JP6677459B2 - 半導体素子の製造方法及び基板処理方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法及び基板処理方法 Download PDF

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Description

本発明は半導体素子の製造方法及び基板処理方法に関し、より具体的には基板損傷を防止することができる半導体素子の製造方法及び基板処理方法に関する。
半導体装置や液晶表示装置等の製造工程で、半導体ウエハーやガラス基板等は処理液を利用して基板処理が行われる。基板を1枚ずつ処理する枚葉式基板処理装置はスピンチャックに装着されて回転する基板の表面に処理液の液滴を提供する液滴ノズルとウェッティング液を提供するサイドノズルを備えることが一般的である。このような基板処理装置では液滴がウェッティング液に落ちる時、ウェッティング液の表面で発生する圧力によって基板の表面からパーティクルが除去されて洗浄処理される。
米国特許第8,511,583号公報 米国特許第8,727,475号公報 米国特許第8,651,625号公報 米国特許第8,523,332号公報 米国特許公開第2011/0262650号明細書
発明が解決しようする課題
本発明の目的は基板損傷を防止することができる半導体素子の製造方法及び基板処理方法を提供することである。
前記目的を達成するための本発明の実施形態による半導体素子の製造方法及び基板処理方法はウェッティング液を噴射するサイドノズルが液滴を噴射する液滴ノズルと共に垂直移動できることを特徴とする。
本発明の実施形態はサイドノズルが液滴ノズルと共に上下移動して、ウェッティング液の厚さを異なるようにすることを他の特徴とする。
本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法は、半導体基板の表面上にパターンを形成し、前記基板を基板処理装置のプラットホーム上に提供し、前記基板を回転させながら、前記基板に第1ノズルからは洗浄液を提供し、第2ノズルからはウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第1領域を処理し、前記第1ノズルと共に前記第2ノズルの前記プラットホームとの垂直距離を変更し、前記垂直変更の後に、前記基板を回転させながら、前記基板に前記第1ノズルからは前記洗浄液を提供し、前記第2ノズルからは前記ウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第2領域を処理し、前記処理された基板から半導体素子を形成することを含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記垂直距離を変更することは、前記第1及び第2ノズルと連結されたノズルアームを垂直に移動させて進行することを含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記第1領域を処理するために、前記基板の表面に相対的に大きい厚さを有するようにウェッティング液を提供し、前記相対的に大きい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液を提供することをさらに含み、前記第2領域を処理するために、前記基板の表面に相対的に小さい厚さを有するようにウェッティング液を提供し、前記相対的に小さい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液を提供することをさらに含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記第1ノズルから前記洗浄液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記洗浄液を前記基板に対して90°角度にスプレーし、前記第2ノズルから前記ウェッティング液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記ウェッティング液を前記基板に対して90°より小さい角度にスプレーすることを含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記ウェッティング液は、前記洗浄液に比べて前記回転する基板の上流側に提供されることができる。
一実施形態の製造方法において、前記第2領域を処理することは、前記ノズルアームを前記基板に対して水平に移動させて少なくとも前記第1ノズルを前記基板の半直径方向に移動させることを含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記洗浄液を前記ウェッティング液の流量の1/10以下の流量で提供することをさらに含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記ウェッティング液を0.5l/min乃至2l/minの流量で提供し、前記洗浄液を20cc/min乃至50cc/minの流量で提供することを、さらに含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記基板は、ウエハーを含み、前記半導体素子を形成することは、前記ウエハーを個別に分離して半導体チップを形成することをさらに含むことができる。
一実施形態の製造方法において、前記半導体素子を形成することは、前記半導体チップをパッケージ基板上に実装し、前記半導体チップを保護モールドで覆って半導体パッケージを形成することをさらに含むことができる。
本発明の他の実施形態による半導体素子の製造方法は、半導体基板の表面上にパターンを形成し、前記基板を基板処理装置のプラットホーム上に提供し、前記基板を回転させながら、前記基板に第1ノズルからは洗浄液を提供し、第2ノズルからはウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第1領域を処理し、前記第2ノズルを前記プラットホームに対して垂直に移動させ、前記垂直移動の後に、前記基板を回転させながら、前記基板に前記第1ノズルからは前記洗浄液を提供し、前記第2ノズルからは前記ウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第2領域を処理し、前記処理された基板から半導体素子を形成することを、含むことができる。
他の実施形態の製造方法において、前記第1領域を処理することは、前記基板の表面に相対的に大きい厚さを有するようにウェッティング液を提供し、前記相対的に大きい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液を提供することをさらに含み、
