KR101499920B1 - 분사부 및 이를 구비하는 기판 세정장치 - Google Patents

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Abstract

패턴이 형성된 반도체 기판을 세정 및 건조하는 기판 세정장치에서 패턴 쓰러짐(pattern leaning) 현상을 방지할 수 있는 분사부 및 이를 구비하는 기판 세정장치를 제공한다. 반도체 기판의 세정장치에서 기판에 세정제 및 IPA를 제공하는 분사부는, 기판에 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드 및 상기 IPA를 제공하는 동안 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 유체를 제공하며, 상기 IPA 분사 헤드와 동일 위치에 상기 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드를 포함하여 구성된다.

Description

분사부 및 이를 구비하는 기판 세정장치{DISTRIBUTION PART AND CLEANING APPARATUS FOR SUBSTRATE HAVING THE SAME}
본 발명은 반도체 기판의 세정장치에 관한 것으로, 기판의 세정 및 건조를 위한 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드가 구비되는 분사부 및 이를 구비하는 기판 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에서는 절연막 및 금속물질의 증착(Deposition), 식각(Etching), 감광제(Photoresist)의 도포(Coating), 현상(Develop), 애셔(Asher)나 파티클 등의 불순물 제거 등이 수회 반복되어 미세한 패터닝(Patterning)의 배열을 만들어 나가게 되는데, 이러한 공정의 진행에 따라 반도체 기판 내에는 식각이나 불순물 제거 공정으로 완전히 제거되지 않은 불순물이 남게 된다. 반도체 장치의 미세화가 진행됨에 따라 수율과 신뢰성 측면에서 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 불순물 제거의 중요성 또한 증대되고 있다. 이러한 불순물은 반도체 장치의 성능과 수율을 좌우하는 중요한 요소이기 때문에 반도체 장치를 제조하기 위한 각 공정을 진행하기 전에 세정 공정을 거쳐야 한다.
이와 같이, 반도체 장치를 제조하기 위한 기판의 세정 공정은 기판 표면에 잔류하는 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 표면 피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 실시한다. 통상적으로 세정 공정은 SC1(Standard Cleaning 1; APM-NH4OH와 H2O2 및 H2O가 1:1:5 ∼ 1:4:20의 비로 혼합된 유기물) 용액과 DHF(Diluted HF) 용액을 이용한 화학 세정 공정을 포함한다. 세정 공정은 반도체 장치를 제조하는 총 공정의 약 1／4 ∼ 1／3을 차지하고 있으며, 이것은 세정 횟수뿐만 아니라 각 공정에 적합한 다양한 세정 공정이 요구되고 있다는 것을 의미한다.
일반적으로 반도체 기판의 습식 세정 장치는, 화학용액이 채워진 세정조(Bath) 내에 복수의 기판을 침지하여 처리하는 방식의 배치식(Batch type)과, 한 장의 기판을 수평으로 배치하여 회전시키면서 처리하는 매엽식(single type)으로 구분된다.
한편, 매엽식 세정 장치는 고속으로 회전하는 기판의 표면에 세정제를 분사하여 원심력으로 기판 표면을 세정하고, 기판 표면에 액상의 이소프로필 알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)과 같은 건조액을 이용하여 기판을 건조시키게 된다. 또한, 매엽식 세정장치에서 세정 공정은, RCA 공정, 즉, SC1, SC2(Standard Cleaning 2; (HPM-HCl, H2O2 및 H2O가 혼합된 세정제), Piranha(SPM, Sulphuric Peroxide Mixture), DHF(Dilute HF) 약액을 이용하여 기판 표면에서 박막을 제거하고, 파티클을 제거한 후 초순수(DI)로 린스 처리 한 다음 건조 공정을 거치게 된다. 그리고 건조 공정은 일반적으로 고RPM(예를 들어, 1500~2500RPM)으로 기판을 회전시키면서 건조하는 스핀(Spin) 방식과 동시에 기판 표면에 불활성 가스(예를 들어, N2 가스)를 공급하여 건조시키는 방식이 있다. 최근에는 스핀 방식과 동시에 IPA/N2 가스를 분사하여 건조시키는 로타고니 방식(Rotagoni Dry)이 각광을 받고 있다. 로타고니 방식은 IPA를 액체 또는 기체 상태로 제공하는 동시에 N2 가스를 분사함으로써, 마랑고니 효과(Marangoni Effect; 기판에 잔류하는 수분의 표면장력을 낮춰서 건조시키는 효과)를 이용하여 기판의 수분을 제거하게 된다.
