KR0183834B1 - 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 처리 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 처리 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 제조 장치에 대해 기재되어 있다. 이는 웨이퍼를 잡아주는 스핀 척, 스핀 척의 상단에 위치한 제1공급 노즐 및 스핀 척의 하단부와 연결된 제2공급 노즐, 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2화학용액 공급관, 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2탈이온수 공급관 및 제1공급 노즐의 끝단에 연결된 친수성화 용액 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 소수성 물질을 친수성 물질로 바꾼 후 린스를 실시함으로써 소수성 물질과 친수성 물질의 경계면에서의 워터 마크 발생을 방지할 수 있다.

Description

반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 처리 방법
제1도는 웨이퍼 처리를 위한 종래의 반도체 제조 장치를 도시한 개략도이다.
제2도는 웨이퍼 처리를 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조 장치를 도시한 개략도이다.
제3도는 웨이퍼 처리를 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 제조 장치를 도시한 개략도이다.
본 발명은 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼를 화학용액으로 처리한 후 린스(rinse)하는 스핀 식각기(spin etcher) 및 이를 이용한 웨이퍼 처리 방법에 관한 것이다.
제1도는 웨이퍼 화학처리를 위한 종래의 반도체 제조 장치를 도시한 개략도로서, 스핀 식각기를 도시한다.
종래의 스핀 식각기는, 웨이퍼를 잡아주는 스핀 척(spin chuck)(10), 상기 스핀 척(10) 상부에 설치된 제1공급 노즐(supply nozzle)(12), 상기 하단에 연결된 제2공급 노즐(10a), 상기 제1 및 제2공급 노즐(12 및 10a) 각각에 연결된 제1 및 제2화학용액 공급관(14a 및 14b) 및 상기 제1 및 제2공급 노즐(12 및 10a) 각각에 연결된 제1 및 제2탈이온수 공급관(20a 및 20b)로 구성되어 있다.
이때, 각 공급관들(14a,14b,20a 및 20b)에는 에어 밸브(air valve)들 (16a,16b,22a 및 22b)이 설치되어, 상기 공급관들을 통과하는 액체의 유량을 조절한다.
상기 제1화학용액 공급관(14a)은 화학용액을 담고 있는 그릇(18)에서부터 제1관(14)을 통해 공급된 화학용액을 웨이퍼(30)의 상부면으로 공급하고, 상기 제2화학용액 공급관(14b)은 화학용액을 웨이퍼(30)의 하부면으로 공급한다. 또한, 상기 제1 탈이온수 공급관(20a)은 탈이온수 공급기(供給器)(24a)로부터 제2관(20)을 통해 공급된 탈이온수를 웨이퍼(30)의 상부면으로 공급하고, 상기 제2탈이온수 공급관(20b)은 탈이온수를 웨이퍼(30)의 하부면으로 공급한다.
웨이퍼(30)은 스핀 척(10)의 가장자리부에 설치된 핀(도시되지 않음)에 의해 상기 스핀 척(10)에 고정되어 있다.
웨이퍼(30)를 스핀 척(10)에 고정시킨 후, 제1 및 제2화학용액 공급관(14a 및 14b)을 통해 웨이퍼(30)의 상부 및 하부면으로 화학용액을 공급하여 식각공정을 진행한다. 이때, 스핀 척(10)은 화살표() 방향으로 회전하여 웨이퍼(30)에 공급되는 화학용액을 웨이퍼(30) 전면에 골고루 분산시킨다.
이후, 제1 및 제2탈이온수 공급관(20a 및 20b)을 통해 웨이퍼(30)의 상부 및 하부면으로 탈이온수를 공급하여 화학용액으로 식각된 웨이퍼를 린스한다.