前記第2領域を処理するために、前記第2ノズルを垂直に移動させた後に、前記基板の表面に相対的に小さい厚さを有するようにウェッティング液を提供し、前記相対的に小さい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液を提供することをさらに含むことができる。
他の実施形態の製造方法において、前記相対的に小さい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が提供される時の前記洗浄液が提供される圧力は前記相対的に大きい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が提供される時の前記洗浄液が提供される圧力に比べて大きい。
他の実施形態の製造方法において、前記第2ノズルを垂直に移動させることは、前記第1ノズルと共に前記第2ノズルを前記プラットホームに対して垂直に移動させることを含むことができる。
他の実施形態の製造方法において、前記第1ノズルから前記洗浄液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記洗浄液を前記基板に対して90°角度にスプレーすることを含み、前記第2ノズルから前記ウェッティング液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記ウェッティング液を前記基板に対して90°より小さい角度でスプレーすることを含むことができる。
他の実施形態の製造方法において、前記ウェッティング液は、前記洗浄液に比べて前記回転する基板の上流側に提供されることができる。
他の実施形態の製造方法において、前記第2領域を処理することは、前記ノズルアームを前記基板に対して水平に移動させて少なくとも前記第1ノズルを前記基板の半直径方向に移動させることを含むことができる。
他の実施形態の製造方法において、前記洗浄液を前記ウェッティング液の流量の1/10以下の流量で提供することをさらに含むことができる。
本発明の一実施形態による基板処理方法はパターンが形成された基板を基板処理装置のプラットホーム上に提供し、サイドノズルとして前記基板上にウェッティング液を提供して前記基板上にウェッティング膜を形成し、液滴ノズルを利用する前記基板上への処理液液滴を提供することによって、前記基板を処理して前記液滴と前記ウェッティング膜との間の衝突によって発生される圧力を前記ウェッティング膜に提供することを含むことができる。前記ウェッティング膜を形成することは、前記基板上で前記サイドノズルを前記液滴ノズルと共に垂直に移動させ、前記サイドノズルを利用して前記基板上に前記ウェッティング液を提供することを含むことができる。前記ウェッティング膜は、前記サイドノズルの垂直移動にしたがって異なる厚さを有し、前記圧力は、前記ウェッティング膜の厚さの変動によって異なることができる。
一実施形態の処理方法において、前記ウェッティング膜を形成することは、前記基板の表面に向かって前記液滴ノズルと共に前記サイドノズルを移動させて前記基板の表面上に第1厚さを有する第1ウェッティング膜を形成することと、前記基板の表面から遠くなるように前記液滴ノズルと共に前記サイドノズルを移動させて前記基板の表面上に前記第1厚さより小さい第2厚さを有する第2ウェッティング膜を形成することと、の中で少なくともいずれか1つを含むことができる。
一実施形態の処理方法において、前記液滴を提供することは、前記第1ウェッティング膜の表面に前記液滴を衝突させて前記第1ウェッティング膜に第1圧力を提供することと、前記第2ウェッティング膜の表面に前記液滴を衝突させて前記第2ウェッティング膜に第2圧力を提供することと、の中で少なくともいずれか1つを含むことができる。
一実施形態の処理方法において、前記ウェッティング膜を形成することは、前記基板を前記基板の中心軸に対して回転させ、前記基板の表面上で前記液滴ノズルを少なくとも前記基板のエッジとセンターとの間で延長される軌跡に沿って水平に移動させ、前記基板の表面上で前記サイドノズルを前記液滴ノズルと共に前記軌跡に沿って水平に移動させることを、さらに含むことができる。
一実施形態の処理方法において、前記ウェッティング膜を形成することは、前記基板を前記基板の中心軸に対して回転させ、前記液滴ノズルを前記基板の表面上で前記基板の対向するエッジの間で延長され、前記基板の中心を通過するフルスキャン軌跡に沿って水平に移動させ、そして前記基板の表面上で前記サイドノズルを前記液滴ノズルと共に前記フルスキャン軌跡に沿って水平に移動させることをさらに含むことができる。
一実施形態の処理方法において、前記ウェッティング膜を形成することは、前記基板を前記基板の中心軸に対して回転させることをさらに含むことができる。前記サイドノズルは、前記基板の表面上に前記ウェッティング液を提供し、そして前記液滴ノズルは、前記ウェッティング液上に前記液滴を提供することができる。前記ウェッティング液は、前記基板が回転する方向の上流側に提供され、そして前記液滴は、前記基板が回転する方向の下流側に提供されることができる。
本発明によると、サイドノズルが液滴ノズルと共に上昇又は下降しながら、ウェッティング液を基板に噴射することによって、ウェッティング液の厚さが薄くなるか、或いは厚くなることができる。これによって、液滴がウェッティング液と衝突しながら、生じる圧力が増加されて基板の表面からのパーティクル除去効率が高くなるか、或いは圧力が小さくなって基板の表面及び/又はパターンの損傷を無くすか、或いは最小化することができる。
本発明の一実施形態による基板処理装置を示した構成図である。 図1Aの一部を示した構成図である。 図1Bの一部を示した平面図である。 本発明の一実施形態による基板処理装置において噴射口の配列を示した平面図である。 図1Dの変形形態を示した平面図である。 図1Aの基板処理装置を利用する基板処理方法を示した平面図である。 図1Aの基板処理装置を利用する基板処理方法を示した断面図である。 図1Aの基板処理装置を利用する基板処理方法を示した断面図である。 本発明の他の実施形態による基板処理装置を示した構成図である。 図2Aの一部を示した平面図である。 図2Aの基板処理装置を利用する基板処理方法を示した平面図である。 本発明のその他の実施形態による基板処理装置を示した構成図である。 図3Aの一部を示した平面図である。 本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法を示す順序図である。
以下、本発明による半導体素子の製造方法及び基板処理方法を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
