KR0165418B1 - 반도체장치의 건조방법 - Google Patents
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Abstract
신규한 반도체장치의 건조방법이 개시되어 있다. 약액을 사용하여 웨이퍼를 세정한 후, 핫 증류수(Hot DIW)를 사용하여 상기 웨이퍼를 수세한다. 이어서, 알콜 증기를 사용하여 상기 웨이퍼를 건조시킨다. 핫 증류수에 의해 웨이퍼를 예열시킨 후 알콜 증기 건조방식으로 웨이퍼를 건조시킴으로써 알콜의 소모량을 절감시키고 웨이퍼 상의 국부적인 이상건조 현상을 방지할 수 있다.
Description
제1도는 종래의 건조공정의 순서도.
제2도는 본 발명에 의한 건조공정의 순서도.
제3a도 및 제3b도는 각각, 종래방법 및 본 발명에 의한 건조공정 진행시 증기대의 온도 프로파일을 도시한 도면들.
제 4a 도 및 제 4b도는 각각, 종래방법 및 본 발명에 의한 건조공정 실시후, 온도에 따른 미립자 갯수를 도시한 그래프들.
본 발명은 반도체장치의 건조방법에 관한 것으로, 특히, 약액을 사용하여 웨이퍼의 표면을 세정한 후 알콜계의 증기를 사용하여 상기 웨이퍼를 건조시키는 반도체장치의 건조방법에 관한 것이다.
웨이퍼가 대구경화되고 소자들이 고밀도, 고집적화됨에 따라, 반도체기판 상에 존재하는 미립자(particle)나 금속 불순물 등으로 대표되는 미세오염(micro-contamination)이 제품의 수율과 신뢰성에 큰 영향을 미치게 되었다. 이 때문에 초LSI공정에서는 청정화의 중요성이 한층 높아지고 있다. 각 제조공정에서 웨이퍼에 부착되는 미립자수의 추이를 보면 초LSI공정은 그 모두가 미립자(뿐 아니라 각종오염)의 발생원인이 되고있다. 따라서, 전공정에 걸쳐서 웨이퍼 표면을 청정하게 보존하는 것이 수율향상의 키포인트가 되고있다.
통상적으로 반도체 제조공정에서는, 웨이퍼 상의 미립자를 비롯한 금속불순물, 유기오염물질, 표면피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 습식세정 공정을 수행한다. 이와 같이 습식세정 공정을 수행한 후 웨이퍼를 건조시키게된다.
제1도는 종래의 건조공정의 순서도이다.
제1도를 참조하면, 웨이퍼 상에 부착된 미립자 등의 표면오염물을 제거하기 위해 약액을 이용한 화학세정공정을 실시한 후, 웨이퍼 상에 존재하는 약액을 제거하기 위해 증류수(DIW)를 이용한 1차 수세공정을 실시한다. 계속해서, 약액을 완전히 제거하기 위해 콜드(cold) DIW를 이용한 2차 수세공정을 실시한 후, 웨이퍼를 건조시킨다. 이때, 웨이퍼의 건조방법에 따라 웨이퍼 표면에 이상건조 발생 및 미립자의 재흡착 등이 일어날 수 있다. 통상적으로는 스핀 건조(spin dry) 방식을 가장 많이 사용하고 있는데, 이러한 스핀 건조방식은 회전력에 의해 수분을 건조시키기 때문에 정전기 차아징(electrostatic charging)에 의해 미립자가 웨이퍼 상에 재흡착될 수 있다. 이와 같이 미립자가 발생하는 것을 방지하기 위해, 알콜류, 예컨대 메탄알콜, 에탄알콜, 및 이소프로필알콜 등의 증기(vapor)를 이용하여 웨이퍼를 건조시키는 방식이 채택되고있다.
일반적으로, 알콜은 이소프로필알콜(이하, IPA라 한다. )을 증기화시켜 사용하며, 약액 세정후 상온에서의 최종 린스(rinse)를 거친 웨이퍼가 IPA 유닛(unit)에 투입된다. IPA 증기가 웨이퍼의 표면에 응축된 후 응축된 IPA와 DIW의 혼합물이 설비 내의 리시버(reciver)에 낙하되면서 외부로 배출되는 초기 건조단계와, 웨이퍼에 잔존하는 미세량의 물 분자들이 IPA증기에 의해 탈착되는 일련의 연속적인 반응에 의한 후기 건조단계에 의해 건조공정이 완료되게 된다. 이때, 빠른 시간내에 완전한 건조가 일어나도록 하기 위해서는 IPA 유닛의 증기대(vapor zone)의 거동을 제어하는 것이 중요하다. 즉, 웨이퍼 상의 DIW와 단시간 내에 반응할 수 있는 충분한 양의 증기가 필요하다. 또한, 최종 수세공정이 완료된 웨이퍼와 증기대와의 온도차에 의해 건조공정의 초기에 증기대의 온도강하가 발생하는데, 이때 온도강하가 커지면 웨이퍼상에 국부적인 이상건조 현상이 유발된다. 따라서, 건조공정시 증기대의 온도를 유지하는 것이 매우 중요하다. 즉, 웨이퍼와 증기대와의 온도차를 줄여서 응축되는 IPA 증기의 양을 제어하고, 증기대의 열회복시간(heat recovery time)을 감소시키는 방향으로 공정을 진행하여 한다.
종래의 IPA 건조방식은, 상온(25℃)의 최종 린스를 거친 웨이퍼와 83℃의 IPA 증기대와의 온도차에 의해 많은 양의 IPA 증기가 웨이퍼 표면에 응축된다. 이와 같이 응축된 IPA증기와 DIW의 혼합물이 리시버로 낙하되어 외부로 배출됨으로써 IPA 화학제 소모량이 과다해질 뿐만 아니라, IPA증기대의 온도가 급격히 떨어졌다가 초기온(83℃)로 회복될 때 회복시간이 길어서 웨이퍼 내에 국부적인 이상건조 현상이 유발된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는, 증기 건조기에 장착된 핫플레이트(hot plate)의 온도를 상승시켜서 증기의 생성량을 조절하고, 증기 건조기 유닛의 측벽에 히터(heater)를 설치하여 건조공정의 초기에 웨이퍼와 증기대와의 온도차에 의한 증기대의 온도강하를 보상해주는 방식을 채택하고 있다. 그러나, 증기 건조기 자체만의 조절로는 최종 수세공정을 거친 웨이퍼와 증기대와의 온도차를 보상하는데 한계가 있고, 히터 블록(heat block)의 온도상승에 의한 화재의 위험성이 내포되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래방법의 문제점들을 해결하여 알콜 증기를 이용한 건조공정의 불량율을 감소시킬 수 있는 반도체장치의 건조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
약액을 사용하여 세정하는 단계:
핫(hot) DIW를 사용하여 상기 웨이퍼를 수세하는 단계: 및
알콜 증기를 사용하여 상기 웨이퍼를 건조시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 건조방법을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 핫 DIW를 사용하여 웨이퍼를 수세하는 단계 전에, DIW를 사용하여 웨이퍼를 수세하는 단계를 더 구비한다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 상기 수세단게에서 사용되는 핫 DIW의 온도가 40℃∼80℃ 사이의 범위 내에 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 상기 알콜은 메탄알콜, 에탄알콜, 및 이소프로필알콜의 군에서 선택된 어느 하나이다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼를 건조시키기 전의 최종 수세공정을 핫 DIW로 진행하여 웨이퍼를 예열(pre heating)시킴으로써 증기대와 웨이퍼간의 온도차를 최소화 할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.
제2도는 본 발명에 의한 건조공정의 순서도이다.
제2도를 참조하면, 웨이퍼 상에 부착된 미립자 등의 표면오염물을 제거하기 위해 약액을 이용한 화학세정공정을 실시한 후, 웨이퍼 상에 존재하는 약액을 제거하기 위해 DIW를 이용한 1차 수세공정을 실시한다. 이어서, 약 60℃±20℃의 온도를 갖는 핫 DIW를 사용하여 2차 최종 수세공정을 실시함으로써 웨이퍼를 예열시킨다. 다음에, 알콜류, 예컨대 메탄알콜, 에탄알콜 및 이소프로필알콜 등의 증기를 이용하여 상기 웨이퍼를 건조시킨다.