한편, 기존의 매엽식 세정 장치에서 기판 표면에 패턴이 형성되어 있는 기판을 세정 및 건조시키는 경우, 패턴의 홈에 채워져 있던 IPA의 표면장력에 의해서도 패턴 쓰러짐(Pattern Leaning)이 발생하여 수율을 저하시킬 수 있다. 이러한 패턴 쓰러짐 현상은 패턴이 미세화될수록 더욱 심화될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 건조 효과를 높이고, 패턴 쓰러짐 현상을 방지할 수 있는 기판 세정장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 기판 세정장치의 분사부는, 기판에 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드 및 상기 IPA를 제공하는 동안 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 유체를 제공하며, 상기 IPA 분사 헤드와 동일 위치에 상기 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 IPA 분사 헤드는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 구성되고, 상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 각 IPA 분사 헤드를 둘러싸는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 형성될 수 있다. 그리고 상기 헤드부는 상기 기판의 중심부터 가장자리까지 배치되며, 상기 기판의 중심에서 가장자리로 갈수록 상기 헤드부 사이의 간격이 조밀하게 배치될 수 있다. 또한, 상기 헤드부는 상기 기판의 중심에서 가장자리로 갈수록, 상기 기판의 직경을 따르는 직선으로부터 상기 헤드부까지의 거리가 점차 멀어지도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 IPA 분사 헤드와 상기 제2 유체 분사 헤드는 동심 상으로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 IPA 분사 헤드는 에어 나이프 형태로 형성되고, 상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 IPA 분사 헤드와 인접한 위치에서 평행하게 상기 유체를 제공하는 에어 나이프 형태로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 기판의 표면을 전체적으로 가열하거나, 부분적으로 가열하도록 유체를 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 유체 분사 헤드는 일정 온도 이상으로 가열된 N2 가스 또는 일정 온도 이상으로 가열된 가스 또는 미스트 상태의 DIW를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 유체 분사 헤드는, 상기 기판 표면의 온도를 50℃ 내지 120℃로 가열할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 헤드부의 일측에는 상기 기판 또는 상기 헤드부에서 제공되는 유체의 온도를 측정하기 위한 센서부가 구비될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 기판 세정장치는, 기판을 지지하고 회전하는 스핀척, 상기 스핀척을 수용하고, 회전하는 기판에서 비산하는 세정제를 회수하는 챔버 및 상기 스핀척 상부에 구비되어 상기 기판에 세정제와 IPA를 제공하고, 상기 기판의 회전 방향을 따라 휘어진 곡선 형상으로 배치된 복수의 헤드부를 포함하는 분사부를 포함하고, 상기 분사부는, 상기 기판에 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드 및 상기 IPA를 제공하는 동안 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 유체를 제공하며, 상기 IPA 분사 헤드와 동일 위치에 상기 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 IPA 분사 헤드는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 구성되고, 상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 각 IPA 분사 헤드를 둘러싸는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 형성될 수 있다. 또한, 상기 헤드부는 상기 기판의 중심부터 가장자리까지 배치되며, 상기 기판의 중심에서 가장자리로 갈수록 상기 헤드부 사이의 간격이 조밀하게 배치되고, 상기 헤드부는 상기 기판의 중심에서 가장자리로 갈수록, 상기 기판의 직경을 따르는 직선으로부터 상기 헤드부까지의 거리가 점차 멀어지도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 IPA 분사 헤드와 상기 제2 유체 분사 헤드는 동심 상으로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 제2 유체 분사 헤드는 일정 온도 이상으로 가열된 N2 가스 또는 일정 온도 이상으로 가열된 가스 또는 미스트 상태의 DIW를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 유체 분사 헤드는, 상기 기판 표면의 온도를 50℃ 내지 120℃로 가열할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 따른 기판 세정장치는 기판을 지지하고 회전하는 스핀척, 상기 스핀척을 수용하고, 회전하는 기판에서 비산하는 세정제를 회수하는 챔버 및 상기 스핀척 상부에 구비되어 상기 기판에 세정제와 IPA를 제공하고, 상기 기판의 회전 방향을 따라 휘어진 곡선 형상으로 배치된 복수의 헤드부를 포함하는 분사부를 포함하고, 상기 분사부는, 에어 나이프 형태를 갖고, 상기 기판에 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드 및 헤드는 상기 IPA 분사 헤드와 인접한 위치에서 평행하게 상기 유체를 제공하는 