KR100190081B1

KR100190081B1 - 반도체 기판의 유기물 제거용 세정장치

Info

Publication number: KR100190081B1
Application number: KR1019960034510A
Authority: KR
Inventors: 고용선
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR19980015254A

Abstract

반도체 장치의 제조공정중에 반도체기판 표면에 형성되는 유기물또는 미립자를 제거하기 위한 반도체기판의 유기물 제거용 세정장치가 개시되어 있다. 오존(O3)용존수를 발생시키는 오존발생기는 외부로 부터 산소(O2) 또는 물(H2O)를 공급받아 오존용존수를 발생시키며, 오존발생기는 접속된 공급파이프를 통해 오존용기에 오존용존수를 공급하게 된다. 오존용존수가 채워지는 오존용기는 석영(Quartz)으로 이루어지며, 오존용기의 내부 하단측면에는 자외선램프가 설치되어 자외선램프로 부터 발생되는 자외선에 의해 오존용존수의 세정능력을 향상시키게 된다. 그리고 오존용기는 순수(D.I water)로 채워져 있는 순수용기에 담겨지게 된다. 순수용기는 석영으로 이루어지고, 순수용기의 내부 바닥면에는 메가소닉 발생기가 설치된다. 메가소닉 발생기는 강한 음파를 발생시켜 오존용존수의 세정능력을 향상시켜 미쳐 제거되지 않은 미립자를 제거하게 되므로 세정효과가 향상되게 된다.

Description

반도체기판의 유기물 제거용 세정장치

본 발명은 반도체기판의 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 장치의 제조 공정중에 반도체기판 표면에 형성되는 유기물 또는 미립자를 제거하기 위한 반도체기판의 유기물 제거용 세정장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정이란 웨이퍼를 대상으로 하여 목적하는 바에 따라 가공처리하는 과정으로, 집적회로를 제조함에 있어서는 여러가지 단위고정의 반복이나 조합으로 이루어지게 된다. 이러한 여러가지 단위공정을 거치는 동안 외부의 영향에 의해 반도체기판 표면에 유기물 또는 미립자가 잔존하게 되는데 이를 제거하기 위해 종래에는 습식공정에 의해 행해지는데, 웨이퍼상의 미립자를 비롯한 금속불순물,유기오염물질,흡착분자등의 다양한 대상물을 보다 잘 제거하기 위해서, 초LSI프로세스에서는 복수의 세정액에 의한 처리를 조합하여 하나의 세정시스템을 사용하고 있다. 또한, 기판상에 존재하는 미립자등을 보다 잘 제거하기 위하여 음파를 사용하고 있는데, 통상적으로 주파수 대역이 20∼40㎑을 사용하는 울트라소닛(ultra sonic)세정장치와 주파수 대역이 600∼1000㎑를 사용하는 메가소닉(mega sonic)세정장치를 사용한다. 특히 반도체 웨이퍼의 표면세정용 장치로서 미립자의 제거목적으로 사용되어지는 메가소닉 세정장치는 고주파수를 사용하기 때문에 울트라소닛 세정장치보다 음파가 강한 지향성을 갖는다.

이와같은 초음파를 이용하는 메가소닉 세정장치는 통상적으로 세정수가 채워져 있는 용기의 내측 하단부에 메가소닉 발생기를 설치하고, 이를 이용하여 고주파(600∼1000㎑)를 발진시키게 되며, 고주파에 의해 발생되는 파장이 작은 음파는 액면에 분리 유도되어 기판에 공포현상(cabitation)을 전달하여 웨이퍼 표면에 있는 미립자들을 제거하도록 되어 있다.

도 1은 종래의 반도체기판의 유기물 제거장치를 개략적으로 나타낸 도면으로써, 반도체기판을 세정하기 위한 화학용액조(10)에는 황산(H2SO4) 또는 SC-1(NHA4OH+H2O2+H2O)의 세정수가 들어있다. 반도체 디바이스를 제조하는 공정중에 반도체기판(12)을 화학용액조(10)에서 세정한후, 순수(D.I water)가 들어 있는 린스용기(20)에 반도체기판(12)을 넣어 린스하므로써 반도체기판(12)에 잔존하는 유기물 또는 미립자등을 제거하게 된다.