예컨대, 상기한 화학용액으로 실리콘 웨이퍼(30) 표면에 형성된 산화막(도시되지 않음)을 식각하는 공정의 경우, 화학용액에 의해 활성화된 베어(bare) 실리콘 부위(산화막이 식각된 부분)와 산화막 부위와의 경계면에는 실리카(silica)(SixOy) 성분의 잔존물이 생성된다. 이 실리카 성분의 잔존물은, 탈이온수에 대한 베어 실리콘 부위의 표면장력과 산화막 부위의 표면장력의 차이에 의해 린스 시 제거되지 않고 남아, 건조 후 실리콘 부위와 산화막 부위의 경계면에 실리카 성분의 워터 마크(water mark)를 발생시킨다.
이는, 산화막은 친수성 물질(물을 끌어당기는 물질)인데 비해 베어 실리콘은 소수성 물질(물과 반발하는 물질)이기 때문이다. 즉, 친수성 물질과 소수성 물질이 만나는 경계면에 공급된 탈이온수는 표면장력 차이에 의해 탈수되지 않은 상태로 건조되므로, 이 탈이온수에 의해 덮여진 실리카 성분의 잔존물 또한 그대로 남게 되기 때문이다.
상기한 워터 마크는, 후속으로 진행되는 공정 시, 오염의 원인으로 작용하므로 제거되어야 한다.
본 발명의 목적은 친수성 물질과 소수성 물질의 경계면에서의 워터 마크 발생을 방지할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 제조 장치를 이용하여 웨이퍼를 처리하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 반도체 제조 장치는, 웨이퍼를 잡아주는 스핀 척; 상기 스핀 척의 상단에 위치한 제1공급 노즐 및 상기 스핀척의 하단부와 연결된 제2공급 노즐; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2화학용액 공급관; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2탈이온수 공급관; 및 상기 제1공급 노즐의 끝단에 연결된 친수성화 용액 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 각 공급관에는 유량 조절을 위한 에어 밸브가 설치되어 있는 것이 바람직하고, 상기 친수성화 용액은 과산화수소수(H2O2)인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 의한 반도체 제조 장치는, 또한, 웨이퍼를 잡아주는 스핀 척; 상기 스핀 척의 상단에 위치한 제1공급 노즐 및 상기 스핀 척의 하단부와 연결된 제2공급 노즐; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2화학용액 공급관; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2탈이온수 공급관; 및 상기 제1 탈이온수 공급관에 연결된 친수성화 용액 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 친수성화 용액 공급관 및 제1 탈이온수 공급관에는 각각 역류 방지용 체크 밸브가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 웨이퍼 처리방법은, 화학용액으로 웨이퍼를 화학처리하는 제1단계; 상기 웨이퍼를 탈이온수로 헹구는 제2단계; 상기 탈이온수로 헹군 웨이퍼를 친수성화 용액으로 처리하는 제3단계; 상기 친수성화 용액으로 처리된 웨이퍼를 탈이온수로 헹구는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 웨이퍼 처리 방법에 있어서, 상기 친수성화 용액은 소수성으로 활성화된 물질층을 친수성화 시키는 용액인 것이 바람직하고, 상기 친수성화 용액으로 과산화수소수를 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 의한 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 처리 방법에 의하면, 소수성 물질을 친수성 물질로 바꾼 후 린스를 실시함으로써 소수성 물질과 친수성 물질의 경계면에서의 워터 마크를 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 자세하게 설명하고자 한다.
[제조장치]
제2도는 웨이퍼 처리를 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 제조 장치를 도시한 개략도로서, 스핀 식각기를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 스핀 식각기는, 웨이퍼(70)를 잡아주는 스핀 척(40), 상기 스핀 척(40) 상부에 설치된 제1공급 노즐(42), 상기 스핀 척(40) 하단에 연결된 제2공급 노즐(40a), 상기 제1 및 제2공급노즐(42 및 40a)의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2화학용액 공급관(44a 및 44b), 상기 제1 및 제2공급 노즐(42 및 40a)의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2탈이온수 공급관(50a 및 50b) 및 상기 제1공급 노즐(42)의 끝단에 연결된 친수성화 용액 공급관(56)으로 구성되어 있다.
이때, 각 공급관들(44a,44b,50a,50b 및 56)에는 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5에어 밸브(air valve)들 (46a,46b,52a,52b 및 58)이 설치되어, 상기 공급관들을 통과하는 액체의 유량을 조절한다.