에어 나이프 형태로 형성되어서, 상기 IPA를 제공하는 동안 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 유체를 제공하며, 상기 IPA 분사 헤드와 동일 위치에 상기 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드를 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 제2 유체 분사 헤드는 일정 온도 이상으로 가열된 N2 가스 또는 일정 온도 이상으로 가열된 가스 또는 미스트 상태의 DIW를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 유체 분사 헤드는, 상기 기판 표면의 온도를 50℃ 내지 120℃로 가열할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, IPA 및 기판의 온도를 소정 온도 이상으로 가열 및 유지함으로써, 건조 과정에서 IPA의 표면장력으로 인해 패턴 쓰러짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판의 표면 온도를 대략 100℃까지 가열 및 유지함으로써, 분사되는 동안 온도가 낮아진 IPA가 기판에 도달하였을 때 일정 온도 이상으로 재가열될 수 있도록 함으로써, 기판의 패턴 쓰러짐 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치의 분사부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 도 2의 분사부의 요부를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 4의 분사부의 요부를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 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.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정장치(10)의 평면도이다. 그리고 도 2는 도 1의 기판 세정장치(10)에서 분사부(13)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 3은 도 2의 분사부(13)를 일부 도시한 요부 단면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사부(13)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 5는 도 4의 분사부(13)의 일부를 도시한 요부 단면도이다.
도면을 참조하면, 기판 세정장치(10)는 한 장의 기판(1)을 수평으로 수용하여 지지하고, 소정 속도로 회전시키면서 표면에 세정제를 제공하면서 기판 세정장치(10)는 한 장의 기판(1)을 수평으로 수용하여 소정 속도로 회전시키고, 회전하는 기판(1) 상에 세정제 및 건조가스를 제공함으로써 기판(1)의 세정 및 건조를 수행하는 매엽식(single spin type) 세정장치이다. 기판 세정장치(10)는 기판(1)이 안착되어 회전시키는 스핀척(12)과, 회전하는 기판(1)에 세정제를 제공하기 위한 헤드부(131)를 포함하여 구비된다.
본 실시예에서 '기판(1)'은 반도체 장치(semiconductor device) 제조용 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명의 기판(1)이 이에 한정되는 것은 아니며, LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치(flat panel display device, FPD)용 글라스를 포함하는 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(1)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.
스핀척(12)은 기판(1)이 안착될 수 있도록 복수의 척핀(121)이 구비된다. 예를 들어, 척핀(121)은 기판(1) 둘레를 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 척핀(121)의 수와 형상 및 배치된 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 스핀척(12)은 기판(1)을 소정 속도로 회전시킬 수 있도록 형성된다. 스핀척(12)의 하부에는 스핀척(12)을 회전시키기 위한 구동축(125)이 결합된다. 구동축(125)에는 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 구동부(미도시)가 구비된다. 또한, 구동축(125)은 세정 공정이 수행되는 동안 챔버(11) 내부에서 상하 방향으로 승강 구동될 수 있다.
챔버(11)는 스핀척(12)을 둘러싸는 형태로 형성되며, 세정 공정이 수행되는 동안 기판(1)에서 비산되는 세정제 등의 유체를 흡입하여 처리하기 위해서 환형의 링 형상으로 형성된다. 또한, 챔버(11)는 서로 다른 세정제를 분리하여 흡입 처리할 수 있도록, 챔버(11) 내부의 측벽을 따라 복수의 회수컵이 구비되며, 회수컵(111)은 흡입되는 유입구의 높이가 서로 다르게 다단으로 형성될 수 있다. 그리고 스핀척(12)은 회수컵(111)의 유입구에 대응되는 높이로 승강 이동하면서, 스핀척(12) 및 기판(1)의 높이를 조절한다.
스핀척(12)이 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의해 기판(1) 표면의 세정제가 주변으로 비산하고, 비산되는 세정제는 해당 위치에 구비되는 회수컵(111)으로 유입된다. 그리고 회수컵(111)에서 회수되는 세정제는, 서로 다른 종류의 세정제가 각각 서로 다른 루트를 통해 회수되어서 재사용된다. 또한, 회수컵(111)에 유입된 세정제는 복수의 배출부(미도시)를 통해서 챔버(11) 외부로 배출된다. 예를 들어, 본 실시예에서는 3개의 회수컵(111)이 구비되는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 회수컵(111)의 수와 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.
