KR100199376B1 - 세정 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세정 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 세정 방법에 관한 것으로, DI수(Deionized Water) 공급시 유입되는 가스로 인한 세정력의 저하를 방지하기 위하여 제2공급관의 중간부에 냉각기 및 탈기 장치를 각각 접속시키므로써 상기 냉각기에 의해 온도가 25℃ 이하로 감소되고, 상기 탈기 장치에 의해 함유된 가스 성분이 제거된다. 따라서 웨이퍼의 표면에 흡착되는 파티클의 량이 감소되어 종래보다 향상된 세정력을 얻을 수 있으므로 소자의 수율이 증대될 수 있는 세정 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 세정 방법에 관한 것이다.
Description
제1도는 종래의 세정 장치를 설명하기 위한 블럭도.
제2도는 본 발명에 따른 세정 장치를 설명하기 위한 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 및 11 : 제1세정조 2 및 12 : 제2세정조
3 및 13 : 제3세정조 4 및 14 : 제4세정조
5 및 15 : 제1공급관 6 및 16 : 제2공급관
17 : 탈기 장치 18 : 냉각기
본 발명은 세정 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 세정 방법에 관한 것으로, 특히, DI수(Deionized Water) 공급시 유입되는 가스로 인한 세정력의 저하를 방지할 수 있도록 한 세정 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 세정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 웨이퍼상에 소정의 층을 형성하기전 또는 식각 공정을 실시한 후 웨이퍼상에 잔류되는 자연 산화막, 유기물 및 무기물(금속성 불순물) 등과 같은 오염 물질을 제거하기 위하여 세정 공정을 실시한다. 이러한 세정 공정은 세정 장치에서 실시되는데, 그러면 종래의 세정 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 세정 방법을 제1도를 통해 설명하기로 한다.
종래의 세정 장치는 제1도에 도시된 바와 같이 제1세정액을 공급하기 위한 제1공급관(5)의 일측 종단부에 제1세정조(1)가 접속되며, 재2제정액을 공급하기 위한 제2공급관(6)의 일측 종단부에 제2 및 제3세정조(2 및 3)가 각각 접속된다. 그리고 상기 제3세정조(3)의 일측부에는 세정된 웨이퍼의 표면을 건조시키기 위한 건조기(4)가 설치된다. 그러면 상기 세정 장치를 이용하여 웨이퍼를 세정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제1공급관(5)을 통해 순수(H2O) 및 불산(HF) 혼합 용액과 같은 제1세정액이 상기 제1세정조(1)로 공급되도록 한 후 상기 웨이퍼를 상기 제1세정조(1)에 담그어 웨이퍼상에 성장된 자연 산화막을 제거하기 위한 1차 세정 공정을 실시한다. 상기 1차 세정 공정이 완료되면 상기 제2공급관(6)을 통해 제2세정액이 상기 제2공급관(6)을 통해 제2세정액이 상기 제2세정조(2)로 공급되도록 한 후 상기 1차 세정된 웨이퍼상에 잔류되는 파티클(Particle) 및 화학용액 잔유물을 제거하기 위한 2차 세정 공정을 실시한다. 이때 상기 제2세정액으로는 25 ± 1 ℃온도를 DI수를 사용하며, 상기 2차 세정 공정은 두가지 방식으로 실시될 수 있다. 하나의 방식은 상기 웨이퍼를 상기 제2세정조(2)에 넣고 상기 제2세정액을 가득채웠다 버리는 동작을 반복 실시하는 방식 즉, 퀵 덤프 린스(Quick Dump Rinse) 방식이고 , 다른 하나의 방식은 상기 제2세정조(2)에 상기 제2세정액을 계속적으로 공급하여 상기 제2세정액이 넘치도록 하는 방식 즉, 오버 플로우(Over flow) 방식이다. 또한, 상기 제2차 세정 공정이 완료되면 상기 제2공급관(6)을 통해 상기 제2세정액이 상기 제3세정조(3)로 공급되도록 한 후 상기 2차 세정공정에 의해 제거되지 않은 파티클 및 화학 용액 잔유물을 완전히 제거하기 위하여 3차 세정 공정을 실시한다. 그리고 마지막으로 상기 웨이퍼상에 잔류되는 상기 제2세정액을 제거하기 위하여 상기 건조기(4)에서 상기 웨이퍼의 표면을 건조시킨다. 이때 상기 건조기(4)는 회전식 또는 아이소프로필알콜을 사용하도록 구성된다. 그런데 상기 세정 장치를 이용하는 경우 상기 제2공급관(6)을 통해 상기 제2세정액이 공급되는 과정에서 산소 및 질소 등과 같은 가스가 유입된다. 그리고 상기 유입된 가스는 상기 제2세정액에 용해되어 하기의 식1 및 식2 와 같이 상기 웨이퍼의 표면과 반응을 하고, 이에 의해 상기 웨이퍼의 표면에는 산화막(SiO2),실리카(SiLica : H2SiO3) 등이 형성되며, 이는 후속 공정시 불량의 원인으로 작용한다.
