KR102461911B1 - 플라즈마 제네레이터, 이를 포함하는 세정수 처리 장치, 반도체 세정 장치 및 세정수 처리 방법 - Google Patents

플라즈마 제네레이터, 이를 포함하는 세정수 처리 장치, 반도체 세정 장치 및 세정수 처리 방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마 제네레이터, 이를 포함하는 세정수 처리 장치, 반도체 세정 장치 및 세정수 처리 방법이 제공된다. 상기 세정수 처리 장치는 액체와 가스가 혼합된 혼합액의 압력을 낮춰 버블을 형성하는 버블 형성부, 상기 버블 형성부에서 연결되고, 상기 혼합액에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마(bubble liquid plasma)를 형성하는 플라즈마 제네레이터, 상기 플라즈마 제네레이터에서 연결되고, 상기 버블 리퀴드 플라즈마 내의 라디칼을 상기 혼합액에 용해시키는 믹싱부 및 상기 믹싱부와 연결되고, 상기 혼합액을 웨이퍼로 토출하는 토출 노즐을 포함한다.

Description

플라즈마 제네레이터, 이를 포함하는 세정수 처리 장치, 반도체 세정 장치 및 세정수 처리 방법{Plasma generator, cleaning liquid processing apparatus, semiconductor cleaning apparatus and cleaning liquid processing method}
본 발명은 플라즈마 제네레이터, 이를 포함하는 세정수 처리 장치, 반도체 세정 장치 및 세정수 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조 공정에서는 세정 공정이 필수적이다. 이러한 세정 공정은 잔여물의 제거를 목적으로 하지만 의도치 않게 반도체 패턴 즉, 금속막과 같은 액티브 영역에 손상을 줄 수 있다. 이는 세정수가 황산이나 불산을 포함하여 금속막의 부식 및 산화를 일으키는 것에 기인할 수 있다. 또한, 이러한 세정수는 환경 오염을 불러오는 원인이 될 수도 있다.
따라서, 이러한 반도체 패턴의 손상을 막으면서 세정을 수행할 수 있는 새로운 세정수의 개발이 필요하다. 특히, 반도체 기술의 세대가 거듭됨에 따라서 반도체 공정의 수가 늘어나고 이에 따른 세정 공정의 수도 늘어나므로, 반도체 패턴의 손상을 방지하고 친환경적인 세정수의 개발이 더욱 시급하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 반도체 소자의 노출된 메탈 부분의 손상을 방지하기 위한 세정수를 처리하는 플라즈마 제네레이터를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 반도체 패턴의 손상을 방지하기 위한 세정수 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 반도체 패턴의 손상을 방지하기 위한 반도체 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 반도체 패턴의 손상을 방지하기 위한 세정수 처리 방법를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 세정수 처리 장치는, 액체와 가스가 혼합된 혼합액의 압력을 낮춰 버블을 형성하는 버블 형성부, 상기 버블 형성부에서 연결되고, 상기 혼합액에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마(bubble liquid plasma)를 형성하는 플라즈마 제네레이터, 상기 플라즈마 제네레이터에서 연결되고, 상기 버블 리퀴드 플라즈마 내의 라디칼을 상기 혼합액에 용해시키는 믹싱부 및 상기 믹싱부와 연결되고, 상기 혼합액을 웨이퍼로 토출하는 토출 노즐을 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 세정 장치는 챔버, 상기 챔버 내부에 웨이퍼가 안착되는 척, 상기 웨이퍼 상면으로 세정수를 분사하는 세정수 처리 장치, 상기 세정수 처리 장치는, 액체와 가스가 혼합된 혼합액의 압력을 낮춰 버블을 형성하는 버블 형성부와, 상기 버블 형성부에서 연결되고, 상기 혼합액에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마(bubble liquid plasma)를 형성하는 플라즈마 제네레이터와, 상기 플라즈마 제네레이터에서 연결되고, 상기 버블 리퀴드 플라즈마 내의 라디칼을 상기 혼합액에 용해시켜 상기 세정수를 형성하는 믹싱부와, 상기 믹싱부와 연결되고, 상기 세정수를 상기 웨이퍼로 토출하는 토출 노즐을 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 제네레이터는 제1 방향으로 연장되고, 가스와 액체가 혼합되고, 버블을 포함하는 혼합액이 내부에서 상기 제1 방향으로 이동하는 절연 하우징 및 상기 절연 하우징 내부에 위치하고, 상기 혼합액에 RF 펄스 전압을 인가하는 플라즈마 전극으로서, 상기 플라즈마 전극은, RF 펄스 전원과, 상기 RF 펄스 전원과 연결된 제1 전극과, 상기 제1 전극과 이격되고, 접지된 제2 전극을 포함하는 플라즈마 전극을 포함하되, 상기 플라즈마 전극은, 상기 버블 내부의 상기 가스에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마를 형성한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 세정수 처리 방법은 액체와 가스를 혼합하여 혼합액을 형성하고, 상기 혼합액의 압력을 높여 상기 혼합액 내의 상기 가스를 과포화시키고, 상기 혼합액의 압력을 낮춰 상기 혼합액 내에 버블을 발생시키고, 상기 혼합액에 RF 펄스 전압을 인가하여 버블 리퀴드 플라즈마를 형성하고, 상기 혼합액에 상기 버블 리퀴드 플라즈마 내의 라디칼이 용해되는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 도 1의 세정수 처리 장치를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 A - A'로 자른 단면도이다.
도 4는 도 3의 플라즈마 전극을 세부적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 2의 플라즈마 제네레이터를 세부적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 도 9의 B - B'로 자른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 16은 도 15의 버블 커터를 세부적으로 설명하기 위한 측단면도이다.
도 17은 도 15의 버블 커터를 세부적으로 설명하기 위한 평단면도이다.
도 18은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 평면 개념도이다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 세정 장치에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치는 챔버(50), 척(10) 및 제1 세정수 처리 장치(20)를 포함할 수 있다.
제1 방향(X)과 제2 방향(Y)은 서로 교차하는 수평 방향일 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)은 서로 직교할 수 있다. 제3 방향(Z)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 서로 교차하는 방향일 수 있다. 예를 들어, 제3 방향(Z)은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)과 모두 직교할 수 있다. 따라서, 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)은 모두 오소고날(orthogonal)한 방향일 수 있다.