本発明と従来技術とを比較した長所は、添付された図面を参照した詳細な説明と特許請求の範囲とを通じて明確になり得る。特に、本発明は特許請求の範囲で明確に請求される。しかし、本発明は添付された図面と関連して次の詳細な説明を参照することによって最も良く理解されることができる。図面において、同一の参照符号は多様な図面を通じて同一の構成要素を示す。
図1Aは本発明の一実施形態による基板処理装置を示した構成図である。
図1Aを参照すれば、基板処理装置1は半導体ウエハー或いはガラス基板等のような基板10に提供される洗浄液の液滴42によって基板10の表面10sに圧力が加えられて基板10の表面10sからパーティクルを除去する枚葉式基板洗浄装置である。一例として、基板10はウエハー上に提供された集積回路によって構成された半導体チップのような複数個の半導体素子を含む。
基板処理装置1は基板10を水平に維持して回転させる回転ユニット(spin unit)20、回転ユニット20を囲むボール(bowl)28、基板10に洗浄液液滴42を提供する液滴ノズル40、液滴ノズル40を基板10の上で移動させるノズルアーム60、基板10にウェッティング液を提供するサイドノズル50、及び基板10にリンス液を提供するリンス液ノズル55を含む。
基板処理装置1は、洗浄液に圧力を加えて液滴ノズル40に提供するポンプ90、ノズルアーム60を駆動させる駆動装置30、洗浄液に周波数を付与して液滴42を生成させるジェネレーター80、及びサイドノズル50に提供されるウェッティング液の流れを断続するバルブ71と流量を調節するバルブ72とをさらに含む。
回転ユニット20は、基板10が水平状態に装着されるスピンチャック22、スピンチャック22を回転させるスピンモーター26、及びスピンチャック22の中心に連結されてスピンモーター26の駆動力をスピンチャック22に伝達する回転軸24を含む。基板10はスピンチャック20の中心軸を基準に回転する。スピンチャック22は基板10をチャッキングするクランプ29を有するクランプチャックである。他の例として、スピンチャック22は基板10を真空吸着する真空チャックであってもよい。基板10はスピンモーター26の回転力を受けて約300rpmで回転する。
回転する基板10から遠心力によって飛散される薬液(例:洗浄液、ウェッティング液、リンス液)がボール28に案内される。ボール28に案内される薬液は基板処理装置1から排出される。ボール28は基板10に比べて大きい直径を有し、基板10の上端に延長され、基板10に向かって傾いた上端を有するカップや円筒形態を有する。
洗浄液はポンプ90によって加圧されて洗浄液供給管95を通じて液滴ノズル40に供給される。液滴ノズル40に供給された洗浄液は例えば、電気配線85を通じてジェネレーター80に電気的に連結された圧電素子44によって液滴に生成される。液滴ノズル40は基板10の表面10sに液滴を噴射する。ウェッティング液はウェッティング液供給管75を通じてサイドノズル50に供給される。サイドノズル50は基板10の表面10sにウェッティング液を噴射する。これらに対しては図1Bを参照して詳細に後述する。
ノズルアーム60は駆動装置30に連結されて液滴ノズル40を基板10上で移動させる。ノズルアーム駆動器としても称される駆動装置30はノズルアーム60を基板10上で水平に回転させるステップモーターのような回転装置32、及びノズルアーム60を基板10上で垂直移動させるシリンダーのような昇降装置34を含む。ノズルアーム60の水平回転及び/又は垂直移動によって液滴ノズル40が基板10上で水平及び/又は垂直移動される。ノズルアーム60はピボット軸62を通じて駆動装置30に連結される。電気的配線85、洗浄液供給管95、ウェッティング液供給管75はノズルアーム60の内部に設けられる。
リンス液ノズル55は基板10の表面10sにリンス液を提供する。一例として、リンス液は純水(DIW)、炭酸水(carbonated water)、電解イオン水(electrolytically ionized water)、水素水(hydrogen water)、オゾン水(ozone water)或いは希釈された塩酸水(diluted hydrochloric acid acqueous solution)を含む。リンス液は基板洗浄処理の以前に及び/又は以後に基板10の表面10sに提供される。リンス液ノズル55はボール28の外側に固定して設けられる。
図1Bは図1Aの一部を示した構成図である。図1Cは図1Bの一部を示した平面図である。
図1Bを図1Aをともに参照すれば、液滴ノズル40はインクジェット方式に液滴42を噴射するインクジェットノズルである。液滴ノズル40はノズルアーム60の終端側面に設けられる。他の例として、液滴ノズル40は図2Aに図示したようにノズルアーム60の終端下面に設けられてもよい。液滴ノズル40は液滴ノズル40の内部に提供された圧電素子44を含む。圧電素子44は配線85を通じてジェネレーター80に電気的に連結されて交流電圧(点線矢印)が印加される。
洗浄液(実線矢印)はポンプ90によって加圧されて洗浄液供給管95を通じて液滴ノズル40に提供される。液滴ノズル40に提供された洗浄液はジェネレーター80から印加された交流電圧の周波数によって振動される圧電素子44によって液滴42に生成されて噴射口41を通じて基板10の表面10sに噴射される。液滴42は基板10の表面10sに向かって垂直となる方向に噴射される。
洗浄液は電解イオン水(electrolytic ionized water)、純水(DIW)、炭酸水(carbonated water)、SC1(NHOH+H+DIW)等を含む。その以外に洗浄液はアルカリ系列、酸系列、有機系列ケミカルを含む。洗浄液は排出バルブ91が設けられた洗浄液排出管94を通じて液滴ノズル40から排出される。
液滴42は約6μm乃至15μmの直径を有する球形(sphere)である。一例として、液滴42は約20cc/min乃至50cc/minの流量と約20m/s乃至60m/sの流速(或いは、噴射速度(jetting velocity))で基板10の表面10sに提供される。ポンプ90は約10MPa或いはその以下の圧力で洗浄液を液滴ノズル40に供給する。
液滴ノズル40が昇降装置34の駆動によって上下移動することによって液滴ノズル40と基板10の表面10sとのギャップGが変動される。一例として、約3mm乃至10mm範囲でギャップGが変動されるように液滴ノズル40が上下移動する。
サイドノズル50は液滴ノズル40の側面に提供されてウェッティング液58を基板10の表面10sに対して傾いた方向に提供する。ウェッティング液58の基板10への提供によって基板10の表面10s上にウェッティング膜59が形成される。ウェッティング液58は上述した洗浄液或いは水素水(hydrogen water)、オゾン水(ozone water)、希釈された塩酸水(diluted hydrochloric acid acqueous solution)、イソプロパノールアルコール(IPA)等を含む。その以外にウェッティング液58はアルカリ系列、酸系列、有機系列ケミカルを含む。ウェッティング液58は洗浄液と共に基板10の表面10sに提供される。
バルブ71を開くと、ウェッティング液58がウェッティング液供給管75を通じてサイドノズル50から基板10に提供される。ウェッティング液58の流量や流速は流量調節バルブ72によって制御される。一例として、ウェッティング液58は約0.5l/min乃至2l/minの流量(例:洗浄液流量の約10倍或いはそれ以上の流量)で基板10の表面10sに提供される。
サイドノズル50は液滴ノズル40と共に上下移動できるように、そしてウェッティング液58を液滴42が噴射される領域42iより上流側に噴射するように設計される。例えば、噴射点58iは基板10の回転方向Wrdの上流側に配置され、噴射領域42iは基板10の回転方向Wrdの下流側に配置されるので、互に異なるノズルから噴射される液体が同時に堆積される場合、ウェッティング液58が先ず堆積され、洗浄液液滴42がウェッティング液にスプレーされてウェッティング液下の基板10の表面10sからパーティクルが除去される。前記パーティクル除去に対しては図1G及び図1Hを参照して詳細に後述される。図1Cに図示したように、ノズルアーム60がいずれか特定位置に配置されている時、サイドノズル50から基板10に噴射される液体(例:ウェッティング液58)は液滴ノズル40の下に移動し、洗浄液(例:洗浄液液滴42)は基板10上でウェッティング液58が噴射された地点に噴射される。
一例によれば、図1A及び図1Bに示したように、液滴ノズル40の対向方向と液滴ノズル40から噴射される液体の流れ方向は、サイドノズル50の対向方向とサイドノズル50から噴射される液体の流れ方向と角度をなす。液滴ノズル40は垂直ノズル、即ち、基板10に対して第1角度(例:90°)を有するノズルであり、サイドノズル50は傾斜ノズル、即ち基板10に対して第2角度(例:90°以下)を有するノズルと称される。
サイドノズル50は液滴ノズル40の側面と結合され、液滴ノズル40と離隔された傾いた形状を有する。一例として、サイドノズル50は基板10の表面10sと約30°乃至50°角度Aに傾いた形状を有する。液滴ノズル40とサイドノズル50とは約5mm乃至100mmの間隔Dに離隔されている。これによって、ウェッティング液58の主な流れは基板10の回転方向Wrdの上流側から噴射領域42iに向かって傾いている。例えば、ウェッティング液58の流れの中心は噴射領域42iに向かって傾いている。
一例として、サイドノズル50の中心軸50xは図1Cに示したように液滴ノズル40のセンターを通るノズルアーム60の中心軸60xと一致しなくともよい。一例として、サイドノズル50はノズルアーム60の中心軸60xから基板10のエッジから遠くなる方向(例:右回転方向)に傾いてその中心軸50xがノズルアーム60の中心軸60xと約20°の角度Bをなす。液滴ノズル40は図1Fで後述するようにハーフスキャン軌跡S1に沿って移動する。
基板処理装置1は液滴ノズル40とサイドノズル50とがハーフスキャン軌跡S1に沿って基板10の表面10s上で移動しながら、基板10を洗浄処理するのに最適化された構成を有する。ハーフスキャン方式で基板10を洗浄処理することは、図1F乃至図1Hを参照して詳細に後述される。
<噴射口の配列>
図1Dは本発明の一実施形態による基板処理装置において噴射口の配列を示した平面図である。図1Eは図1Dの変形形態を示した平面図である。
図1Dに示したように円形断面を有する複数個の噴射口41は複数個の円形状に配列される。又は、噴射口41は図1Eに示したようにグリッド或いはメッシュ形態に配列される。
噴射口41の大きさ(直径)が小さいほど、噴射口41の個数は多くなる。例えば、約17μmの大きさ(直径)を有する80個以上の噴射口41が配列される。他の例として、約8μm乃至12μmの大きさ(直径)を有する140個以上の噴射口41が配列されてもよい。その他の例として、約6μmの大きさ(直径)を有する300個以上の噴射口41が配列されてもよい。その他の例として、約4μmの大きさ(直径)を有する900個以上の噴射口41が配列されてもよい。
図1Fは図1Aの基板処理装置を利用する基板処理方法を示した平面図である。図1G及び図1Hは図1Aの基板処理装置を利用する基板処理方法を示した断面図である。
図1Fを参照すれば、回転装置32はノズルアーム60を基板10の表面10sと水平にピボット回転させる。ノズルアーム60のピボット回転によって液滴ノズル40は、例えばハーフスキャン軌跡S1に沿って基板10の表面10sの上で水平移動される。サイドノズル50は液滴ノズル40と共にハーフスキャン軌跡S1に沿って移動する。
ハーフスキャン軌跡S1とは基板10の左側エッジ10eaとその反対側である右側エッジ10ebのいずれか1つのエッジと基板10の中心10cとの間で液滴ノズル40が移動する軌跡である。
一例として、ハーフスキャン軌跡S1は液滴ノズル40が基板10の左側エッジ10eaと中心10cとの間を通る円弧状曲線或いは円弧(arc)である。他の例として、回転装置32の駆動方式にしたがってハーフスキャン軌跡S1は直線であってもよい。
液滴ノズル40が、スピンチャック22の上で回転する基板10上に位置する状態で、昇降装置34がノズルアーム60を上昇又は下降させながら、液滴ノズル40が基板10の表面10sから遠くなるか、或いは基板10の表面10sに近接することができる。
液滴ノズル40は昇降装置34の駆動によって上下移動することによって、基板10の表面10sから遠くなるか,或いは近くなり、これと同時にサイドノズル50は液滴ノズル40と共に上下移動することができる。液滴ノズル40とサイドノズル50はハーフスキャン軌跡S1に沿って水平移動する途中に一時的に上昇するか、或いは下降することができる。
一例によれば、サイドノズル50から噴射されるウェッティング液58はその噴射量が一定である。したがって、図1G及び図1Hに示したように液滴ノズル40の上下移動によってサイドノズル50もやはり上下移動するので、ウェッティング液58の噴射領域の大きさ(幅)とウェッティング膜59の厚さとが異なる。
例えば、図1Gに示したように液滴ノズル40が下降して、基板10の表面10sとの第1ギャップG1に離隔された場合、サイドノズル50から噴射されるウェッティング液58は第1大きさW1の噴射領域を有し、基板10の表面10s上に第1厚さT1のウェッティング膜59を形成する。
これと異なりに、図1Hに示したように液滴ノズル40が上昇して、基板10の表面10sとの第1ギャップG1より大きい第2ギャップ(G2>G1)に離隔された場合、サイドノズル50から噴射されるウェッティング液58は第1大きさW1より大きい第2大きさ(W2>W1)の噴射領域を有し、基板10の表面10s上に第1厚さT1より小さい第2厚さ(T2<T1)のウェッティング膜59を形成する。
回転する基板10の上でハーフスキャン軌跡S1に沿って移動する液滴ノズル40の水平位置で、液滴ノズル40はウェッティング膜59が形成された基板10の表面10s上に液滴42を噴射し、液滴42がウェッティング膜59に落ちながら、ウェッティング膜59の表面でクラウン現象が発生する。クラウン現象が発生しながら、ウェッティング膜59に圧力が加えられ、その圧力によって基板10の表面10sから及び/又は表面10sの上に形成されているパターン15からパーティクルが除去されることによって、基板10が洗浄処理される。パターン15は、例えば基板10上に形成された伝導性ラインのような伝導性パターンを含む。
ウェッティング膜59に加えられる圧力は液滴42の速度と大きさが大きいほど、大きくなる。一例として、圧力は液滴42の速度(或いは噴射速度)の3乗に比例し、液滴42の大きさの2乗に比例する。したがって、液滴42の速度と大きさとが多くなるほど、パーティクル除去効率(partical removal efficiency)が高くなる。
ウェッティング膜59に加えられる圧力はウェッティング膜59の厚さが小さいほど、大きくなる。一例として、圧力はウェッティング膜59の厚さの2乗に半比例する。したがって、ウェッティング膜59の厚さが小さいほど、パーティクル除去効率が高くなる。例えば、ウェッティング膜59は図1Gに示したように相対的に大きい第1厚さT1を有する時に比べて、図1Hに示したように相対的に小さい第2厚さT2を有する時、パーティクル除去効率が高くなる。
前記ウェッティング膜59の厚さによる圧力の大きさ変化を利用して均一な或いは効率的な洗浄処理を具現することができる。例えば、液滴ノズル40をハーフスキャン軌跡S1に沿って水平に移動させながら、液滴42を噴射して基板10を洗浄処理する時、パーティクル除去が不良な基板10の特定領域、例えば基板10の中心10cや左側エッジ10eaで液滴ノズル40をサイドノズル50と共に上昇させることができる。基板10の特定領域で液滴ノズル40がサイドノズル50と共に上昇して例えば、第2厚さT2を有するウェッティング膜59が形成され、その特定領域でのパーティクル除去効率を高くすることができる。これによって、基板10を全体的に均一に、或いは局部的に効率的に洗浄処理することができる。一例として、ウェッティング膜59は洗浄バッファウェッティング膜である。
ウェッティング膜59に加えられる圧力が比較的大きいので、基板10の特定領域(例:基板10のセンターから特定半直径距離にある領域)で表面10s及び/又はパターン15に損傷が加えられる場合があり得る。この場合、液滴ノズル40を下降させ、これと共に下降されたサイドノズル50によって、例えば、第1厚さT1を有するウェッティング膜59を形成することができる。このようにウェッティング液と洗浄液とが基板10の表面の上に噴射されながら、基板10に対して第1方向に対向し、第1角度(例:90°)を有する液滴ノズル40のような第1ノズルと基板10に対して第2方向に対向し、第2角度(例:90°以下)を有するサイドノズル50のような第2ノズルが基板10に対して垂直方向に上昇と下降することができる。このように、2つのノズル40、50は基板10の上に第1垂直の高さまで移動しながら、基板10に向かって液体を同時に噴射して基板10の第1領域を処理(例:洗浄)し、そして基板10の上に第2垂直の高さまで移動しながら、継続的に基板10に向かって液体を同時に噴射して基板10の第2領域を処理(例:洗浄)することができる。他の例として、基板10が配置されるプラットホームが提供され、2つのノズル40、50が移動されなく、プラットホームが互に異なる高さまで移動してもよい。これによって、ウェッティング膜59に加えられる圧力が減少されて基板10の特定領域に形成された表面10s及び/又はパターン15の損傷を抑制するか、或いは最小化することができる。
図2Aは本発明の他の実施形態による基板処理装置を示した構成図である。図2Bは図2Aの一部を示した平面図である。以下では図1Aの基板処理装置1と異なる点に対して詳細に説明し、同一の点に対しては概略にするか、或いは省略する。
図2Aを参照すれば、基板処理装置2は図1Aの基板処理装置1と同一であるか、或いは類似に構成される。液滴ノズル40はノズルアーム60の終端下面に設けられる。他の例として、液滴ノズル40は図1Aでのようにノズルアーム60の終端側面に設備される。基板処理装置1と異なりに、基板処理装置2はトゥインサイドノズル51、52を含む。
一例として、液滴ノズル40の一側面には第1サイドノズル51が他側面には第2サイドノズル52が設けられる。第1サイドノズル51と第2サイドノズル52とは液滴ノズル40を中心に対称である位置にある。他の例として、第1サイドノズル51と第2サイドノズル52との中でいずれか1つは液滴ノズル40に設けられ、その他の1つはノズルアーム60に設けられる。
図2Bを参照すれば、第1サイドノズル51は基板10の回転方向Wrdの上流側に位置し、第2サイドノズル52はその下流側に位置する。例えば、第1サイドノズル51はノズルアーム60の中心軸60xから基板10のエッジから遠くなる方向(例:右回転方向)に傾いてその中心軸51xがノズルアーム60の中心軸60xと約20°の角度B1をなす。第2サイドノズル52はノズルアーム60の中心軸60xから基板10のエッジから近くなる方向(例:左回転方向)に傾いてその中心軸52xがノズルアーム60の中心軸60xと約20°の角度B2をなす。
ノズルアーム60のピボット回転によってトゥインサイドノズル51、52は液滴ノズル40と共に図2Cで後述するようにフルスキャン軌跡S2に沿って基板10の表面10s上で移動する。
図2Cは図2Aの基板処理装置を利用する基板処理方法を示した平面図である。
図2Cを参照すれば、回転装置32の駆動によるノズルアーム60のピボット回転によって液滴ノズル40はフルスキャン軌跡S2に沿って基板10の表面10s上で水平移動される。フルスキャン軌跡S2は液滴ノズル40が基板10の左側エッジ10eaとその反対側である右側エッジ10ebとの間で基板10の中心10cを経由して移動する軌跡である。
液滴ノズル40が基板10の左側エッジ10eaとセンター10cとの間で移動する時、第1サイドノズル51を通じてウェッティング液58が液滴ノズル40に向かう方向に基板10の表面10sに噴射される。液滴ノズル40が基板10の左側エッジ10eaとセンター10cとの間で移動する時、第1サイドノズル51を通じて噴射されるウェッティング液58は基板10の回転方向Wrdに沿って流れる。
液滴ノズル40が基板10のセンター10cと右側エッジ10ebとの間で移動する時、第2サイドノズル52を通じてウェッティング液58が液滴ノズル40に向かう方向に基板10の表面10sに噴射される。液滴ノズル40が基板10のセンター10cと右側エッジ10ebとの間で移動する時、第2サイドノズル52を通じて噴射されるウェッティング液58は基板10の回転方向Wrdに沿って流れる。
トゥインサイドノズル51、52は液滴ノズル40がフルスキャン軌跡S2上の任意の位置に配置されても基板10の回転方向Wrdに相応しい方向にウェッティング液58を基板10の表面10sに噴射する。例えば、トゥインサイドノズル51、52はウェッティング液58を基板10の上に噴射し、ウェッティング液58の流れ方向と基板10の回転方向Wrdとが衝突しなくともよい。このように、基板処理装置2はフルスキャン(full scan)方式に基板10を洗浄処理するのに最適化された構成を有する。
トゥインサイドノズル51、52は図1Hで前述したように液滴ノズル40と共に垂直上昇して第2厚さT2を有するウェッティング膜59を形成することによって、パーティクル除去効率を高くすることができる。反対に、トゥインサイドノズル51、52は図1Gで前述したように液滴ノズル40と共に垂直下降して第1厚さT1を有するウェッティング膜59を形成することによって、基板10の表面10s及び/又はパターン15の損傷を無くすか、或いは最小化することができる。
図3Aは本発明のその他の実施形態による基板処理装置を示した構成図である。図3Bは図3Aの一部を示した平面図である。以下では図1Aの基板処理装置1と異なる点に対して詳細に説明し、同一の点に対しては概略にするか、或いは省略する。
図3Aを参照すれば、基板処理装置3は図1Aの基板処理装置1と同一であるか、或いは類似に構成される。液滴ノズル40はノズルアーム60の終端下面に或いは側面に設けられる。基板処理装置1と異なり、基板処理装置3は移動性サイドノズル53を含む。移動性サイドノズル53はモーター36の駆動力を受けて液滴ノズル40の側面に沿って回転自在に設計される。モーター36はノズルアーム60の内部に或いは外部に装着される。移動性サイドノズル53はノズルアーム60の移動によって、液滴ノズル40と共に水平移動及び垂直移動し、付加的に液滴ノズル40を中心に回転移動することができる。
図3Bを参照すれば、モーター36の駆動によって移動性サイドノズル53は、例えば、液滴ノズル40の側面に沿って回転自在に設けられる。一例として、移動性サイドノズル53は左回転方向及び右回転方向の中で少なくともいずれか1つの方向に特定の角度、例えば360°或いは180°回転自在に設計される。
移動性サイドノズル53は回転可能であるので、図2Aのトゥインサイドノズル51、53としての役割を果たす。例えば、移動性サイドノズル53が装着された液滴ノズル40が図2Cに示したように基板10の左側エッジ10eaとセンター10cとの間のフルスキャン軌跡S2に沿って移動する場合、移動性サイドノズル53は第1サイドノズル51の位置に移動される。液滴ノズル40が基板10のセンター10cと右側エッジ10ebとの間のフルスキャン軌跡S2に沿って移動する場合、移動性サイドノズル53は第1サイドノズル51の位置から第2サイドノズル52の位置に移動される。このように、移動性サイドノズル40を具備する基板処理装置3はハーフスキャンはもちろんフルスキャン方式でも基板を洗浄処理することができる。
移動性ノズル53は図1Hで前述したように液滴ノズル40と共に垂直上昇して第2厚さT2を有するウェッティング膜59を形成することによって、パーティクル除去効率を高くすることができる。反対に、移動性ノズル53は図1Gで前述したように液滴ノズル40と共に垂直下降して第1厚さT1を有するウェッティング膜59を形成することによって、基板10の表面10s及び/又はパターン15の損傷を無くすか、或いは最小化することができる。
図4は本発明の一実施形態による半導体素子の製造方法を示す順序図である。
図4を参照すれば、段階401として、ウエハーのような半導体基板上にパターンを形成する。例えば、図1Gのパターン15のようなパターンを基板100のような基板上に形成することができる。パターンは基板の表面上に形成し、例えば、伝導性ラインを構成する伝導性パターンを含む。
段階402として、前述した装置1、2、3の中でいずれか1つのような基板処理装置に半導体ウエハーを提供する。例えば、図1A乃至図3Bを参照して前述した多様な構成を含む基板処理装置のスピンユニット20に連結されたスピンチャック22のようなプラットホーム上に半導体ウエハーを配置する。
段階403として、ウェッティング液と洗浄液とを、例えば、前述した多様な方法の中でいずれか1つを利用して基板に提供(例:スプレー)する。例えば、ノズルアーム60によって、第1ノズル(例:洗浄ノズルと称される液滴ノズル40)がウエハーのセンターからいずれか特定な距離離れた地点に置かれる時、回転するウエハーにウェッティング液と洗浄液とを第1周期の間、提供する。したがって、ウェッティング液がウエハー上の特定地点に堆積された直後に洗浄液がその特定地点にスプレーされ、ウェッティング液は洗浄液液滴のためのバッファとしての役割を果たす。一実施形態によれば、ウェッティング液は第2ノズル(例:ウェッティング液ノズルと称されるサイドノズル50)として提供され、第2ノズルは第1ノズルと共に垂直的に移動する。例えば、ノズルアーム60の上昇及び下降移動にしたがって第1及び第2ノズルは共に垂直上昇及び下降する。
段階403を継続中、第1ノズルがノズルアーム60によってウエハーのセンターから異なる距離だけ離れた地点に移動されると、第1ノズルと第2ノズルとが共に垂直上昇するか、或いは下降して、洗浄液滴のバッファの役割をするウェッティング液は、その厚さが異なるように形成される。第1ノズルと第2ノズルとはウエハーが置かれたプラットホームに対して各々第1垂直高さと第2垂直高さとで洗浄液とウェッティング液とをスプレーして、ウエハーの第1領域(例:ウエハーのセンターから半直径方向に離隔された領域)を処理することができる。その後、第1ノズルと第2ノズルはプラットホームに対して上昇するか、或いは下降してプラットホームに対して各々の第3垂直高さと第4垂直高さとで洗浄液とウェッティング液とをスプレーして、ウエハーの第2領域を処理することができる。第1高さと第3高さとの間の距離は、第2高さと第4高さとの間の距離と同一である。前記高さは、例えば、ノズルアーム60を上昇させるか、或いは下降させて制御することができ、これによって第1ノズルと第2ノズルの各々の高さが変更される。