Si + H2O → SiO2+ 4H + 4e- ······· 식1
Si + H2O → H2SiO3+ 4H + 4e- ······· 식2
또한, 상기 유입된 가스에 의해 상기 제2 세정액내에는 미세한 거품(Bubble)이 발생하는데, 상기 거품은 웨이퍼 표면의 오염 물질에 흡착되기 때문에 세정 효율을 저하시키며, 이로 인해 후속 공정시 불량이 발생되어 소자의 수율이 저하된다. 따라서 본 발명은 제2공급관의 중간부에 공급되는 제2 세정액의 온도를 감소시키기 위한 냉각기 및 상기 제2세정액에 함유된 수소 및 산소 가스를 제거하기 위한 탈기 장치를 각각 접속시키므로써 상기한 단점을 해소할 수 있는 세정 장치 및 그를 이용한 웨이퍼 세정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세정 장치는 제1세정액을 공급하기 위한 제1공급관과, 상기 제1공급관의 일측 종단부에 접속된 제1세정조와, 제2세정액을 공급하기 위한 제2공급관과, 상기 제2공급관의 일측 종단부에 각각 접속된 제2 및 제3세정조와, 상기 제2공급관의 다른 일측 종단부에 접속되어 공급되는 상기 제2세정액의 온도를 감소시키기 위한 냉각기와, 상기 제2 및 제3세정조와 상기 냉각기 사이의 상기 제2공급관에 접속되며 상기 냉각기로부터 공급된 상기 제2세정액에 함유된 가스를 제거하기 위한 탈기 장치와, 상기 제3세정조의 일측부에 설치되며 세정된 웨이퍼의 표면을 건조시키기 위한 건조기로 이루어 지는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법은 제1세정액을 공급하기 위한 제1공급관과, 상기 제1공급관의 일측 종단부에 접속된 제1세정조와, 제2세정액을 공급하기 위한 제2공급관과, 상기 제2공급관의 일측 종단부에 각각 접속된 제2 및 제3세정조와, 상기 제2공급관의 다른 일측 종단부에 접속되며 공급되는 상기 제2세정액의 온도를 감소시키기 위한 냉각기와, 상기 제2 및 제3세정조와 상기 냉각기 사이의 상기 제2공급관에 접속되며 상기 냉각기로부터 공급된 상기 제2세정액에 함유된 가스를 제거하기 위한 탈기 장치와, 상기 제3세정조의 일측부에 설치되며 세정된 웨이퍼의 표면을 건조시키기 위한 건조기로 이루어지는 세정 장치의 상기 제1공급관을 통해 상기 제1세정액이 상기 제1세정조로 공급되도록 한 후 상기 웨이퍼를 상기 제1세정조에 담그어 웨이퍼상에 성장된 자연 산화막을 제거하기 위한 1차 세정 공정을 실시하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 제2공급관에 접속된 냉각기 및 탈기 장치를 순차적으로 경유한 제2세정액이 상기 제2세정조로 공급되도록 한 후 상기 1차 세정된 웨이퍼상에 잔류되는 파티클 및 화학 용액 잔유물을 제거하기 위한 2차 세정 공정을 실시하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 제2공급관에 접속된 냉각기 및 탈기 장치를 순차적으로 경유한 상기 제2세정액이 상기 제3세정조로 공급되도록 한 후 상기 2차 세정 공정에 의해 제거되지 않은 파티클 및 화학 용액 잔유물을 완전히 제거하기 위하여 3차 세정공정을 실시하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 웨이퍼상에 잔류되는 상기 제2세정액을 제거하기 위하여 상기 건조기에서 상기 웨이퍼의 표면을 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 제1세정액은 