하며,
    상기 압전 소자는 상기 기판의 중심을 사이에 두고 서로 마주보는 기판 지지 기구.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 가장 자리에 형성되고, 상기 기판의 가장 자리가 삽입되는 오목부를 구비한 고정 부재를 더 포함하는 기판 지지 기구.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는, 전극 및 상기 전극을 둘러싸는 절연체를 포함하는 정전척인 기판 지지 기구.
  15. 기판을 지지하는 기판 지지 기구;
    상기 기판 지지 기구가 수용되는 공간을 제공하는 세정실;및
    상기 기판을 향해 세정액을 분사하는 세정액 분사 기구를 포함하며,
    상기 기판 지지 기구는
    기판이 적재되는 지지 부재;
    상기 지지 부재를 회전시키는 회전기; 및
    상기 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로, 상기 기판을 상기 기판의 고유 진동수(Natural frequency)에 따라 진동시키거나, 상기 기판 상의 파티클의 고유 진동수에 따라 진동시키는 진동기를 포함하는 기판 세정 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 고유 진동수의 공진 주파수(f0)는 하기의 수학식1에 의해 정의되며,
    상기 기판은, 상기 공진 주파수의 0.5배 이상 및 상기 공진 주파수의 1.5배 이하인 공진 주파수 대역에서 진동하는 기판 세정 장치.
    [수학식1]
    공진 주파수(f0)=1/2π · √(k/m)
    (단, k=기판 또는 파티클의 탄성 계수, m=기판 또는 파티클의 질량)
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 공진 주파수로 진동하는 기판 세정 장치.
  18. 기판을 지지하는 기판 지지 기구;
    상기 기판 지지 기구가 수용되는 공간을 제공하는 세정실;및
    상기 기판을 향해 마이크로 공동이 함유된 세정액을 분사하는 메가 소닉 기구를 포함하며,
    상기 기판 지지 기구는
    기판이 적재되는 지지 부재;
    상기 지지 부재를 회전시키는 회전기; 및
    상기 기판에 실질적으로 수직하는 방향으로, 상기 기판을 상기 기판의 고유 진동수(Natural frequency)에 따라 진동시키거나, 상기 기판 상의 파티클의 고유 진동수에 따라 진동시키는 진동기를 포함하는 기판 세정 장치.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 고유 진동수의 공진 주파수(f0)는 하기의 수학식1에 의해 정의되며,
    상기 기판은, 상기 공진 주파수의 0.5배 이상 및 상기 공진 주파수의 1.5배 이하인 공진 주파수 대역에서 진동하는 기판 세정 장치.
    [수학식1]
    공진 주파수(f0)=1/2π · √(k/m)
    (단, k=기판 또는 파티클의 탄성 계수, m=기판 또는 파티클의 질량
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 공진 주파수로 진동하는 기판 세정 장치.
KR1020180004921A 2018-01-15 2018-01-15 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치 KR20190086859A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180004921A KR20190086859A (ko) 2018-01-15 2018-01-15 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치
US16/019,762 US11302540B2 (en) 2018-01-15 2018-06-27 Substrate support device and substrate cleaning device including the same
CN201811306194.2A CN110047794A (zh) 2018-01-15 2018-11-05 基板支撑装置以及包括该基板支撑装置的基板清洁设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180004921A KR20190086859A (ko) 2018-01-15 2018-01-15 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190086859A true KR20190086859A (ko) 2019-07-24