챔버(50)는 내부에 다른 구성요소를 포함하는 하우징의 역할을 할 수 있다. 챔버(50)는 즉, 내부에 공동을 포함하고, 공동에는 척(10)및 제1 세정수 처리 장치(20)가 형성될 수 있다.
챔버(50)는 웨이퍼(W)가 세정 공정, 증착 공정 및 식각 공정을 진행하는 일종의 격리된 공간일 수 있다. 챔버(50)가 외부와 격리됨에 따라서, 이러한 공정의 공정 조건이 조절될 수 있다. 구체적으로, 챔버 내의 온도나 압력 등의 공정 조건을 외부와 다르게 조절할 수 있다.
척(10)은 챔버(50) 내에 배치될 수 이있다. 척(10)은 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 척(10)의 상면은 원형의 웨이퍼(W)를 지지하기 위해서 원형의 평면 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 웨이퍼(W)의 형상이 달라지는 경우 혹은 다른 이유로 인해서 척(10)의 평면 형상도 달라질 수 있다.
척(10)은 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z) 중 적어도 하나의 방향으로 움직일 수 있다. 이를 통해서, 척(10)는 웨이퍼(W)의 공정 위치를 조절할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 플라즈마 공정 위치를 조절하기 위해서 척(10)가 상기와 같이 3축으로 이동할 수도 있다.
척(10)은 웨이퍼(W)를 회전시킬 수 있다. 제1 세정수 처리 장치(20)는 고정된 위치에서 웨이퍼(W)의 상면에 세정수(40)를 토출할 수 있다. 세정수(40)는 웨이퍼(W)가 회전함에 따라서, 웨이퍼(W)의 상면 전체로 균일하게 퍼질 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 세정 장치는 제1 세정수 처리 장치(20)가 웨이퍼(W)의 상면에서 직접 이동하면서 세정수(40)를 균일하게 분사할 수 있다. 이 때, 제1 세정수 처리 장치(20)는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 자유롭게 움직일 수 있다. 이러한 경우 웨이퍼(W)의 세정수(40)의 분포가 균일하게 되도록 더욱 세밀한 조절이 가능할 수 있다.
도 2는 도 1의 세정수 처리 장치를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제1 세정수 처리 장치(20)는 투입부(100), 혼합부(200), 버블 형성부(300), 플라즈마 제네레이터(350), 믹싱부(500) 및 제1 토출 노즐(600)을 포함할 수 있다.
투입부(100)는 액체와 기체를 투입시키는 입구일 수 있다. 구체적으로, 투입부(100)는 용매 투입부(110)와 가스 투입부(120)를 포함할 수 있다.
용매 투입부(110)로는 세정수(40)의 용매인 액체(liquid)가 투입될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 증류수, 탄산수(CO2 water), 전해 이온수 및 세정수 중 적어도 하나일 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
가스 투입부(120)로는 세정수(40) 내의 라디칼(radical)의 생성을 위한 가스가 투입될 수 있다. 사용하는 라디칼의 종류에 따라서, 가스 투입부(120)로 투입되는 가스의 종류는 달라질 수 있다. 투입되는 가스의 종류는 예를 들어, O2, H2, N2, NF3, CxFy, F2, Cl2, Br2, He, Ar 및 이들의 혼합 가스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 가스 투입부(120)에 산소(O2) 가스가 투입되는 경우, 액체와 결합하여 OH·, O·, O2·, O3·, HO2·, H3O· 및 H· 중 적어도 하나의 라디칼을 세정수(40)에서 사용할 수 있다. 또는 다른 가스를 이용하는 경우 NO·, NO2·, NO3·, CO2·, CO3·, Cl·, F·, Br·, BrO·, Cl·, ClO· 및 HF2· 중 적어도 하나의 라디칼을 세정수(40)에서 사용할 수도 있다.
라디칼이란 빛, 열 또는 전기와 같은 자극들에 의해서 반응이 일어날 때, 형성되는 물질로서 짝지어지지 않은 홀 전자를 가지는 원자 혹은 화합물 상태로 만들었을 때, 반응성이 높게 형성되는 물질을 의미한다. 이에 따라서, 라디칼은 안정적으로 유지되지 않고, 길지 않은 라이프 타임 동안 존재하다가 사라질 수 있다. 이러한 라디컬은 반응성이 크기 때문에 세정의 대상이 되어야 하는 유기물 및 무기물의 분해 반응을 일으킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치의 세정수(40)는 이러한 라디칼을 이용하여 고분자 화합물의 분해를 하여 세정을 수행할 수 있다. 이러한 방식은 기존의 황산 또는 불산을 사용하는 세정 방식에 비해서, 금속 패턴에 대한 부식 및 산화를 방지할 수 있다. 또한, 라이프 타임이 경과하면 라디칼은 다시 물이나 산소 등과 같은 무해한 액체 내지 기체로 돌아가기 때문에 환경 오염의 우려도 전혀 없다.
가스 투입부(120)는 용매 투입부(110)와 연결되어 용매와 가스가 서로 섞일 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 가스 투입부(120)는 용매 투입부(110)의 중간 부분에 연결되어 용매의 흐름에 따라 가스와 용매가 서로 섞이도록 할 수 있다.
혼합부(200)는 투입부(100)에 연결될 수 있다. 혼합부(200)는 혼합룸(210)과 가압 펌프(220)를 포함할 수 있다.
혼합룸(210)은 용매 투입부(110)에 의해서 투입된 용매와 가스 투입부(120)에 의해서 투입된 가스가 서로 혼합된 혼합액(S)을 저장할 수 있다. 혼합액(S)은 용매와 가스가 투입되는 속도에 의해서 서로 혼합될 수 있다.
가압 펌프(220)는 혼합룸(210) 내부의 압력을 높일 수 있다. 가압 펌프(220)에 의해서 압력이 높아지면 혼합액(S) 내부에 가스가 용해되는 비율이 높아질 수 있다. 이에 따라서, 혼합액(S)은 가스가 과포화 용해된 과포화 용존수가 될 수 있다.
버블 형성부(300)는 혼합부(200)에 연결될 수 있다. 버블 형성부(300)는 격벽(310) 및 오리피스(320)를 포함할 수 있다. 격벽(310)은 혼합부(200)에서 높은 압력으로 과포화된 혼합액(S)을 차단할 수 있다.
격벽(310)은 우선적으로 혼합룸(210)과 버블 형성부(300)를 차단하고 있을 수 있다. 즉, 격벽(310)은 혼합룸(210)과 버블 형성부(300)의 공간을 차단하는 벽일 수 있다.
오리피스(320)는 격벽(310) 내에 형성된 홀일 수 있다. 오리피스(320)는 제1 간격(D1)을 가질 수 있다. 오리피스(320)는 격벽(310) 내에 복수로 존재할 수 있다. 오리피스(320)는 혼합액(S)이 혼합룸(210)에서 버블 형성부(300)로 이동하는 통로일 수 있다.
오리피스(320)는 혼합액(S)이 과포화될 때까지는 닫혀있다가 혼합액(S)이 과포화된 후에 동시에 개방될 수 있다. 이에 따라서, 혼합액(S)은 혼합룸(210)에서 오리피스(320)를 통해서 버블 형성부(300)로 이동할 수 있다.
이 때, 버블 형성부(300)는 오리피스(320)의 제1 간격(D1)보다 훨씬 큰 제2 간격(D2)을 가지고 있으므로 혼합액(S)에 가해지는 압력이 급격하게 낮아질 수 있다. 특히, 혼합액(S)은 혼합부(200)에서 가압 펌프(220)에 의해서 높은 압력을 가지게 되었으므로, 버블 형성부(300)에서의 압력은 혼합부(200)에서보다 크게 낮을 수 있다.
이에 따라서, 버블 형성부(300)에서는 혼합액(S)의 내부에 버블(B)이 형성될 수 있다. 버블(B)은 가스 투입부(120)에 의해서 투입된 가스의 기포일 수 있다. 즉, 버블(B) 내부에는 가스가 존재할 수 있다.
플라즈마 제네레이터(350)는 버블 형성부(300)에서 연결될 수 있다. 혼합액(S)은 버블 형성부(300)에서 플라즈마 제네레이터(350)로 이동할 수 있다. 플라즈마 제네레이터(350)는 플라즈마 전극(400) 및 절연 코팅(410)을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 A - A'로 자른 단면도이고, 도 4는 도 3의 플라즈마 전극을 세부적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 플라즈마 제네레이터(350)는 플라즈마 전극 외벽(401), 플라즈마 전극(400), 절연 코팅(410), RF 펄스 전원(420) 및 전선(405)을 포함할 수 있다.
플라즈마 전극 외벽(401)은 혼합액(S)의 진행 방향을 가이드할 수 있다. 플라즈마 전극 외벽(401)은 예를 들어, 제1 방향(X)으로 연장되는 원통 형상일 수 있다. 플라즈마 전극 외벽(401)은 절연체를 포함할 수 있다.
플라즈마 전극(400)은 RF 펄스 전원(420)과 전선(405)을 통해서 연결되어 혼합액(S)에 RF 펄스 전원을 인가할 수 있다. 플라즈마 전극(400)은 제1 전극(400a), 제2 전극(400b), 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)을 포함할 수 있다. 제1 전극(400a)은 RF 펄스 전원(420)과 전선(405)을 통해서 연결될 수 있다. 제2 전극(400b)은 접지 단자(430)와 전선(405)을 통해서 연결될 수 있다.
제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b) 사이에 있는 혼합액(S)에 전압을 인가하여 혼합액(S)의 버블(B) 내부에 있는 가스를 플라즈마로 변환시킬 수 있다. 따라서, 혼합액(S)의 버블(B)은 플라즈마 버블(BP)로 변환될 수 있다. 플라즈마 버블(BP)은 버블 내부의 가스가 플라즈마가 된 것으로 이러한 플라즈마를 버블 리퀴드 플라즈마(bubble liquid plasma)로 정의할 수 있다.
제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 혼합액(S)과 버블(B)이 이동하는 경로의 측면에 배치될 수 있다. 이에 따라서, 이동하는 혼합액(S)과 버블(B)이 RF 펄스 전압을 인가받을 수 있다.
제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 일종의 커패시터 전극으로 기능할 수 있다. 따라서, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b) 사이에 버블 리퀴드 플라즈마 즉, 플라즈마 버블(BP)이 생성되면 전도체로서 커패시터 전극이 늘어난 효과가 발생된다. 즉, 복수의 커패시터가 직렬로 배치된 형태가 된다. 이에 따라서, 혼합액(S)의 다른 버블(B)이 추가적으로 플라즈마 버블(BP)로 변환될 수 있다.
유사하게, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b) 사이에 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)이 위치할 수 있다. 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)은 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b)과 달리 RF 펄스 전원(420)에 직접 연결되지도 않고, 접지 단자(430)에 직접 연결되지도 않는다. 다만, 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b) 사이에서 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)이 추가되면 커패시터가 직렬로 배치된 형태로 커패시터 전극이 늘어난 효과를 가진다. 결과적으로, 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b) 사이에 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d) 및 플라즈마 버블(BP)이 복수의 직렬 커패시터와 같은 효과로서 혼합액(S)에 RF 펄스 전압을 인가할 수 있다.
제1 전극(400a), 제2 전극(400b), 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)은 모두 절연 코팅(410)에 의해서 둘러싸일 수 있다. 절연 코팅(410)은 절연체를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 제1 전극(400a), 제2 전극(400b), 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)은 혼합액(S)과는 직접 접하지 않을 수 있다.
도 3에서 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b) 사이에 배치된 2개의 제3 전극(400c)과 제4 전극(400d)을 도시하였지만, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b) 사이에 배치된 전극의 수는 2개보다 더 많을 수도 있고, 더 작을 수도 있다. 또는 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b) 사이에 아무런 전극이 배치되지 않을 수도 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 믹싱부(500)는 플라즈마 제네레이터(350)에 연결될 수 있다. 믹싱부(500)는 플라즈마 버블(BP)을 포함하는 혼합액(S)이 더 잘 섞이게 할 수 있다. 투입부(100)로부터 혼합액(S)은 제1 방향(X)으로의 속도 성분을 가지고 있으므로, 믹싱부(500)를 거치면서 혼합액(S)이 플라즈마 버블(BP) 내의 플라즈마에서 발생된 라디칼을 균일하게 용해시킬 수 있다.
믹싱부(500)는 믹싱부 외벽(501) 및 믹서(530)를 포함할 수 있다. 믹싱부 외벽(501)은 믹싱부(500)를 이루는 하우징일 수 잇다. 믹싱부 외벽(501)은 내부에 혼합액(S)이 이동하는 공간을 포함할 수 있다. 믹싱부 외벽(501)은 제1 방향(X)으로 연장되어 혼합액(S)의 진행 방향을 가이드할 수 있다.
믹싱부 외벽(501)의 내측에는 요철 형상(510, 520)이 형성될 수 있다. 요철 형상(510, 520)은 돌출부(510) 및 오목부(520)를 포함할 수 있다.
돌출부(510)는 믹싱부 외벽(501)으로부터 믹싱부(500) 내측 방향으로 돌출된 부분일 수 있다. 오목부(520)는 믹싱부 외벽(501)에서 돌출부(510)에 비해서 외측으로 낮아지는 부분일 수 있다. 돌출부(510) 및 오목부(520)는 복수일 수 있다. 돌출부(510) 및 오목부(520)는 제1 방향(X)으로 서로 교대로 배치될 수 있다.
돌출부(510)와 오목부(520)는 믹싱부(500)의 내벽을 따라서 나선형으로 형성될 수 있다. 즉, 너트의 나선홈과 같은 형상으로 오목부(520)와 돌출부(510)가 형성될 수 있다. 이를 통해서, 요철 형상(510, 520)은 혼합액(S)의 나선형 흐름을 유도하여 유동 진행 방향을 가지도록 하여 믹싱의 효율을 높일 수 있다.
믹서(530)는 믹싱부(500) 내부에 혼합액(S)의 직류 진행을 방해하는 역할을 할 수 있다. 혼합액(S)은 믹서(530) 및 요철 형상(510, 520)을 통해서 제1 플로우(f1)를 형성하면서 제1 방향(X)으로 이동할 수 있다. 제1 플로우(f1)는 회전 흐름 또는 와류일 수 있다.
믹싱부(500)는 혼합액(S)의 내부에 위치한 플라즈마 버블(BP)에서 플라즈마에서 발생된 라디칼이 균일하게 용해되도록 유도할 수 있다. 물론, 믹싱부(500)에 도달전에도 일부 라디칼은 혼합액(S)에 용해될 수 있다. 그러나, 믹싱부(500)를 거치면서 라디칼의 용해도는 높아지고, 나아가, 라디칼이 혼합액(S) 내에서 균일하게 용해될 수 있다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 토출 노즐(600)은 믹싱부(500)로부터 연결될 수 있다. 제1 토출 노즐(600)은 웨이퍼(W) 상에 라디칼이 포함된 혼합액(S) 즉, 세정수(40)를 토출할 수 있다.
제1 토출 노즐(600)은 센터 토출 방식을 채용할 수 있다. 구체적으로, 제1 토출 노즐(600)은 척(10) 상에 안착된 웨이퍼(W)의 상면 중 센터 부분에 세정수(40)를 분사할 수 있다. 분사된 세정수(40)는 웨이퍼(W)의 센터 부분에서 엣지 부분으로 전개될 수 있다.
제1 토출 노즐(600)은 다른 공정에서는 웨이퍼(W)의 위가 아닌 다른 위치에 있다가 세정수(40)를 분사해야할 때 웨이퍼(W)의 센터 부분으로 이동하여 세정수(40)를 분사할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 제1 세정수 처리 장치(20)는 인라인(in-line) 장치일 수 있다. 즉, 제1 세정수 처리 장치(20)는 라디칼이 포함된 세정수(40)를 생성하고 바로 세정 공정에 사용할 수 있다. 이는 라디칼의 라이프 타임이 매우 짧기 때문에 세정수(40)를 따로 저장했다가 사용할 수 없기 때문이다.
본 실시예에 따른 제1 세정수 처리 장치(20)는 기존과 달리 불산이나 황산의 성분 없이 라디칼을 이용한 세정수(40)를 사용할 수 있다. 이에 따라서, 웨이퍼(W) 상의 보호되어야 하는 메탈 패턴들의 세정수(40)에 의한 부식이나 산화를 방지할 수 있다. 이를 통해서, 웨이퍼(W) 상의 반도체 소자의 성능 및 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.
또한, 라디칼은 짧은 라이프 타임이 지나면 무해한 물질로 변화되기 때문에 라디칼을 사용한 세정수(40)는 환경 친화적일 수밖에 없다. 또한, 본 실시예에 따른 제1 세정수 처리 장치(20)에 의한 세정수(40)의 사용은 화학 용액의 사용을 줄일 수 있어 비용도 절감할 수 있다.
이하, 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 5는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치의 플라즈마 제네레이터(350)는 샤워헤드(shower head) 형태일 수 있다.
구체적으로, 플라즈마 제네레이터(350)는 제1 관통홀(440a), 제2 관통홀(440b), 제3 관통홀(440c) 및 필링막(402)을 포함할 수 있다.
플라즈마 제네레이터(350)는 플라즈마 전극 외벽(401)에 의해서 정의되는 내부를 필링막(402)으로 채울 수 있다. 필링막(402)의 내부에는 제1 관통홀(440a), 제2 관통홀(440b) 및 제3 관통홀(440c)이 위치할 수 있다. 필링막(402)은 절연체를 포함할 수 있다.
제1 관통홀(440a)은 필링막(402)을 제1 방향(X)으로 관통할 수 있다. 제1 관통홀(440a)은 내부에 혼합액(S)이 흐를 수 있는 통로가 형성될 수 있다. 제1 관통홀(440a)의 내벽은 2개의 전극이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 전극(400a)은 제1 관통홀(440a)의 내벽의 일부에 형성될 수 있다. 제1 전극(400a)은 물론 절연 코팅(410)에 의해서 덮혀있을 수 있다. 제3 전극(400c)은 제1 관통홀(440a)의 제1 전극(400a)의 맞은편에, 제1 전극(400a)과 분리되어 형성될 수 있다. 따라서, 제1 관통홀(440a) 내의 혼합액(S)은 제1 전극(400a)과 제3 전극(400c) 사이로 흐를 수 있다. 제1 전극(400a)은 전선(405)에 의해서 RF 전원(420)과 연결될 수 있다.