前記段階の結果として、基板の異なる領域は異なる厚さを有するウェッティング液を有するようになるので、第2ノズル(例:ウェッティング液ノズル)から提供されるスプレー量の変化無しで基板の表面に高いか、或いは低い洗浄圧力が提供される。代わりに、ウェッティング液の異なる厚さは基板に対してウェッティングノズルを上昇させるか、或いは下降させて調節されることができ、ウェッティングノズルから提供されるウェッティング液の流れを一定に維持させる。
段階404として、リンス液を基板の上にスプレーし、及び/又は基板の回転によって発生される遠心力によって残留液とパーティクルとを基板から除去する。
段階405として、1つ或いはそれ以上の追加的な工程を基板に対して進行して半導体チップのような1つ或いはそれ以上の半導体素子を製造することができる。例えば、追加的な膜及び/又はパターンを基板に形成して集積回路を形成してもよい。半導体チップは、例えば、メモリチップ、ロジックチップ、或いはその組合であってもよい。半導体チップを個別に分離して各々の半導体素子を形成する。
段階406として、各々の半導体チップは電気的な装置に含まれる。例えば、個別に分離された半導体チップをパッケージ基板上に実装し、保護モールドに半導体チップを覆って半導体パッケージ或いはパッケージオンパッケージ素子のような半導体素子を形成することができる。他の例として、個別に分離された半導体チップはメモリモジュールのようなモジュール内の印刷回路基板(PCB)のようなボード上に実装する。したがって、半導体チップは電気的素子(例:パッケージ、モジュール)に含まれ、これによってコンピューター、携帯電話、タブレット素子、デジタルカメラ、或いは個人用電子素子のような電子製品が製造される。
以上の発明の詳細な説明は、開示された実施状態に本発明を制限しようとする意図ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で多様な他の組合、変更及び環境で使用することができる。添付された請求の範囲は他の実施状態も含むことと解釈しなければならない。
1 基板処理装置
10 基板
20 回転ユニット
28 ボール
30 駆動装置
42 洗浄液液滴
40 液滴ノズル
50 サイドノズル
55 リンス液ノズル
60 ノズルアーム

Claims (23)

  1. 半導体基板の表面上にパターンを形成する段階と
    前記基板を基板処理装置のプラットホーム上に提供する段階と
    前記基板を回転させながら、第1高さを有する第1ノズルから前記基板上に洗浄液を提供し、前記第1高さの第2ノズルから前記基板上にウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第1領域を処理する段階と
    前記第1ノズルと共に前記第2ノズル前記プラットホームの垂直距離を前記第1高さから第2高さに変更する段階と
    前記第2高さの前記第1ノズルから前記基板上に前記洗浄液を提供し、前記第2高さの前記第2ノズルから前記基板上に前記ウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第2領域を処理する段階と
    前記処理された基板から半導体素子を形成する段階、を含む半導体素子の製造方法。
  2. 前記垂直距離を変更する段階は、
    前記第1及び第2ノズル連結されたノズルアームを垂直方向に移動させて進行する段階を含む請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
  3. 前記第1領域を処理する段階は、前記基板の表面に相対的に大きい厚さを有するようにウェッティング液が前記第1高さで提供された状態で、前記相対的に大きい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が前記第1高さで提供され
    前記第2領域を処理する段階は、前記基板の表面に相対的に小さい厚さを有するようにウェッティング液が前記第2高さで提供された状態で、前記相対的に小さい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が前記第2高さで提供される請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
  4. 前記第1ノズルから前記基板上に前記洗浄液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記洗浄液を前記基板に対して90°角度スプレーし、
    前記第2ノズルから前記基板上に前記ウェッティング液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記ウェッティング液を前記基板に対して90°より小さい角度スプレーすることを含む請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
  5. 前記ウェッティング液は、前記洗浄液に比べて前記回転する基板の上流側に提供される請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
  6. 前記第2領域を処理する段階は、
    前記ノズルアームを前記基板に対して水平に移動させて、少なくとも前記第1ノズルを前記基板の半直径方向に移動させることを含む請求項に記載の半導体素子の製造方法。
  7. 前記洗浄液を前記ウェッティング液の流量の1/10以下の流量で提供することをさらに含む請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
  8. 前記ウェッティング液を0.5l/min乃至2l/minの流量で提供し、
    前記洗浄液を20cc/min乃至50cc/minの流量で提供することを、
    さらに含む請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
  9. 前記基板は、ウエハーを含み、
    前記半導体素子を形成する段階は、前記ウエハーを個別に分離して半導体チップを形成することをさらに含む請求項1に記載の半導体素子の製造方法。
  10. 前記半導体素子を形成する段階は、前記半導体チップをパッケージ基板上に実装し、前記半導体チップを保護モールド覆って半導体パッケージを形成することをさらに含む請求項9に記載の半導体素子の製造方法。
  11. 半導体基板の表面上にパターンを形成する段階と