이와같은 종래의 유기물 제거를 위한 세정방식은 보통 황산(H2SO4) 혹은 SC-1(NHA4OH+H2O2+H2O)의 화학 세정제를 사용하여 진행하고 있다. 그러나 황산을 이용한 세정의 경우 세정능력이 떨어지고 있으며 특히 half Sub-micron device의 세정에 있어서는 다소 세정능력이 떨어지는 공정에 해당된다.

최근에는 종래의 황산(H2SO4)을 이용하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 대신에 SC-1(NHA4OH+H2O2+H2O)을 이용하여 세정을 하고 있는데, 이 SC-1을 이용한 세정의 장점은 황산보다 낮은 온도에서 사용될 수 있으며 미립자를 제거하는 능력이 현존 사용되는 화학 세정제 중에서 가장 우수하기 때문에 디바이스 세정시 많이 적용되고 있다. 그러나 상기와같은 장점에 비해 수산화암모늄(NH4OH)을 사용하기 때문에 특정 막(film)에 대해서 에칭성이 뛰어나 향후 고집적 디바이스에서의 적용이 제한될 전망이며, 현재에도 일부 막질에 대해서는 사용이 불가능한 세정공정이다.

상기 두가지 세정액에 의한 세정시의 단점을 보완하기 위하여 차세대 세정기술로 적용하기 위한 기술로 오존(O3)용존을 이용한 기술이다. 오존용존을 이용한 세정은 Ot의 강력한 산화력에 의하여 유기물 세정이 가능하며 가스에 의한 용존수(전기분해에 의한 오존수도 가능)이기 때문에 약액의 순도가 높다는 장점이 있으며, 세슘이온과 같이 모든 막질에 대한 에칭성이 없기 때문에 차세대 세정에 반드시 적용되어야 할 세정기술이다. 그러나 오존용존 세정기술도 오존 자체의 분해가 여타 약액보다 빠르기 때문에 약액내의 오존농도를 제어할 수 있는 기술이 필요하다.

이와같은 오존농도를 효과적으로 제어할 수 있는 방법으로 메가소닉 세정장치를 적용할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자외선 램프 시스템을 이용하고 메가소닉 시스템을 적용하여 세정효과를 극대화시킬 수 있는 세정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 반도체기판의 유기물 제거장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체기판을 세정하는 세정장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 오존 발생기 32 : 공급파이프

40 : 오존용기 45 : 자외선램프

50 : 순수용기 52 : 제 1 순수

55 : 웨이퍼 60 : 메가소닉 발생기

70 : 린스용기 72 : 제 2 순수

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 오존(O3)용존수를 발생시키는 오존발생기; 오존발생기에 오존용존수 공급파이프에 의해 연결되며 오존용존수가 채워지는 오존용기; 오존용기의 하단측벽에 설치되는 자외선램프; 제 1 순수(D.I water)가 채워지며 오존용기가 담겨지는 순수(D.I water)용기; 순수용기의 내부 바닥면에 설치되는 메가소닉 발생기; 제 2 순수가 채워지며 내부 바닥면에 메가소닉 발생기가 설치되어 있는 린스용기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는 오존용존수가 채워지는 오존용기는 석영으로 이루어지며, 자외선램프의 파장은 248nm,436nm를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 오존발생기로 부터 공급되는 오존용존수에 의해 웨이퍼를 세정하고, 오존용존수에 의해 세정되지 않은 미립자는 메가소닉 발생기(megasonic generator)의 기능에 의해 제거되며, 메가소닉 발생기의 기능에 의해 Ot 또는 OHt이 발생되어 오존의 분해속도를 지연시키므로써 안정된 세정을 할 수 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2를 참조하여 설명하면, 오존(O3)용존수를 발생시키는 오존발생기(30)는 외부로 부터 산소(O2) 또는 물(H2O)를 공급받아 오존용존수를 발생시키며, 오존발생기(30)는 접속된 공급파이프(32)를 통해 오존용기(40)에 오존용존수를 공급하게 된다. 오존용존수가 채워지는 오존용기(40)는 석영(Quartz)으로 이루어지며, 오존용기(40)의 내부 하단측면에는 자외선램프(45)가 설치되어 자외선램프(45)로 부터 발생되는 자외선에 의해 오존용존수의 세정능력을 향상시키게 된다.

그리고 오존용기(40)는 제 1 순수(52)로 채워져 있는 순수용기(50)에 담겨지게 된다. 순수용기(50)는 석영으로 이루어지고, 순수용기(50)의 내부 바닥면에는 메가소닉 발생기(60)가 설치된다. 메가소닉 발생기(60)는 강한 음파를 발생시켜 오존용존수의 세정능력을 향상시켜 미쳐 제거되지 않은 미립자를 제거하게 된다.

또한 오존용기(40)및 순수용기(50)를 통해 세정된 웨이퍼(55)는 린스용기(70)를 통해 린스되어 세정공정을 마치게 된다. 린스용기(70)는 제 2 순수(72)가 채워지며 내부 바닥면에 메가소닉 발생기(60)가 설치되어 미립자의 제거효과를 극대화하게 된다.

좀더 상세하게 설명하면, 오존(O3)용존수를 만드는 오존발생기(30)에는 오존용기(40)및 순수용기(50)가 오존용존수를 공급하는 공급파이프(32)에 의해 접속되며, 석영으로 이루어진 순수용기(50)에는 메가소닉 발생기(60)를 장착한다. 이 메가소닉 발생기(60)는 웨이퍼 세정시 오존용존수에 의해서 제거되지 않을 수 있는 미립자를 물리적으로 제거할 수 있는 특징을 갖는다.

이 메가소닉 발생기(60)는 통상적으로 사용하는 간접방식의 경우이다. 또한 오존용존수의 단점은 분해속도가 사용되고 있는 어떤 다른 약액보다 크다는 단점이 있다. 따라서 주어진 시간내에 세정효과를 얻기 위해서는 오존용존수 또는 순수가 채워져 있는 석영으로 된 순수용기(50)의 내부에 자외선램프(45)를 장착하는 것이다. 보통 자외선 램프(45)의 파장은 248㎚, 또는 436㎚를 사용하여 웨이퍼 내에 부착되어 있는 유기물을 분해하고, 동시에 O*를 발생시키는 역할을 한다. 그리고, 메가소닉 발생기(60)의 사용은 H*또는 OH*를 다량 발생시키고, 위와같은 Ht또는 OHt는 Ot이 분해하는 속도를 지연시킴으로써 안정된 세정이 가능할 수 있다.

상기의 세정장치를 사용할 경우 향후 대구경화 세정시의 세정효과 이외에 half Sub-micron 이하의 접촉(contact)세정에서도 막의 침해 없이 세정이 가능한 세정시스템이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 의하여 상세하게 설명 및 도시하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니고 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적인 범위내에서 이를 변형하는 것이나 개량하는 것이 가능하다.

Claims

오존(O3)용존수 또는 오존 가스를 발생시키기 위한 오존 발생기;

상기 오존용존수 또는 상기 오존 가스를 수납하여 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 오존용기;

제 1 순수를 수납하고, 상기 오존용기를 담기 위한 순수용기; 및

제 2 순수를 수납하고, 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 린스용기로 이루어진 반도체 웨이퍼의 유기물 제거용 세정 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 오존용기에 산소 라디칼을 생성하여 상기 유기물의 분해를 촉진하기 위한 자외선 램프를 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 유기물 제거용 세정 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 자외선램프는 248㎚또는 436㎚의 파장을 발생시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 유기물 제거용 세정 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 순수용기에는 미립자를 제거하기 위한 메가소닉 발생기를 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 유기물 제거용 세정 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 린스용기에는 미립자를 제거하기 위한 메가소닉 발생기를 설치하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 유기물 제거용 세정 시스템.