제2 관통홀(440b)은 필링막(402)을 제1 방향(X)으로 관통할 수 있다. 제2 관통홀(440b)은 제1 관통홀(440a)과 이격될 수 있다. 제2 관통홀(440b)은 내부에 혼합액(S)이 흐를 수 있는 통로가 형성될 수 있다. 제2 관통홀(440b)의 내벽은 2개의 전극이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 전극(400b)은 제2 관통홀(440b)의 내벽의 일부에 형성될 수 있다. 제2 전극(400b)은 물론 절연 코팅(410)에 의해서 덮혀있을 수 있다. 제4 전극(400d)은 제2 관통홀(440b)의 제2 전극(400b)의 맞은편에, 제2 전극(400b)과 분리되어 형성될 수 있다. 따라서, 제2 관통홀(440b) 내의 혼합액(S)은 제2 전극(400b)과 제4 전극(400d) 사이로 흐를 수 있다. 제2 전극(400b)은 전선(405)에 의해서 접지 단자(430)와 연결될 수 있다.
제3 관통홀(440c)은 필링막(402)을 제1 방향(X)으로 관통할 수 있다. 제3 관통홀(440c)은 제1 관통홀(440a) 및 제2 관통홀(440b)과 이격될 수 있다. 제3 관통홀(440c)은 내부에 혼합액(S)이 흐를 수 있는 통로가 형성될 수 있다. 제3 관통홀(440c)의 내벽은 2개의 전극이 형성될 수 있다.
제3 관통홀(440c)은 복수일 수 있다. 즉, 필링막(402)에는 1개의 제1 관통홀(440a) 및 1개의 제2 관통홀(440b)과 복수의 제3 관통홀(440c)이 형성될 수 있다. 이 때, 제3 관통홀(440c)의 개수는 제한되지 않는다. 즉, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 제네레이터(350)에서는 제3 관통홀(440c)이 아예 없을 수도 있다.
구체적으로, 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)은 제3 관통홀(440c)의 내벽의 일부에 서로 분리되어 형성될 수 있다. 혼합액(S)은 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d) 사이에서 흐를 수 있다. 제3 전극(400c)은 다른 제3 관통홀(440c)의 제4 전극(400d)과 전기적으로 연결될 수 있다. 유사하게, 제4 전극(400d)은 다른 제3 관통홀(440c)의 제3 전극(400c)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 따라서, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b) 사이에 제3 전극(400c)과 제4 전극(400d)의 쌍이 복수로 배치된 직렬 커패시터가 형성될 수 있다. 이 때, 제3 전극(400c)과 제4 전극(400d)의 쌍의 개수는 하나 이상이면 제한되지 않는다. 즉, 제3 관통홀(440c)이 아예 없는 경우에 제3 전극(400c)과 제4 전극(400d)의 쌍이 하나뿐일 수 있다.
본 실시예에 따른 플라즈마 제네레이터(350)는 절연 코팅(410)이 전극들을 완벽하게 둘러싸기 용이할 수 있다.
이하, 도 1, 도 2 및 도 6을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치의 플라즈마 제네레이터(350)의 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b)은 플라즈마 전극 외벽(401) 또는 절연 코팅(410)에 의해서 둘러싸인 상태로 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다.
도 6은 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b)의 배치 형태뿐만 아니라, 제1 전극(400a)과 제3 전극(400c) 또는 제2 전극(400b)과 제4 전극(400d) 등의 인접한 전극의 배치를 나타내는 도면일 수 있다. 편의상, 제3 전극(400c) 및 제4 전극(400d)은 도시하지 않고, 인접한 전극이 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)인 것으로 도시하였다.
도 3 또는 도 5의 제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b)도 도 6과 같이 제1 방향(X)으로 연장될 수 있다. 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 제3 방향(Z)으로 서로 이격될 수 있다.
제1 전극(400a) 및 제2 전극(400b)은 플라즈마 제네레이터(350)가 연장된 제1 방향(X)으로 각각 일체로 형성될 수 있다. 이를 통해서, 넓은 면적에서 효율적으로 버블(B)이 플라즈마 버블(BP)로 변환될 수 있다.
이하, 도 1, 도 2 및 도 7을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치의 플라즈마 제네레이터(350)의 제1 전극(400a-1) 및 제2 전극(400b-1)은 각각 플라즈마 전극 외벽(401) 또는 절연 코팅(410)에 의해서 둘러싸인 상태로 제1 방향(X)으로 연장되되, 일체가 아닌 분리된 형태로 형성될 수 있다.
도 5는 제1 전극(400a-1) 및 제2 전극(400b-1)의 배치 형태뿐만 아니라, 제1 전극(400a-1)과 제3 전극 또는 제2 전극(400b-1)과 제4 전극 등의 인접한 전극의 배치를 나타내는 도면일 수 있다. 편의상, 제3 전극 및 제4 전극은 도시하지 않고, 인접한 전극이 제1 전극(400a-1)과 제2 전극(400b-1)인 것으로 도시하였다.
제1 전극(400a-1)과 제2 전극(400b-1)은 제1 방향(X)으로 이격될 수 있다. 즉, 제1 전극(400a-1)과 제2 전극(400b-1)은 제1 방향(X)으로 연장된 전극이 분리되어 2개로 나누어진 것과 같이 배치될 수 있다.
본 실시예는 버블(B)이 이동하는 방향으로 전압이 인가되므로 버블에 전압이 인가되는 시간이 상대적으로 길어져 효율적으로 버블 리퀴드 플라즈마를 형성할 수 있다.
이하, 도 1, 도 2 및 도 8을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 1, 도 2 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치의 플라즈마 제네레이터(350)의 제1 전극(400a-2) 및 제2 전극(400b-2)은 각각 절연 코팅(410)에 의해서 둘러싸인 상태로 제2 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 제1 전극(400a-2) 및 제2 전극(400b-2)은 혼합액(S) 및 버블(B)의 진행 경로 내에 위치할 수 있다.