제 3a도 및 제 3b도는 각각, 종래방법 및 본 발명에 의한 건조공정 진행시 증기대의온도 프로파일을 도시한 도면들이다.
제 3a도를 참조하면, 콜드 DIW를 사용하는 종래의 세정 및 건조공정에 의하면, 증기대의 열회복시간이 35초 정도이며, 웨이퍼와 증기대와의 온도차에 의한 증기대의 온도강하가 57℃ 정도가 된다.
반면에, 제3b도를 참조하면, 핫 DIW를 사용하는 본 발명의 세정 및 건조공정에 의하면, 증기대의 열회복시간이 18초 정도이며, 웨이퍼와 증기대와의 온도차에 의한 증기대의 온도강하가 68℃ 정도가 된다.
제 4a도 및 제 4b도는 각각, 종래방법 및 본 발명에 의한 건조공정 실시후, 온도에 따른 미립자 갯수를 도시한 그래프들이다.
제 4a도 및 제 4b도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 세정 및 건조공정을 실시하면 (제4b도 참조) 웨이퍼와 증기대와의 온도차를 최소활 수 있을 뿐만 아니라 증기대의 열회복시간을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 종래방법(제4a도 참조)에 비해 보다 안정적인 미립자 관리를 할 수 있으며, 국부적인 이상건조 현상을 방지할 수 있다.
다음의 표1 및 표2는 종래방법과 본 발병의 건조공정 진행후 금속오염도 및 유기오염도의 분석결과를 나타낸다.
여기서, 기준 웨이퍼는 제조공정 및 세정공정을 거치지 않은 초기 웨이퍼를 나타내며, SC-1 (Standard Cleaning)은 NHOH와 HO및 HO가 혼합된 물질이고, HF는 불화수소산(Hydrofluoric acid)이다. 참고로, AAS는 원자흡수분석기(Atomic Absorption Spectroscopy)이고, XPS는 X선 광자분석기(X-ray Photon Spectroscopy)이다.
상기 표1 및 표2로부터 알 수 있듯이, 핫 DIW를 이용하여 최종 수세공정을 실시한 후 알콜 증기를 이용한 건조공정을 실시하는 본 발명이, 콜드 DIW를 이용한 종래방법 대비 금속오염도나 유기오염도의 유의차가 없는 공정임을 알 수 있다.
그러나, 안정성의 측면에서, 증기 유닛의 핫 플레이트와 히터 블록에 의한 종래의 가열방식은 알콜에 의한 화재 위험성을 내포하고 있어 가열온도의 설정에 제한이 있었던 반면, 본 발명은 핫 DIW로 인해 웨이퍼를 예열시키기 때문에, 증기 건조기 자체의 가열온도를 보다 안정적인 온도로 설정할 수 있다. 더우기, 예열에 의한 웨이퍼와 증기대간의 온도차를 최소화시킴으로써, 웨이퍼 표면에 응축되는 증기의 양을 감소시킬 수 있어 다음의 표3에서와 같이 화학제, 즉, 알콜의 소모량을 대폭 절감하여 생산단가를 절감시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼를 건조시키기전의 최종 수세공정을 핫 DIW로 진행하여 웨이퍼를 예열시킴으로써 증기대와 웨이퍼 간의 온도차를 최소화할수 있다. 따라서, 알콜 증기의 응축량 감소에 의한 알콜의 소모량을 절감시키고, 웨이퍼상의 국부적인 이상건조를 방지함으로써, 알콜 증기를 사용한 건조공정의 불량율을 감소킬수 있다.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
Claims (4)
- 약액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는: 핫증류수(Hot DIW)를 사용하여 상기 웨이퍼를 수세하는 단계: 및 알콜 증기를 사용하여 상기 웨이퍼를 건조시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 건조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 핫 증류수를 사용하여 웨이퍼를 수세하는 단계 전에, 증류수(DIW)를 사용하여 상기 웨이퍼를 수세하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 건조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 수세단계에서 사용되는 핫 증류수의 온도가 40℃∼80℃ 사이의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 건조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 알콜은 메탄알콜, 에탄알콜, 및 이소프로필알콜의 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 건조방법.
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