Family

ID=67214221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180004921A KR20190086859A (ko) 2018-01-15 2018-01-15 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11302540B2 (ko)
KR (1) KR20190086859A (ko)
CN (1) CN110047794A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114077164B (zh) * 2020-08-21 2023-03-24 长鑫存储技术有限公司 半导体机台清洗系统及半导体机台清洗方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0141659B1 (ko) * 1993-07-19 1998-07-15 가나이 쓰토무 이물제거 방법 및 장치
US6039059A (en) * 1996-09-30 2000-03-21 Verteq, Inc. Wafer cleaning system
JP2000031022A (ja) 1998-07-14 2000-01-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板現像方法及び基板現像装置
US6554003B1 (en) * 1999-10-30 2003-04-29 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for cleaning a thin disc
KR20010048187A (ko) 1999-11-25 2001-06-15 윤종용 패턴 현상 장치
US6743301B2 (en) * 1999-12-24 2004-06-01 mFSI Ltd. Substrate treatment process and apparatus
US20020066475A1 (en) * 2000-06-26 2002-06-06 Steven Verhaverbeke Chuck for holding wafer
US7451774B2 (en) * 2000-06-26 2008-11-18 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for wafer cleaning
AU2001270205A1 (en) * 2000-06-26 2002-01-08 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for wafer cleaning
US20020064961A1 (en) * 2000-06-26 2002-05-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for dissolving a gas into a liquid for single wet wafer processing
US20020063169A1 (en) * 2000-06-26 2002-05-30 Applied Materials, Inc. Wafer spray configurations for a single wafer processing apparatus
US6684523B2 (en) * 2001-08-27 2004-02-03 Applied Materials, Inc. Particle removal apparatus
US6878636B2 (en) * 2001-08-27 2005-04-12 Applied Materials, Inc. Method for enhancing substrate processing
US20030045098A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for processing a wafer
US20040009740A1 (en) * 2002-07-12 2004-01-15 Applied Materials, Inc. Method and composition for chemical polishing
JP2004207503A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Canon Inc 処理装置
US7238085B2 (en) * 2003-06-06 2007-07-03 P.C.T. Systems, Inc. Method and apparatus to process substrates with megasonic energy
KR20060042274A (ko) 2004-11-09 2006-05-12 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 제조용 스피너 및 이를 이용한 현상 방법
US20070068558A1 (en) * 2005-09-06 2007-03-29 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for mask cleaning
US20070084481A1 (en) * 2005-10-07 2007-04-19 Franklin Cole S System and method of cleaning substrates using a subambient process solution
JP2008098561A (ja) 2006-10-16 2008-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基板洗浄方法及び基板洗浄装置
US20080230092A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 Alexander Sou-Kang Ko Method and apparatus for single-substrate cleaning
KR100931856B1 (ko) * 2007-08-24 2009-12-15 세메스 주식회사 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법
US20100258142A1 (en) * 2009-04-14 2010-10-14 Mark Naoshi Kawaguchi Apparatus and method for using a viscoelastic cleaning material to remove particles on a substrate
JP5276559B2 (ja) 2009-09-24 2013-08-28 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理方法および基板処理装置
JP6090837B2 (ja) 2012-06-13 2017-03-08 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
US10090189B2 (en) 2013-11-19 2018-10-02 Ebara Corporation Substrate cleaning apparatus comprising a second jet nozzle surrounding a first jet nozzle
JP2015099852A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置および基板処理装置
JP2015185813A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板洗浄方法および基板洗浄装置
JP6401021B2 (ja) 2014-11-18 2018-10-03 株式会社荏原製作所 基板洗浄装置、基板処理装置、および基板洗浄方法
US10522369B2 (en) * 2015-02-26 2019-12-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method and system for cleaning wafer and scrubber

Also Published As

Publication number Publication date
US20190221451A1 (en) 2019-07-18
CN110047794A (zh) 2019-07-23
US11302540B2 (en) 2022-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6730176B2 (en) Single wafer megasonic cleaner method, system, and apparatus
JP2010056376A (ja) 基板洗浄方法および基板洗浄装置
US20140034096A1 (en) Acoustic Assisted Single Wafer Wet Clean For Semiconductor Wafer Process
JP2000188273A (ja) 半導体基板の洗浄装置及び洗浄方法
US7412982B2 (en) Cleaning probe and megasonic cleaning apparatus having the same
JP7348932B2 (ja) 半導体ウエハの洗浄装置、および、洗浄方法
JP2015065355A (ja) 基板洗浄装置および基板洗浄方法
KR20190086859A (ko) 기판 지지 기구 및 이를 포함하는 기판 세정 장치
KR100598112B1 (ko) 이중 세정 프로브를 갖는 초음파 세정 장치 및 세정 방법
JP2013165291A (ja) 基板洗浄方法および基板洗浄装置
KR101065349B1 (ko) 세정 노즐 및 이를 포함하는 세정 장치
KR100873937B1 (ko) 웨이퍼 세정 장치 및 웨이퍼 세정 방법
US7396416B2 (en) Substrate cleaning device
KR20100059549A (ko) 기판 지지부재, 이를 갖는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
US10871720B2 (en) Apparatus for supporting a semiconductor wafer and method of vibrating a semiconductor wafer
KR20080030203A (ko) 기판 세정 장치 및 이를 이용한 기판의 세정 방법
US20130319472A1 (en) Method and apparatus for processing wafer-shaped articles
KR102350244B1 (ko) 기판 처리 장치와 기판 처리 방법 및 진동발생장치
KR102361475B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
KR100899875B1 (ko) 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법
JP7437499B2 (ja) 基板の洗浄方法及び洗浄装置
KR20110062026A (ko) 기판 세정 장치
KR100870525B1 (ko) 기판 세정 장치
KR20040003714A (ko) 웨이퍼 세정 장치
KR20080065836A (ko) 기판 세정 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination