KR20200055458A - 기판의 매엽식 세정장치 - Google Patents

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KR20200055458A KR1020180139127A KR20180139127A KR20200055458A KR 20200055458 A KR20200055458 A KR 20200055458A KR 1020180139127 A KR1020180139127 A KR 1020180139127A KR 20180139127 A KR20180139127 A KR 20180139127A KR 20200055458 A KR20200055458 A KR 20200055458A
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Abstract

실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치를 개시한다. 매엽식 세정장치는 챔버 내에 회전 가능하게 구비되고 기판을 고정시키는 스핀척 및 스핀척의 중앙에 구비되어 기판의 배면에 배면 세정액을 분사하는 분사노즐을 포함하여 구성된다. 여기서, 분사노즐은 돔 형상을 갖는 노즐 몸체, 노즐 몸체의 중심에 형성되어 기판의 중심에 배면 세정액을 분사하는 제1분사공 및 노즐 몸체의 둘레 방향을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 제2분사공을 포함하여 구성된다.

Description

기판의 매엽식 세정장치{SINGLE TYPE CLEANING APPARATUS FOR SUBSTRATE}
아래의 실시 예는 기판의 세정 시 기판 배면의 오염을 방지하는 기판의 매엽식 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 기판, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 증착, 사진 및 식각 공정 등을 반복 수행함으로써 제조될 수 있다. 공정들을 거치는 동안 기판 상에는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기 불순물 등과 같은 오염 물질이 잔존할 수 있다. 오염 물질은 반도체 소자의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에, 반도체 제조시에는 기판에 잔존하는 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 수행된다.
상기 세정 공정을 위한 세정 방식은 크게 건식 세정 방식 및 습식(Wet) 세정 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중에서 습식 세정 방식은 여러 가지 약액을 이용한 세정 방식으로서, 복수의 기판을 동시에 세정하는 배치식(batch type) 세정장치와 낱장 단위로 기판을 세정하는 매엽식(single wafer type) 세정장치로 구분된다.
여기서, 매엽식 세정장치는 낱장의 기판 단위로 처리하는 방식으로서, 고속으로 회전시킨 기판 표면에 세정액을 분사함으로써, 기판의 회전에 의한 원심력과 세정액의 분사에 따른 압력을 이용하여 오염원을 제거하는 스핀 방식(spinning method)으로 세정이 진행된다.
기존의 매엽식 세정 장치에서는 세정액이 기판의 배면을 오염시키는 경우가 있다. 이를 위해서 기존에는 스핀척의 중앙에서 DIW 등을 제공하는 노즐이 구비되는 경우가 있다. 그러나, 기존의 배면 세정 노즐은 기판의 가장자리까지 세정액을 충분히 제공하지 못하여, 기판 배면의 오염을 효과적으로 제거하지 못하는 문제점이 있었다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
실시 예의 목적은, 기판 배면의 오염을 방지하는 기판의 매엽식 세정장치를 제공하는 것이다.
실시 예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 실시 예들에 따르면, 기판의 매엽식 세정장치는 챔버 내에 회전 가능하게 구비되고 기판을 고정시키는 스핀척 및 스핀척의 중앙에 구비되어 상기 기판의 배면에 배면 세정액을 분사하는 분사노즐을 포함하여 구성된다.
분사노즐은 돔 형상을 갖는 노즐 몸체, 상기 노즐 몸체의 중심에 형성되어 상기 기판의 중심에 상기 배면 세정액을 분사하는 제1분사공 및 상기 노즐 몸체의 둘레 방향을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 제2분사공을 포함하여 구성됨에 따라 기판의 배면에 고르게 배면 세정액을 분사하여 기판의 배면이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 분사노즐은 제1분사공과 복수의 제2분사공 사이에 제1분사공을 중심으로 적어도 하나 이상의 동심원 상에 형성되는 복수의 제3분사공을 포함하여 구성될 수 있다.
실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치는 분사노즐이 기판의 배면에 세정액을 고르게 분사하여 기판의 표면에 표면 세정액을 분사하였을 때 기판의 배면에 발생하는 오염을 방지할 수 있다.
또한, 기판의 매엽식 세정장치는 분사노즐이 기존의 세정장치의 형태를 변경하지 않고 적용이 가능하여 변경비용을 최소화할 수 있다.
실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치의 단면도이다.
도 2는 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치에서 스핀척의 단면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치에서 스핀척의 사시도이다.
도 4는 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치에서 분사노즐의 평면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 매엽식 세정장치(100)는 기판(W)의 세정 공간을 제공하는 챔버(110)와, 기판(W)을 고정시켜 회전하는 스핀척(120)과, 스핀척(120)의 회전 또는 승강 구동하는 구동부(130)와, 기판(W)의 표면을 세정하기 위한 세정부(140)와 상기 기판(W)의 배면에 세정액을 분사하여 오염을 방지하는 분사노즐(150) 및 배면 세정액 공급부(160)를 포함한다.
챔버(110)는 기판에 대한 세정 공정이 진행되는 동안 기판(W) 상으로 제공되는 세정액의 비산을 방지하고, 세정액을 회수하는 역할을 한다. 예를 들어, 챔버(110)는 스핀척(120) 둘레를 둘러싸는 보울(bowl) 형태를 갖고 기판(W)의 출입이 가능하도록 상부가 개방되게 형성된다.
여기서, 기판(W)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리 따위의 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(W)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다. 기판(W)의 형상 및 크기에 따라 챔버(110) 및 스핀척(120)의 크기와 형상 역시 변경될 수 있다.
스핀척(120)은 기판(W)을 고정시킨 상태에서 회전 가능하도록 챔버(110) 내에 구비된다. 스핀척(120)은 챔버(110) 내부에서 상하 방향으로 승강 이동하도록 구비된다.
스핀척(120)은 상면에 기판(W)이 안착되고 복수의 척핀(121)이 구비된다. 그리고, 스핀척(120) 하부에는 스핀척(120)을 회전시키고 승강 이동시키는 구동축(122)과 구동부(130)가 구비된다.
척핀(121)은 기판(W)을 스핀척(120) 표면과 소정 간격 이격 지지할 수 있도록 소정 높이로 형성된다. 또한, 척핀(121)은 기판(W)의 엣지를 지지하도록 스핀척(120)의 둘레를 따라 구비된다. 또한, 척핀(121)은 기판(W)을 안정적으로 지지할 수 있도록 적어도 3개 이상 구비된다.
세정부(140)는 기판(W)의 상부에 구비되어 기판(W)의 표면을 세정하기 위한 표면 세정액을 제공한다. 세정부(140)는 표면 세정액을 제공하는 적어도 하나 이상의 세정노즐(141)과 세정노즐(141)로 표면 세정액을 공급하는 표면 세정액 공급부(142)를 포함한다.
여기서, 기판(W)의 세정 공정 중 또는 공정 후에, 사용된 표면 세정액이 기판(W)의 배면으로 유입되어서 기판(W)의 배면을 오염시킬 수 있다. 이와 같은 기판(W) 배면의 오염을 방지하기 위해서, 분사노즐(150)이 구비된다.
도 2는 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치에서 스핀척의 단면도이고, 도 3은 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치에서 스핀척의 사시도이고, 도 4는 실시 예에 따른 기판의 매엽식 세정장치에서 분사노즐의 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 분사노즐(150)은 스핀척(120)의 중앙에 구비되어 기판(W)의 배면으로 배면 세정액을 분사한다. 분사노즐(150)은 노즐 몸체(151), 제1분사공(152) 및 제2분사공(153)을 포함한다.
노즐 몸체(151)는 반구형 또는 돔형상을 가진다. 예를 들어, 노즐 몸체(151)는 그 극점이 기판(W)의 중심과 대응되도록 형성된다. 그리고, 노즐 몸체(151)에서 극점의 반대쪽 하부에는 원통형으로 돌출된 연결부(155)가 형성된다. 연결부(155)는 스핀척(120)에 연결되는 부분으로, 적어도 일부 또는 전부가 스핀척(120)에 매립된다. 또한, 노즐 몸체(151) 및 연결부(155)의 내부에는 중공부(156)가 형성되어서, 배면 세정액 공급부(160)에서 배면 세정액 라인(161)을 통해 배면 세정액이 공급되는 공급 유로가 된다. 중공부(156)는 노즐 몸체(151)의 내부에서 분사공들에 균일하게 배면 세정액을 공급할 수 있도록 곡면 또는 반구형의 공간으로 형성될 수 있다.
제1분사공(152)은 노즐 몸체(151)의 중심을 관통하여 형성된다. 제1분사공(152)은 기판(W)의 배면에 대해서 수직하게 배면 세정액을 분사하도록 형성된다. 예를 들어, 제1분사공(152)은 노즐 몸체(151)의 극점에 1개가 형성된다.
제2분사공(153)은 노즐 몸체(151)의 둘레방향을 따라 방사상으로 복수 개가 관통 형성된다. 예를 들어, 제2분사공(153)은 노즐 몸체(151)의 하단에 가까운 위치에 제1분사공(152)과 동심원 상에 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 복수의 제2분사공(153)은 기판(W)의 배면에 소정 각도로 배면 세정액을 분사하며, 분사된 배면 세정액이 적어도 기판(W)의 엣지에 인접한 위치까지 도달할 수 있도록 형성된다.
제2분사공(153)은 단면적이 제1분사공(152)의 단면적보다 작게 형성된다. 이는, 제2분사공(153)에서 분사되는 배면 세정액이 기판(W)의 엣지까지 도달할 수 있도록 하기 위함이다.
스핀척(120)의 중앙에 1개의 분사홀을 통해서만 기판(W)의 배면에 배면 세정액을 분사하는 경우, 기판(W)의 가장자리까지 배면 세정액이 충분히 도달하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 분사되는 배면 세정액을 양을 증가시키더라도 중력의 영향으로 인해 배면 세정액이 기판(W)의 가장자리에 도달하기 전에 낙하되어 버리게 된다. 그리고 분사되는 배면 세정액의 압력을 증가시키는 경우에는, 배면 세정액의 압력에 의해서 기판(W)이 부상하고 척핀(121)에서 이탈되는 현상이 발생할 수도 있다.
실시 예에 따른 분사노즐(150)은 제1분사공(152)에 의해서 기판(W)의 중심에 배면 세정액을 분사하고, 제2분사공(153)에 의해서 기판(W)의 가장자리까지 배면 세정액이 분사되므로, 배면 세정액의 분사량 및 압력을 크게 증가시키지 않더라도 기판(W)의 가장자리까지 배면 세정액이 충분히 제공될 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 매엽식 세정장치(100)는 기판(W)을 반전하여 세정하지 않아도 되기 때문에 공정시간을 단축할 수 있다.
한편, 분사노즐(150)은 기판(W)에 충분한 배면 세정액이 공급될 수 있도록 제1분사공(152)과 제2분사공(153) 사이에 제3분사공(154)이 더 형성될 수 있다.
제3분사공(154)은 노즐 몸체(151)의 제1분사공(152)과 제2분사공(153) 사이에 형성된다. 또한, 제3분사공(154)은 제1분사공(152)과 제2분사공(153)의 사이에서 하나 이상의 동심원 상에 형성될 수 있다.
복수의 제3분사공(154)은 단면적이 제1분사공(152)의 단면적보다 작고, 복수의 제2분사공(153)의 단면적보다 크게 형성된다. 제1 내지 제3분사공(152, 153, 154)의 단면적을 서로 다르게 형성하고, 제1분사공(152)보다 제2분사공(153)으로 갈수록 단면적을 작게 형성하는 것은, 분사되는 배면 세정액이 보다 멀리 도달할 수 있도록 함과 더불어, 기판(W)이 부상되지 않을 정도의 압력으로 배면 세정액을 분사할 수 있도록 한다.
복수의 제3분사공(154)은 노즐 몸체(151)의 경선(L) 방향에 대해서 복수의 제2분사공(153)과 어긋나게 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제3분사공(154)은 복수의 제2분사공(153)이 위치한 노즐 몸체(151)의 경선(L) 방향에서 어긋나게 위치하여 도 3에서와 같이 평면으로 보았을 때 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 이와 같이, 제2분사공(153)과 제3분사공(154)을 지그재그 형태로 어긋나게 배치함으로써, 제3분사공(154)에서 분사되는 배면 세정액의 영역 사이로 제2분사공(153)에서 분사되는 배면 세정액의 영역이 일부 어긋나게 오버랩됨으로써, 기판(W)의 전면에 대해서 배면 세정액의 분포가 균일하게 되도록 할 수 있다.
복수의 제3분사공(154)은 제1분사공(152)을 중심으로 적어도 하나 이상의 동심원 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 제3분사공(154)은 도면에 도시된 바와 같이 하나의 동심원 상에 형성되는 것도 가능하나, 제1분사공(152)에서 거리가 서로 다른 복수의 동심원 상에 형성되는 것도 가능할 수 있다. 복수의 제3분사공(154)의 배열은 기판(W)의 크기, 노즐 몸체(151)의 크기 또는 각 분사공(152, 153, 154)의 크기에 따라 적절히 조절될 수 있다. 또한, 복수의 제3분사공(154)이 복수의 동심원 상에 형성되는 경우 일 동심원상에 형성된 복수의 제3분사공(154)과 타 동심원상에 형성된 복수의 제3분사공(154)이 경선(L) 방향에 대해서 어긋나게 형성될 수 있다.
한편, 제1분사공(152), 제2분사공(153) 및 제3분사공(154)의 단면 형상은 원형일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않으며, 제1분사공(152), 제2분사공(153) 및 제3분사공(154)의 형상은 적절히 변형이 가능하다.
또한, 분사노즐(150)은 제1분사공(152), 제2분사공(153) 및 제3분사공(154)이 서로 다른 크기를 가지므로, 그 분사되는 압력도 서로 달라진다. 이와 같이, 분사공(152, 153, 154)의 크기에 의해서 분사압력이 조절되므로, 기존의 배면 세정액 공급부(160)에 적용이 가능하다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
100: 매엽식 세정장치
110: 챔버
120: 스핀척
121: 척핀
122: 구동축
130: 구동부
140: 세정부
141: 세정노즐
142: 표면 세정액 공급부
150: 분사노즐
151: 노즐 몸체
152: 제1분사공
153: 제2분사공
154: 제3분사공
155: 연결부
156: 중공부
160: 배면 세정액 공급부
161: 배면 세정액 라인
L: 경선
W: 기판

Claims (8)

  1. 챔버 내에 회전 가능하게 구비되고 기판을 고정시키는 스핀척; 및
    상기 스핀척의 중앙에 구비되어 상기 기판의 배면에 배면 세정액을 분사하는 분사노즐;
    을 포함하고,
    상기 분사노즐은,
    돔 형상을 갖는 노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체의 중심에 형성되어 상기 기판의 중심에 상기 배면 세정액을 분사하는 제1분사공; 및
    상기 노즐 몸체의 둘레 방향을 따라 방사상으로 형성되는 복수의 제2분사공;
    을 포함하는 기판의 매엽식 세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1분사공은 상기 기판의 배면에 수직하게 상기 배면 세정액을 분사하고,
    상기 복수의 제2분사공은 상기 기판의 배면에 각도를 갖고 상기 배면 세정액을 분사하는 기판의 매엽식 세정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2분사공은 상기 배면 세정액이 상기 기판의 가장자리에 도달하도록 형성되는 기판의 매엽식 세정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2분사공은,
    단면적이 상기 제1분사공의 단면적보다 작게 형성되는 기판의 매엽식 세정장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1분사공과 상기 복수의 제2분사공 사이에 상기 노즐 몸체의 둘레를 따라 방사상으로 형성되는 복수의 제3분사공;
    을 더 포함하고, 상기 복수의 제3분사공은,
    상기 기판의 중심과 가장자리 사이에 상기 배면 세정액을 분사하는 기판의 매엽식 세정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제3분사공은,
    단면적이 상기 제1분사공의 단면적보다 작고, 상기 복수의 제2분사공의 단면적보다 크게 형성되는 기판의 매엽식 세정장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제3분사공은,
    상기 노즐 몸체의 경선 방향에 대해서 상기 복수의 제2분사공과 어긋나게 형성되는 기판의 매엽식 세정장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 제3분사공은,
    상기 제1분사공을 중심으로 적어도 하나 이상의 동심원 상에 형성되는 기판의 매엽식 세정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116833138A (zh) * 2023-06-29 2023-10-03 长鑫存储技术有限公司 衬底背面清洗组件与衬底清洁装置

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