분사부(13)는 기판(1) 상부에 구비되어서 기판(1)에 세정제를 제공하고, 기판(1)을 건조시키기 위한 IPA를 제공한다. 분사부(13)는 세정제 및 IPA를 제공하는 헤드부(131)와 세정제 및 IPA를 제공하기 위한 제1 공급원(135)이 포함되어 구성된다. 여기서, 헤드부(131)는 세정제를 제공하는 복수의 노즐이 구비될 수 있다.
제1 공급원(135)은 IPA를 제공하는 IPA 공급원(351)과 제2 유체를 제공하는 유체 공급원(352)를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 '세정제'라 함은, 기판(1)에서 대상물을 제거하기 위한 액체 또는 기체 상태의 물질을 말한다. 또한, 세정제는 처리 대상이 되는 종류에 따라 복수의 세정제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 레지스트를 제거하기 위해서는 유기용제, N2 가스가 사용될 수 있다. 또한, SiO를 제거하기 위해서는 물, 불화수소 HF, IPA 및 N2 가스 등이 사용될 수 있다. 또한, 금속을 제거하기 위해서는 염산 HCl, 오존 O3, N2 가스가 사용될 수 있다. 또한, 레지스트 이외의 유기물을 제거하기 위해서는 O3, N2 가스를 사용할 수 있다. 이외에도, 그 밖의 파티클을 제거하기 위해서는 암모니아 가수(加水) APM, N2 가스, 또는 N2 가스 혹은 아르곤 Ar을 사용할 수 있다. 또한, 불소 F, 염소 Cl, 암모니아 NH4의 이온을 제거하기 위해서는 물, IPA 및 N2 가스를 사용할 수 있다.
그러나 본 실시예에서는 기판(1)을 건조하기 위한 건조 공정을 중심으로 설명하며, 세정 공정에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.
헤드부(131)는 기판(1)의 건조를 위해서 IPA(Isopropyl Alcohol)와 N2 가스를 제공하며, IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드(311)와 N2 가스를 포함하는 제2 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드(312)를 포함하여 구성된다. 또한, 헤드부(131)는 기판(1)의 린스를 위한 DIW를 제공하는 DIW 노즐(미도시)을 더 포함할 수 있다.
여기서, IPA 분사 헤드(311)는 기판(1) 표면에 IPA를 제공하여, 기판(1) 표면에서 수분의 표면장력을 낮춰서 기판(1)을 건조시킨다. 그리고 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1)에 소정 온도로 가열된 유체를 제공하여 기판(1)을 가열한다.
한편, IPA는 제1 공급원(135)에서 헤드부(131)로 공급될 때 70℃ 의 온도로 가열되어 공급된다. 그런데, 기판(1) 표면의 온도는 약 70℃ 보다 낮고, IPA 분사 헤드(311)에서 분사되는 동안 온도가 강하되기 때문에, 기판(1) 표면에 도달하였을 때 IPA의 온도는 약 30℃ 정도로 낮아진다. 그런데, IPA의 온도가 낮을수록 IPA의 표면장력이 상승하며, 이로 인해 마랑고니 효과(Maragoni Effect)가 상승하다. 그리고 이와 같이 IPA의 표면장력이 커지면 기판(1) 표면에 형성되어 있는 패턴과의 표면장력이 증가하여 패턴 쓰러짐 현상(Pattern Leaning)이 발생할 수 있다.
이러한 패턴 쓰러짐 현상을 방지하기 위해서 IPA의 온도를 상승시키는 수단이 구비된다. 본 실시예에서는 기판(1) 표면에 고온의 N2 가스를 제공하여서 기판(1)의 온도를 상승시키기 위한 제2 유체 분사 헤드(312)가 구비된다.
여기서, 제2 유체 분사 헤드(312)는 가스 또는 미스트 상태의 DIW가 제공될 수 있다. 이하에서는, 제2 유체 분사 헤드(312)에서 제공하는 N2 가스 또는 DIW를 통칭하여 '유체'라 한다. 여기서, 제2 유체 분사 헤드(312)에서 제공하는 유체는 가스, 미스트 상태를 포함할 수 있다.