상기 제1화학용액 공급관(44a)은 화학용액을 담고 있는 그릇(48)에서부터 제1관(44)을 통해 공급된 화학용액을 웨이퍼(70)의 상부면으로 공급하고, 상기 제2화학용액 공급관(44b)은 화학용액을 웨이퍼(70)의 하부면으로 공급한다. 상기 제1탈이온수 공급관(50a)은 탈이온수 공급기(供給器)(54a)로부터 제2관(50)을 통해 공급된 탈이온수를 웨이퍼(70)의 상부면으로 공급하고, 상기 제2탈이온수 공급관(50b)은 탈이온수를 웨이퍼(70)의 하부면으로 공급한다. 또한, 상기 친수성화 용액 공급관(56)은 친수성화 용액 공급기(60)로부터 공급된 친수성화 용액을 웨이퍼(70)의 상부면으로 공급한다.
상기 웨이퍼(70)는 스핀 척(40)의 가장자리부에 설치된 핀(도시되지 않음)에 의해 상기 스핀 척(40)에 고정되어 있다. 또한, 탈이온수가 웨이퍼로 공급되지 않을 때는, 탈이온수 반송기(54b)로 반송된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 친수성화 용액으로 과산화수소수(H2O2)를 사용한다.
제3도는 웨이퍼 처리를 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 제조 장치를 도시한 개략도이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 스핀 식각기는, 본 발명의 일실시예에 의한 스핀 식각기와는 달리, 친수성화 용액 공급기(57)가 제1공급 노즐(42)의 끝단에 직접 연결되지 않고, 제1탈이온수 공급관(50a)에 연결되어 있다.
각 공급관(44a,44b,50a,50b 및 57)에는 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 에어 밸브(air valve)들(46a,46b,52a,52b 및 58)이 설치되어 있다.
또한, 제1탈이온수 공급관(50a)의 앞단, 즉 친수성화 용액 공급관(57)과 제1 탈이온수 공급관(50a)이 연결된 부분(A로 표시)과 제3에어 밸브(52a) 사이에는 역류 방지용 제1 체크 밸브(check valve)(62)를 설치하고, 친수성화 용액 공급관(57)의 앞단, 즉 상기 A 부분과 제5에어 밸브(58) 사이에는 역류 방지용 제2체크 밸브(64)를 설치한다.
이때, 상기 제1체크 밸브(62)는 친수성화 용액 또는 화학용액이 웨이퍼(70)로 공급될 때, 탈이온수가 역류하는 것을 방지하기 위해 설치하고, 상기 제2체크 밸브(64)는 화학용액 또는 탈이온수가 웨이퍼(70)로 공급될 때, 친수성화 용액이 역류하는 것을 방지하기 위해 설치한다.
[처리방법]
제1 단계; 스핀 척(40)에 그 표면에 산화막(도시되지 않음)이 형성되어 있는 웨이퍼(70)를 고정시킨다.
제2단계; 제1 및 제2에어 밸브들(46a 및 46b)을 조절하여 제1 및 제2화학용액 공급관(44a 및 44b)를 오픈(open)시킴으로써 화학용액을 담은 그릇(48)로부터 웨이퍼(70)의 상부면 및 하부면으로 각각 화학용액을 공급시킨다. 이때, 화학용액은 스핀 척(40)의 회전(화살표로 표시)에 의해 웨이퍼(70) 전면에 골고루 분산되어, 웨이퍼(70) 표면에 형성되어 있는 산화막을 부분적으로 식각하는 작용을 한다.
제3단계; 제1 및 제2에어 밸브(46a 및 46b)를 잠구어 화학용액 공급을 중단시킨 후, 제3 및 제4에어 밸브(52a 및 52b)를 조절하여 제1 및 제2탈이온수 공급관(50a 및 50b)을 오픈시킴으로써 탈이온수 공급기(54a)로부터 웨이퍼(70)의 상부면 및 하부면으로 각각 탈이온수를 공급시킨다. 이때, 웨이퍼(70)로 공급된 탈이온수는 웨이퍼를 린스하는 작용을 한다.
제4단계; 제3 및 제4에어 밸브(52a 및 52b)를 잠구어 탈이온수 공급을 중단시킨 후, 제5에어 밸브(58)를 조절하여 친수성화 용액관(57)을 오픈시킴으로써 친수성화 공급기(60)로부터 웨이퍼(70)의 상부면으로 친수성화 용액을 공급한다. 이때, 웨이퍼(70)로 공급된 친수성화 용액은 웨이퍼(70)에 형성되어 있는 소수성 물질층(예컨대, 산화막이 제거된 후의 베어(bare) 실리콘 및 다결정실리콘 등)을 친수성화시킨다.
본 발명에서는 상기 친수성화 용액으로, 예컨대 과산화수소수를 사용한다.
제5단계; 제5 에어 밸브(58)를 잠구어 친수성화 용액을 중단시킨 후, 제3 및 제4 에어 밸브(52a 및 52b)를 조절하여 제1 및 제2탈이온수 공급관(50a 및 50b)을 오픈시킴으로써 친수성화된 웨이퍼로 탈이온수를 공급한다. 이때, 공급된 탈이온수는 웨이퍼(70)를 린스하는 작용을 한다.
제6단계; 제3 및 제4에어 밸브(52a 및 52b)를 잠구어 탈이온수 공급을 중단시킨 후, 스핀 척(40)을 회전시켜 웨이퍼(70)를 건조시킨다.
웨이퍼에 형성되었던 소수성 물질층은 상기한 제4단계에 의해 친수성화된다. 따라서, 탈이온수는 친수성 물질층(상기 제4단계 이전부터 친수성이었던 물질층)이나 친수성화된 물질층(상기 제4단계에 의해 친수성된 물질층)에만 공급되므로 웨이퍼 상에는 표면장력차에 의한 워터 마크가 발생하지 않는다.
즉, 상기 제2단계 시 발생했던 실리카 성분의 잔존물은 상기 제5단계 시 공급된 탈이온수에 의해 완전히 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기한 친수성화 용액으로 과산화수소수를 사용하였지만, 상기한 과산화수소수 외에, 소수성 물질층을 친수성화 할 수 있는 용액이라면 무엇이든지 대체 가능하다.
따라서, 본 발명에 의한 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 처리 방법에 의하면, 소수성 물질을 친수성 물질로 바꾼 후 린스를 실시함으로써 소수성 물질과 친수성 물질의 경계면에서의 워터 마크 발생을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 잡아주는 스핀 척; 상기 스핀 척의 상단에 위치한 제1공급 노즐 및 상기 스핀 척의 하단부와 연결된 제2공급 노즐; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2화학용액 공급관; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2탈이온수 공급관 및; 상기 제1공급 노즐의 끝단에 연결된 친수성화 용액 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 공급관에는 유량 조절을 위한 에어 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 친수성화 용액은 과산화수소수(H2O2)인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 웨이퍼를 잡아주는 스핀 척; 상기 스핀 척의 상단에 위치한 제1공급 노즐 및 상기 스핀 척의 하단부와 연결된 제2공급 노즐; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2화학용액 공급관; 상기 제1 및 제2공급 노즐의 끝단에 각각 연결된 제1 및 제2탈이온수 공급관; 및 상기 제1탈이온수 공급관에 연결된 친수성화 용액 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 친수성화 용액 공급관 및 제1탈이온수 공급관에는 각각 역류 방지용 체크 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 화학용액으로 웨이퍼를 화학처리하는 제1단계; 상기 웨이퍼를 탈이온수로 헹구는 제2단계; 상기 탈이온수로 헹군 웨이퍼를 친수성화 용액으로 처리하는 제3단계; 상기 친수성화 용액으로 처리된 웨이퍼를 탈이온수로 헹구는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 친수성화 용액은 소수성으로 활성화된 물질층을 친수성화 시키는 용액인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 친수성화 용액으로 과산화수소수를 사용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 처리 방법.
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