    前記基板を基板処理装置のプラットホーム上に提供する段階と
    前記基板を回転させながら、第1高さを有する第1ノズルから前記基板上に洗浄液を提供し、前記第1高さの第2ノズルから前記基板上にウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第1領域を処理する段階と
    前記第1ノズルと前記第2ノズルを前記プラットホームに対して垂直方向前記第1高さから第2高さに移動させる段階と
    前記第2高さの前記第1ノズルから前記基板上に前記洗浄液を提供し、前記第2高さの前記第2ノズルから前記基板上に前記ウェッティング液を提供して前記基板の表面上の第2領域を処理する段階と
    前記処理された基板から半導体素子を形成する段階、を含む半導体素子の製造方法。
  12. 前記第1領域を処理する段階は、前記基板の表面に相対的に大きい厚さを有するようにウェッティング液が前記第1高さで提供された状態で、前記相対的に大きい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が前記第1高さで提供され
    前記第2領域を処理する段階は、前記基板の表面に相対的に小さい厚さを有するようにウェッティング液が前記第2高さで提供された状態で、前記相対的に小さい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が前記第2高さで提供される請求項11に記載の半導体素子の製造方法。
  13. 前記相対的に小さい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が提供される時の前記洗浄液によって提供される圧力は前記相対的に大きい厚さを有するウェッティング液に前記洗浄液が提供される時の前記洗浄液によって提供される圧力に比べて大きい請求項12に記載の半導体素子の製造方法。
  14. 前記第1ノズルと前記第2ノズルを垂直方向前記第1高さから第2高さに移動させる段階は、
    前記第1ノズルと共に前記第2ノズルに連結されたノズルアームを前記プラットホームに対して垂直方向に移動させることを含む請求項11に記載の半導体素子の製造方法。
  15. 前記第1ノズルから前記基板上に前記洗浄液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記洗浄液を前記基板に対して90°角度スプレーすることを含み、
    前記第2ノズルから前記基板上に前記ウェッティング液を提供することは、前記基板の表面に向かって前記ウェッティング液を前記基板に対して90°より小さい角度スプレーすることを含む請求項11に記載の半導体素子の製造方法。
  16. 前記ウェッティング液は、前記洗浄液に比べて前記回転する基板の上流側に提供される請求項11に記載の半導体素子の製造方法。
  17. 前記第2領域を処理する段階は、
    前記ノズルアームを前記基板に対して水平に移動させて、少なくとも前記第1ノズルを前記基板の半直径方向に移動させることを含む請求項14に記載の半導体素子の製造方法。
  18. 前記洗浄液を前記ウェッティング液の流量の1/10以下の流量で提供することをさらに含む請求項11に記載の半導体素子の製造方法。
  19. パターンが形成された基板を基板処理装置のプラットホーム上に提供する段階と、
    前記プラットホームから第1高さを有するサイドノズルを使用して前記基板上にウェッティング液を提供して前記基板上に第1ウェッティング膜を形成しながら
    液滴と前記第1ウェッティング膜との間の衝突によって発生する第1圧力を前記第1ウェッティング膜に提供するように、前記第1高さを有する液滴ノズルを使用して前記基板上に処理液の液滴を提供することによって、前記基板上の第1領域を処理する段階と
    記基板上で前記サイドノズルを前記液滴ノズルと共に垂直方向に前記第1高さから第2高さに移動させる段階と、
    前記第2高さの前記サイドノズルを使用して前記基板上に前記ウェッティング液を提供して前記基板上に第2ウェッティング膜を形成しながら、液滴と前記第2ウェッティング膜との間の衝突によって発生する第2圧力を前記第2ウェッティング膜に提供するように、前記第2高さを有する前記液滴ノズルを使用して前記基板上に前記処理液の液滴を提供することによって、前記基板上の第2領域を処理する段階と、を含み、
    前記第1ウェッティング膜と前記第2ウェッティング膜は、前記第1高さから前記第2高さ前記サイドノズルの垂直方向の移動にしたがって異なる厚さを有し、
    前記第1圧力と前記第2圧力は、前記第1ウェッティング膜と前記第2ウェッティング膜の厚さに応じて異なる、基板処理方法。
  20. 前記第1ウェッティング膜は、前記基板の前記パターンが形成された表面に向かって前記液滴ノズルと共に前記第1高さに移動された前記サイドノズルを使用して前記基板の表面上に第1厚さを有するように形成され
    前記第2ウェッティング膜は、前記基板の表面から遠くなるように前記液滴ノズルと共に前記第2高さに移動された前記サイドノズルを使用して前記基板の表面上に前記第1厚さよりも小さい第2厚さを有するように形成される請求項19に記載の基板処理方法。
  21. 前記第1高さを有する液滴ノズルを使用して前記基板上に処理液の液滴を提供することは、前記第1ウェッティング膜の表面に前記液滴を衝突させて前記第1ウェッティング膜に前記第1圧力を提供することを含み
    前記第2高さを有する前記液滴ノズルを使用して前記基板上に前記処理液の液滴を提供することは、前記第2ウェッティング膜の表面に前記液滴を衝突させて前記第2ウェッティング膜に前記第2圧力を提供することを含む請求項20に記載の基板処理方法。
  22. 前記第1及び第2ウェッティング膜は
    前記基板を前記基板の中心軸に対して回転させ、
    前記基板の表面上で前記液滴ノズルを少なくとも前記基板のエッジとセンターとの間で延長される軌跡に沿って水平に移動させ、
    前記基板の表面上で前記サイドノズルを前記液滴ノズルと共に前記軌跡に沿って水平に移動させて形成される請求項19に記載の基板処理方法。
  23. 前記第1及び第2ウェッティング膜は、前記基板を前記基板の中心軸に対して回転させて形成され
    前記サイドノズルは前記基板の表面上に前記ウェッティング液を提供し、そして前記液滴ノズルは前記ウェッティング液上に前記液滴を提供し、
    前記ウェッティング液は、前記基板が回転する方向の上流側に提供され、そして前記液滴は、前記基板が回転する方向の下流側に提供される請求項19に記載の基板処理方法。
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