제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1)의 건조 공정이 수행되는 동안 기판(1) 표면에 일정 온도로 가열된 제2 유체를 제공함으로써 기판(1)의 온도를 일정 온도 이상으로 가열하고 유지시킨다. 그리고 기판(1)의 온도가 상승됨에 따라 IPA의 온도를 상승시켜서 IPA의 표면장력을 낮춘다.
상세하게는, 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1)의 온도를 소정 온도 이상의 고온으로 유지시키기 위해서 소정 온도 이상의 고온의 N2 가스 또는 DIW 를 기판(1)에 제공한다. 예를 들어, 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1) 표면의 50℃ 내지 120℃로 가열할 수 있다. 또한, 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1) 표면의 온도를 70℃ 내지 100℃로 가열할 수 있다. 여기서, 제2 유체 분사 헤드(312)는 가열된 미스트 또는 가스 상태의 순수를 제공하거나, 일정 온도 이상으로 가열된 고온의 N2 가스를 제공한다.
제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1) 전체를 가열하거나, IPA가 제공되는 일부 영역에 대해서만 국소적으로 기판(1)을 가열할 수 있도록 구비될 수 있다.
상세하게는, 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1)의 온도를 소정 온도 이상의 고온으로 유지시키기 위해서 소정 온도 이상의 고온의 N2 가스 또는 DIW 를 기판(1)에 제공한다. 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1)에 IPA가 공급되는 동안 기판(1)에 일정 온도 이상으로 가열된 유체를 제공함으로써, IPA 용액의 증발에 따른 응축 냉각에 의한 기판(1) 표면의 급격한 온도 저하를 방지한다.
예를 들어, 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1) 표면의 50℃ 내지 120℃로 가열할 수 있다. 또한, 제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1) 표면의 온도를 70℃ 내지 100℃로 가열할 수 있다. 여기서, 제2 유체 분사 헤드(312)는 가열된 미스트 또는 가스 상태의 순수를 제공하거나, 일정 온도 이상으로 가열된 고온의 N2 가스를 제공한다.
제2 유체 분사 헤드(312)는 기판(1) 전체를 가열하거나, IPA가 제공되는 일부 영역에 대해서만 국소적으로 기판(1)을 가열할 수 있도록 구비될 수 있다.
IPA 분사 헤드(311)와 제2 유체 분사 헤드(312)는 각각 복수의 홀 또는 노즐로 형성되고, 동심 상으로 형성될 수 있다. 즉, IPA 분사 헤드(311)는 소정의 홀 또는 노즐 형태로 형성되고, IPA 분사 헤드(311)의 둘레를 둘러싸고 제2 유체 분사 헤드(312)가 형성될 수 있다.
헤드부(131)는 기판(1)의 중심에서 가장자리까지 배치되고, 기판(1)의 회전 방향을 따라 소정 곡률로 휘어진 곡선을 따라 배치될 수 있다. 여기서, 헤드부(131)는 분사되는 IPA 및 유체에 의해 기판(1)의 건조 효과를 높이고, 기판(1)의 온도를 균일하게 높이기 위해서, 기판(1)의 직경 방향의 소정 직선에 대해서, 기판(1)의 중심에 배치되는 헤드부(131)까지의 거리보다 기판(1)의 가장자리에 배치되는 헤드부(131)까지의 거리가 점차 더 멀어지도록 배치될 수 있다. 또한, 기판(1)의 중심보다 기판(1)의 가장자리 부분에 배치된 헤드부(131)에서 담당하는 면적이 넓기 때문에, 헤드부(131)는 기판(1)의 중심에서 가장자리 방향으로 갈수록 헤드부(131) 사이의 간격이 조밀하도록 배치될 수 있다.
헤드부(131)는 기판(1)의 회전에 의해 작용하는 원심력과 헤드부(131)에서 제공되는 IPA 및 유체의 분사력이 동시에 작용하여 기판(1) 표면에서 수분을 효과적으로 제거할 수 있도록 헤드부(131)의 형상이 결정된다. 상세하게는, 기판(1)에 작용하는 원심력의 방향은 기판(1)의 반경 방향으로 일정하게 작용하고, 헤드부(131)에서 분사되는 IPA에 의해 작용하는 힘을 상기 원심력의 방향과 일치시키면 기판(1)의 건조 효과를 극대화할 수 있다. 본 실시예에서는, 이러한 원리에 의해서 헤드부(131)에서 제공되는 IPA의 제공 방향이 원심력의 방향과 일치하고, 각 분사 헤드(311, 312)에서 분사되는 IPA의 방향이 일치하도록 헤드부(131)의 간격 및 위치가 결정된다.