제1 전극(400a-2) 및 제2 전극(400b-2)은 버블(B)의 진행 방향인 제1 방향(X)과 교차하는 제2 방향(Y)으로 연장될 수 있다. 이에 따라서, 버블(B)은 제2 전극(400b-2)을 통과한 뒤에는 RF 펄스 전압을 인가받지 않을 수 있다. 본 실시예에 따른 제1 전극(400a-2) 및 제2 전극(400b-2)은 진행 방향으로 서로 이격되어 혼합액(S) 및 버블(B)의 진행 속도를 늦출 수 있다. 이를 통해서, 버블(B)에 전압이 인가되는 시간을 충분히 확보하여 플라즈마 형성의 효율을 높일 수 있다.
또한, 제1 전극(400a-2) 및 제2 전극(400b-2)은 상대적으로 좁은 면적에서 버블(B)에 전압을 인가할 수 있다. 즉, 제1 전극(400a-2) 및 제2 전극(400b-2)이 전압이 인가되는 영역이 좁아짐에 따라서 단위 면적당 인가되는 전기장의 세기가 상대적으로 커질 수 있다. 이에 따라서, 플라즈마 형성의 효율이 높아질 수 있다.
이하, 도 1, 도 2, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 10은 도 9의 B - B'로 자른 단면도이다.
도 1, 도 2, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치의 플라즈마 제네레이터(350)의 제1 전극(400a-3)은 코어 형태이고, 제2 전극(400b-3)은 상기 코어인 제1 전극(400a-3)을 감는 코일 형태일 수 있다.
제1 전극(400a-3)은 제1 방향(X)으로 연장되고, 플라즈마 제네레이터(350) 내부의 중심에 위치할 수 있다. 제2 전극(400b-3)은 제1 전극(400a-3)을 중심으로 나선형으로 감겨져 제1 방향(X)으로 회전하며 연장될 수 있다. 이 때, 제2 전극(400b-3)은 플라즈마 전극 외벽(401)의 내측에 접하면서 감기는 형상일 수 있다. 이를 통해서, 제2 전극(400b-3)의 내측에서 혼합액(S) 및 버블(B)이 제1 방향(X)으로 진행할 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 전극(400a-3) 및 제2 전극(400b-3)은 제1 방향(X)으로 진행하는 혼합액(S) 및 버블(B)을 진행하는 동안 지속적으로 전압을 가할 수 있고, 위치에 따라서 전압의 편차도 크지 않을 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 제2 세정수 처리 장치(21)의 믹싱부(500)는 요철 형상(510, 520)이 균일하게 배치될 수 있다.
즉, 요철 형상(510, 520) 중 돌출부(510) 및 오목부(520)가 믹싱부 외벽(501) 중 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)의 위치와 상관없이 제1 방향(X)에 따라서 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 요철 형상(510, 520)의 대칭 구조로 인해서 믹싱부(500)의 믹싱부 외벽(501)에 가까운 부분에서 와류를 통한 믹싱이 효율적일 수 있다. 이에 따라서, 믹싱부 외벽(501)에 인접한 부분에서 제2 플로우(f2)가 형성되고, 플라즈마에서 발생한 라디칼의 균일한 용해가 활발하게 진행될 수 있다.
이하, 도 12를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 제3 세정수 처리 장치(22)의 믹싱부(500)는 요철 형상(510, 520)이 비대칭적으로 배치될 수 있다.
즉, 요철 형상(510, 520) 중 돌출부(510) 및 오목부(520)가 마주보는 믹싱부 외벽(501)에서 서로 비대칭적으로 배치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 요철 형상(510, 520)의 비대칭 구조로 인해서 믹싱부(500)의 중심 부분에서 혼합액(S)의 큰 흐름을 형성할 수 있다. 이를 통해서 혼합액(S)의 믹싱이 효율적일 수 있다. 이에 따라서, 믹싱부(500) 중심 부분에서 제3 플로우(f3)가 형성되고, 플라즈마에서 발생한 라디칼의 균일한 용해가 활발하게 진행될 수 있다.
이하, 도 13을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 제4 세정수 처리 장치(23)의 믹싱부(500)는 요철 형상(510, 520)이 나선형으로 배치될 수 있다.
즉, 돌출부(510) 및 오목부(520)는 제1 방향(X)으로 서로 교대로 나선형으로 배치될 수 있다. 이를 통해서, 요철 형상(510, 520)은 혼합액(S)의 나선형 흐름을 유도하여 제4 플로우(f4)의 유동 진행 방향을 가지도록 하여 믹싱의 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예의 제4 세정수 처리 장치(23)의 믹싱부(500)는 도 2의 믹서(530)를 추가하지 않아서 혼합액(S)의 제1 방향(X)의 흐름을 크게 방해하지 않도록 하여 믹싱 효율을 최적화시킬 수 있다.
이하, 도 14를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 세정 장치의 제5 세정수 처리 장치(24)의 믹싱부(500)는 믹서(530)를 포함할 수 있다.
믹서(530)는 믹싱부(500) 내부에 혼합액(S)의 직류 진행을 방해하는 역할을 할 수 있다. 혼합액(S)은 믹서(530) 및 요철 형상(510, 520)을 통해서 제5 플로우(f5)를 형성하면서 제1 방향(X)으로 이동할 수 있다. 제5 플로우(f5)는 회전 흐름 또는 와류일 수 있다.
또한, 본 실시예의 제5 세정수 처리 장치(24)의 믹싱부(500)는 도 2의 요철 형상(510, 520)을 포함하지 않을 수 있다. 요철 형상(510, 520)이 존재하지 않음에 따라서, 믹싱부 외벽(501)에서 제5 플로우(f5)를 방해하는 흐름이 발생하지 않아서 믹싱 효율이 최적화될 수 있다.
이하, 도 15 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 16은 도 15의 버블 커터를 세부적으로 설명하기 위한 측단면도이다. 도 17은 도 15의 버블 커터를 세부적으로 설명하기 위한 평단면도이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치의 제6 세정수 처리 장치(25)는 버블 커터(700)를 더 포함할 수 있다.