본 실시예에 따르면, 헤드부(131)를 곡선 형태로 배치함으로써, IPA 분사 헤드(311)에서 분사되는 IPA에 의해서 건조 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 유체 분사 헤드(312) 역시 복수의 분사 헤드(312)가 구비되므로, 기판(1)에 유체가 직접 분사되는 영역과 그 외의 영역의 온도차가 발생하지 않도록 하여, 기판(1)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 또는, 제2 유체 분사 헤드(312)는 IPA가 제공되는 영역에 대해서만 유체를 제공하므로, 기판(1)을 효과적으로 가열할 수 있다.
또한, 헤드부(131) 일측에는 IPA가 제공되는 양과 온도를 측정하기 위해서 센서부(137)가 구비될 수 있다. 그러나 센서부(137)의 위치는 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 제2 유체 및/또는 IPA의 온도를 측정할 수 있는 실질적으로 다양한 위치에 구비될 수 있다.
또는 IPA 분사 헤드(311)는 기판(1) 표면에서 수분을 효과적으로 밀어낼 수 있도록 에어 나이프(air knife) 형상을 가질 수 있다. 그리고 제2 유체 분사 헤드(312) 역시 IPA 분사 헤드(311)와 평행한 에어 나이프 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, IPA 분사 헤드(311)는 기판(1)이 회전하는 방향에 대해서 대략 반대 방향으로 IPA 를 분사하도록 토출구의 위치가 형성되고, 또한, 기판(1) 표면에 대해 IPA가 소정 각도 경사지게 분사되도록 형성된다. IPA 분사 헤드(311)에서 분사되는 IPA 는 기판(1) 표면에서 잔류 수분을 밀어낼 수 있어서, 기판(1)의 건조 효과를 높일 수 있다.
도 4에서 미설명 도면부호 313은 제2 유체를 분사하는 제2 유체 분사 헤드(313)일 수 있다. 이 경우, 제2 유체 분사 헤드(312, 313)는 동일한 분사 헤드 이거나, 분리된 2개의 분사 헤드 일 수 있다. 그리고 도 4에서 미설명 도면부호 353은 제2 유체 분사 헤드(313)에 유체를 제공하는 공급원(353)이다.
본 실시예들에 따르면, 제2 유체 분사 헤드(312)에서 IPA가 제공되는 동안 기판(1)의 표면 온도를 대략 100℃까지 가열함으로써 IPA가 분사되는 동안 하강된 온도를 재가열하여, IPA의 온도를 일정 온도 이상 고온으로 유지시키고 표면장력을 낮추므로, 건조 과정에서 IPA의 표면장력으로 인해 패턴 쓰러짐 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 건조 공정 동안 기판(1) 표면이 가열되고 일정 온도 이상으로 온도가 유지되므로, 기판(1) 표면에 물반점 및 건조 불량에 따른 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 기판(1) 전체가 급격한 온도 저하 없이 일정 온도로 유지되므로, IPA 용액에 의한 건조 시간이 줄어들게 되어 IPA 용액의 소모량을 감소시키는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 기판
10: 기판 세정장치
11: 챔버
111: 회수컵
12: 스핀척
121: 척핀
125: 구동축
13: 분사부
131: 헤드부
311: IPA 분사 헤드
312: 제2 유체 분사 헤드
135: 제1 공급원

Claims (17)

  1. 기판에 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드; 및
    상기 IPA를 제공하는 동안 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 유체를 제공하며, 상기 기판에서 상기 IPA 분사 헤드가 상기 IPA를 제공하는 위치에 상기 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드;
    를 포함하여 구성되는 헤드부;
    상기 헤드부는 상기 기판의 중심부터 가장자리까지 배치되며, 상기 기판의 중심에서 가장자리로 갈수록 상기 헤드부 사이의 간격이 조밀해지고, 상기 기판의 직경을 따르는 직선으로부터 상기 헤드부까지의 거리가 점차 멀어지도록 배치된 기판 세정장치의 분사부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IPA 분사 헤드는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 구성되고, 상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 IPA 분사 헤드의 복수의 홀 또는 복수의 노즐을 각각 둘러싸는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 형성되는 기판 세정장치의 분사부.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 IPA 분사 헤드와 상기 제2 유체 분사 헤드는 동심 상으로 형성된 기판 세정장치의 분사부.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 IPA 분사 헤드는 에어 나이프 형태의 노즐로 형성되고,
    상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 IPA 분사 헤드와 인접한 위치에서 평행하게 상기 유체를 제공하는 에어 나이프 형태의 노즐로 형성되는 기판 세정장치의 분사부.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 기판의 표면을 전체적으로 가열하거나, 부분적으로 가열하도록 유체를 제공하는 기판 세정장치의 분사부.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 N2 가스, 기체 또는 미스트 상태의 DIW를 제공하는 기판 세정장치의 분사부.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 유체 분사 헤드는,
    상기 기판 표면의 온도를 50℃ 내지 120℃로 가열하는 기판 세정장치의 분사부.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 헤드부의 일측에는 상기 기판 또는 상기 헤드부에서 제공되는 유체의 온도를 측정하기 위한 센서부가 구비되는 기판 세정장치의 분사부.