버블 커터(700)는 믹싱부(500)에서 연결될 수 있다. 버블 커터(700)는 혼합액(S) 내부의 버블(B)을 제거할 수 있다. 버블 커터(700)는 인렛(710), 아웃렛(720), 탱크(730) 및 기포 배출구(740)를 포함할 수 있다.
인렛(710)은 혼합액(S)이 버블 커터(700)로 투입되는 입구일 수 있다. 인렛(710)은 아웃렛(720)에 비해서 버블 커터(700)의 윗부분에 형성될 수 있다. 인렛(710)은 제1 방향(X)으로 연장되어 혼합액(S)이 진행되는 속도를 그대로 가져올 수 있게 형성될 수 있다. 인렛(710)은 탱크(730)와 연결될 수 있다.
탱크(730)는 인렛(710)과 연결되어 투입되는 혼합액(S)을 수용할 수 있다. 탱크(730) 내부에서 혼합액(S)은 유속에 의해서 회전할 수 있다. 탱크(730) 내부에서 회전하는 혼합액(S)의 버블(B)은 소용돌이(V)를 일으키면서 위로 올라갈 수 있다.
기포 배출구(740)는 탱크(730)의 상부에 위치하면서 소용돌이(V)에 의해서 위로 올라온 버블(B)이 배출되는 부분일 수 있다. 기포 배출구(740)는 혼합액(S)에서 버블(B)을 분리시키는 역할을 할 수 있다. 즉, 버블(B)은 회전하면서 혼합액(S)과의 비중 차이에 의해서 혼합액(S)과 분리될 수 있다.
아웃렛(720)은 인렛(710)에 비해서 탱크(730)의 아래쪽에 위치할 수 있다. 아웃렛(720)은 버블(B)이 분리된 혼합액(S) 즉, 세정수(40)가 배출되는 통로일 수 있다. 아웃렛(720)은 제1 토출 노즐(600)과 바로 연결되어 웨이퍼(W) 상에 세정수(40)를 토출할 수 있다.
본 실시예에 따른 제6 세정수 처리 장치(25)는 버블 커터(700)를 이용하여 버블(B)을 세정수(40)에서 제거할 수 있다. 이에 따라서, 웨이퍼(W) 상에 버블(B)이 토출되지 않을 수 있다. 버블(B)이 직접 웨이퍼(W) 상에 토출되는 경우에는 웨이퍼(W) 상에 세정수(40)의 산포가 균일하지 않기 때문에 웨이퍼(W)의 세정이 적절하게 수행되지 않을 수 있다.
이하, 도 18을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 18은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 평면 개념도이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치는 제7 세정수 처리 장치(26)를 포함한다. 제7 세정수 처리 장치(26)는 제2 토출 노즐(601) 및 노즐 고정부(605)를 포함할 수 있다.
제2 토출 노즐(601)은 척(10) 상에 안착된 웨이퍼(W) 상에서 호를 그리는 궤적으로 이동할 수 있다. 제2 토출 노즐(601)은 상기 호를 그리는 궤적을 따라서 반복적으로 이동하면서 웨이퍼(W)의 상면에 세정수(40)를 균일하게 분사할 수 있다.
웨이퍼(W)는 척(10)에 의해서 회전하면서 제2 토출 노즐(601)에 의해서 분사된 세정수(40)를 균일하게 수용할 수 있다.
노즐 고정부(605)는 제2 토출 노즐(601)을 고정시킬 수 있다. 노즐 고정부(605)는 제2 토출 노즐(601)이 이동하면서 형성되는 호 형상의 궤적의 축이 될 수 있다.
본 실시예에 따른 반도체 세정 장치는 제2 토출 노즐(601)이 움직이면서 세정수(40)를 분사하므로, 웨이퍼(W)의 상면에 더욱 균일하게 세정수(40)가 배치될 수 있어 세정 공정의 효율이 향상될 수 있다.
이하, 도 19를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 생략하거나 간략히 한다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 반도체 세정 장치는 제8 세정수 처리 장치(27)를 포함한다. 제8 세정수 처리 장치(27)는 제3 토출 노즐(602)을 포함할 수 있다.
제3 토출 노즐(602)은 웨이퍼(W)의 외곽에 위치할 수 있다. 즉, 제3 토출 노즐(602)의 단부는 웨이퍼(W)의 상면과 수직 방향으로 오버랩되지 않을 수 있다. 대신, 제3 토출 노즐(602)은 웨이퍼(W)의 상면보다 높은 위치에서 수평 방향으로 세정수(40)를 분사하여 세정수(40)가 웨이퍼(W)의 상면으로 도달하도록 할 수 있다.
제3 토출 노즐(602)은 이동하지 않고, 고정된 위치에서 세정수(40)를 분사할 수 있고, 웨이퍼(W)는 척(10)에 의해서 회전하므로 웨이퍼(W) 상에 도달한 세정수(40)는 웨이퍼(W) 상에서 균일하게 퍼질 수 있다.
본 실시예는 제3 토출 노즐(602)의 이동을 위한 별도의 전력이나 장치가 필요하지 않으므로, 낮은 비용으로 세정 공정을 수행할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 투입부
200: 혼합부
300: 버블 형성부
350: 플라즈마 제네레이터
400: 플라즈마 전극
500: 믹싱부
600: 토출 노즐

Claims (27)

  1. 액체와 가스가 혼합된 혼합액의 압력을 낮춰 버블을 형성하는 버블 형성부;
    상기 버블 형성부에서 연결되고, 상기 혼합액에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마(bubble liquid plasma)를 형성하는 플라즈마 제네레이터;
    상기 플라즈마 제네레이터에서 연결되고, 상기 버블 리퀴드 플라즈마 내의 라디칼을 상기 혼합액에 용해시키는 믹싱부; 및
    상기 믹싱부와 연결되고, 상기 혼합액을 웨이퍼로 토출하는 토출 노즐을 포함하고,
    상기 플라즈마 제네레이터는 플라즈마 전극 외벽 및 이에 의해 정의되는 필링막을 포함하고, 상기 필링막은 제1 방향으로 형성되고, 서로 이격된 제1 및 제2 관통홀을 포함하고,
    상기 제1 관통홀의 내벽 중 일부에 형성된 제1 전극,
    상기 제2 관통홀의 내벽 중 일부에 형성된 제2 전극,
    상기 제1 관통홀의 내벽 중 상기 제1 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제1 전극과 이격되는 제3 전극과,
    상기 제2 관통홀의 내벽 중 상기 제2 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제2 전극과 이격되는 제4 전극을 더 포함하는 세정수 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 액체와 상기 가스를 혼합시켜 상기 혼합액을 형성시키는 혼합부를 더 포함하는 세정수 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 혼합부 내부에서 상기 혼합액의 압력을 높여 상기 가스를 상기 액체 내부에 과포화 용해시키는 가압 펌프를 더 포함하는 세정수 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 제네레이터는 RF 펄스 전원이 연결되는 제1 전극과,
    접지되는 제2 전극을 포함하는 세정수 처리 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 플라즈마 제네레이터에서 상기 혼합액은 제1 방향으로 이동하고,
    상기 제1 및 제2 전극은 상기 제1 방향으로 연장되는 세정수 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 믹싱부는 내벽에 요철 형상을 포함하는 세정수 처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 요철 형상은 나선형인 세정수 처리 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 믹싱부는 내부에 상기 혼합액의 회전 이동을 가이드하는 믹서를 포함하는 세정수 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 믹싱부와 연결되고, 혼합액 내부에 버블을 제거하는 버블 커터를 더 포함하는 세정수 처리 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 혼합액은 상기 버블 형성부, 상기 플라즈마 제네레이터, 상기 믹싱부 및 상기 토출 노즐을 순차적으로 통과하여 상기 웨이퍼로 바로 분사되는 세정수 처리 장치.
  12. 챔버;
    상기 챔버 내부에 웨이퍼가 안착되는 척;
    상기 웨이퍼 상면으로 세정수를 분사하는 세정수 처리 장치;
    상기 세정수 처리 장치는,
    액체와 가스가 혼합된 혼합액의 압력을 낮춰 버블을 형성하는 버블 형성부와,
    상기 버블 형성부에서 연결되고, 상기 혼합액에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마(bubble liquid plasma)를 형성하는 플라즈마 제네레이터와,
    상기 플라즈마 제네레이터에서 연결되고, 상기 버블 리퀴드 플라즈마 내의 라디칼을 상기 혼합액에 용해시켜 상기 세정수를 형성하는 믹싱부와,
    상기 믹싱부와 연결되고, 상기 세정수를 상기 웨이퍼로 토출하는 토출 노즐을 포함하고,
    상기 플라즈마 제네레이터는 플라즈마 전극 외벽 및 이에 의해 정의되는 필링막을 포함하고, 상기 필링막은 제1 방향으로 형성되고, 서로 이격된 제1 및 제2 관통홀을 포함하고,
    상기 제1 관통홀의 내벽 중 일부에 형성된 제1 전극,
    상기 제2 관통홀의 내벽 중 일부에 형성된 제2 전극,
    상기 제1 관통홀의 내벽 중 상기 제1 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제1 전극과 이격되는 제3 전극과,
    상기 제2 관통홀의 내벽 중 상기 제2 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제2 전극과 이격되는 제4 전극을 포함하는 반도체 세정 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 세정수 처리 장치는 상기 웨이퍼의 상면 상에서 수평 방향으로 이동 가능한 반도체 세정 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 척은 상기 웨이퍼를 회전시키고,
    상기 세정수 처리 장치는 상기 웨이퍼 상에서 고정되는 반도체 세정 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 토출 노즐은 웨이퍼 상에서 이동 가능한 반도체 세정 장치.
  16. 제1 방향으로 연장되고, 가스와 액체가 혼합되고, 버블을 포함하는 혼합액이 내부에서 상기 제1 방향으로 이동하는 절연 하우징; 및
    상기 절연 하우징 내부에 위치하고, 상기 혼합액에 RF 펄스 전압을 인가하는 플라즈마 전극으로서, 상기 플라즈마 전극은, RF 펄스 전원과, 상기 RF 펄스 전원과 연결된 제1 전극과, 상기 제1 전극과 이격되고, 접지된 제2 전극을 포함하는 플라즈마 전극을 포함하되,
    상기 플라즈마 전극은, 상기 버블 내부의 상기 가스에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마를 형성하고,
    상기 절연 하우징은 제1 방향으로 형성되고, 서로 이격된 제1 및 제2 관통홀을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 제1 관통홀의 내벽 중 일부에 형성되고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 관통홀의 내벽 중 일부에 형성되고,
    상기 제1 관통홀의 내벽 중 상기 제1 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제1 전극과 이격되는 제3 전극과,
    상기 제2 관통홀의 내벽 중 상기 제2 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제2 전극과 이격되는 제4 전극을 더 포함하는 플라즈마 제네레이터.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1 방향으로 연장되고, 가스와 액체가 혼합되고, 버블을 포함하는 혼합액이 내부에서 상기 제1 방향으로 이동하는 절연 하우징; 및
    상기 절연 하우징 내부에 위치하고, 상기 혼합액에 RF 펄스 전압을 인가하는 플라즈마 전극으로서, 상기 플라즈마 전극은, RF 펄스 전원과, 상기 RF 펄스 전원과 연결된 제1 전극과, 상기 제1 전극과 이격되고, 접지된 제2 전극을 포함하는 플라즈마 전극을 포함하되,
    상기 플라즈마 전극은, 상기 버블 내부의 상기 가스에 전압을 가해서 버블 리퀴드 플라즈마를 형성하고,
    상기 절연 하우징은 제1 방향으로 형성되고, 서로 이격된 제1 및 제2 관통홀을 포함하고,
    상기 제1 전극은 상기 제1 관통홀의 내벽 중 일부에 형성되고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 관통홀의 내벽 중 일부에 형성되고,
    상기 제1 관통홀의 내벽 중 상기 제1 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제1 전극과 이격되는 제3 전극과,
    상기 제2 관통홀의 내벽 중 상기 제2 전극과 대응되는 일부에 형성되고, 상기 제2 전극과 이격되는 제4 전극을 더 포함하고,
    상기 제3 및 제4 전극은 서로 전기적으로 연결된 플라즈마 제네레이터.
  21. 삭제
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