  11. 기판을 지지하고 회전하는 스핀척;
    상기 스핀척을 수용하고, 회전하는 기판에서 비산하는 세정제를 회수하는 챔버; 및
    상기 스핀척 상부에 구비되어 상기 기판에 세정제와 IPA를 제공하는 복수의 헤드부를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 기판의 중심부터 가장자리까지 배치되되 상기 기판의 회전 방향을 따라 휘어진 곡선 형상으로 배치되며, 상기 기판의 중심에서 가장자리로 갈수록 상기 헤드부 사이의 간격이 조밀해지고 상기 기판의 직경을 따르는 직선으로부터 상기 헤드부까지의 거리가 점차 멀어지도록 배치된 분사부;
    를 포함하고,
    상기 헤드부는,
    기판에 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드; 및
    상기 IPA를 제공하는 동안 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 유체를 제공하며, 상기 기판에서 상기 IPA 분사 헤드가 상기 IPA를 제공하는 위치에 상기 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드;
    를 포함하는 기판 세정장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 IPA 분사 헤드는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 구성되고, 상기 제2 유체 분사 헤드는 상기 IPA 분사 헤드의 복수의 홀 또는 복수의 노즐을 각각 둘러싸는 복수의 홀 또는 복수의 노즐로 형성되는 기판 세정장치.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 IPA 분사 헤드와 상기 제2 유체 분사 헤드는 동심 상으로 형성된 기판 세정장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 유체 분사 헤드는 일정 온도 이상으로 가열된 N2 가스 또는 일정 온도 이상으로 가열된 가스 또는 미스트 상태의 DIW를 제공하는 기판 세정장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 유체 분사 헤드는, 상기 기판 표면의 온도를 50℃ 내지 120℃로 가열하는 기판 세정장치.
  17. 기판을 지지하고 회전하는 스핀척;
    상기 스핀척을 수용하고, 회전하는 기판에서 비산하는 세정제를 회수하는 챔버; 및
    상기 스핀척 상부에 구비되어 상기 기판에 세정제와 IPA를 제공하는 복수의 헤드부를 포함하고, 상기 헤드부는 상기 기판의 중심부터 가장자리까지 배치되되 상기 기판의 회전 방향을 따라 휘어진 곡선 형상으로 배치되며, 상기 기판의 중심에서 가장자리로 갈수록 상기 헤드부 사이의 간격이 조밀해지고 상기 기판의 직경을 따르는 직선으로부터 상기 헤드부까지의 거리가 점차 멀어지도록 배치된 분사부;
    를 포함하고,
    상기 헤드부는,
    에어 나이프 형태의 노즐을 갖고, 상기 기판에 IPA를 제공하는 IPA 분사 헤드; 및
    상기 IPA 분사 헤드와 인접한 위치에서 평행하게 유체를 제공하는 에어 나이프 형태의 노즐을 갖고, 상기 IPA를 제공하는 동안 상기 IPA보다 더 높은 온도로 가열된 유체를 제공하며, 상기 기판에서 상기 IPA 분사 헤드가 상기 IPA를 제공하는 위치에 상기 유체를 제공하는 제2 유체 분사 헤드;
    를 포함하는 기판 세정장치.
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