순수(H2O) 및 불산(HF) 혼합 용액이며, 상기 제2세정액은 DI 수인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 제2도는 본 발명에 따른 세정 장치를 설명하기 위한 블럭도로서, 본 발명에 따른 세정 장치는 제2도에 도시된 바와 같이 제1세정액을 공급하기 위한 제1공급관(15)의 일측 종단부에 제1세정조(11)가 접속되며, 제2세정액을 공급하기 위한 제2공급관(16)의 일측 종단부에 제2 및 제3세정조(12 및 13)가 각각 접속된다. 그리고 상기 제2공급관(16)의 다른 일측 종단부에는 공급되는 제2세정액의 온도를 감소시키기 위한 냉각기(18)가 접속되며, 상기 제2 및 제3세정조(12 및 13)와 상기 냉각기(18) 사이에 상기 제2공급관(16)에는 상기 냉각기(18)로부터 공급된 상기 제2세정액에 함유된 가스를 제거하기 위한 탈기 장치(17)가 접속된다. 그리고 상기 제3세정조(13)의 일측부에는 세정된 웨이퍼의 표면을 건조시키기 위한 건조기(14)가 설치된다. 그러면 상기 세정 장치를 이용하여 웨이퍼를 세정하는 방법을 설명하면 다름과 같다.
먼저, 상기 제1공급관(15)을 통해 순수(H2O) 및 불산(HF) 혼힙용액과 같은 제1세정액이 상기 제1세정조(11)로 공급되도록 한 후 상기 웨이퍼를 상기 제1세정조(11)에 담그어 웨이퍼상에 성장된 자연 산화막을 제거하기 위한 1차 세정 공정을 실시한다. 상기 1차 세정 공정이 완료되면 상기 제2공급관(16)을 통해 제2세정액이 상기 제2세정조(12)로 공급 되도록 한 후 상기 1차 세정된 웨이퍼상에 잔류되는 파티클 및 화학 용액 잔유물을 제거하기 위한 2차 세정 공정을 실시한다. 이때 상기 제2세정액은 상기 냉각기(18)를 경유하면서 온도가 25℃이하로 감소되고, 이어서 상기 탈기 장치(17)를 경유하면서 함유된 수소 및 산소 가스가 제거된다. 여기서 상기 제2세정액으로는 DI수를 사용하며, 상기 2차세정 공정은 두가지 방식으로 실시될 수 있다. 하나의 방식은 상기 웨이퍼를 상기 제2세정조(12)에 넣고 상기 제2세정액을 가득채웠다 버리는 동작을 반복 실시하는 방식 즉, 퀵 덤프 린스 방식이고, 다른 하나의 방식은 상기 제2세정조(12)에 상기 제2세정액을 계속적으로 공급하여 상기 제2세정액이 넘치도록 하는 방식 즉, 오버 플로우 방식이다. 또한 상기 제2차 세정 공정이 완료되면 상기 제2공급관(16)을 통해 상기 제2세정액이 상기 제3세정조(13)로 공급되도록 한 후 상기 2차 세정 공정에 의해 제거되지 않은 파티클 및 화학 용액 잔유물을 완전히 제거하기 위하여 3차 세정 공정을 실시한다. 이때 상기 제3세정조(13)로 공급되는 상기 제2세정액도 상기 냉각기(18)를 경유하면서 온도가 25℃이하로 감소되고, 상기 탈기 장치(17)를 경유하면서 함유된 수소 및 산소 가스가 제거된다. 그리고 마지막으로 상기 웨이퍼상에 잔류되는 상기 제2세정액을 제거하기 위하여 상기 건조기(14)에서 상기 웨이퍼의 표면을 건조시킨다. 이때 상기 건조기(14)는 회전식 또는 아이소프로필 알콜을 사용하도록 구성된다.
상기 세정 장치를 이용하는 경우 상기 냉각기(18)에 의해 공급되는 제2세정액의 온도가 25℃ 이하로 감소되고, 상기 탈기 장치(17)에 의햐 상기 제2세정액에 함유된 수소 및 산소 가스가 제거된다. 그러므로 제2세정액에 함유된 산소의 농도가 1ppb이하로 감소되고, 따라서 상기 웨이퍼의 표면에 흡착되는 파티클 량이 감소된다. 여기서 본 발명에 따른 세정 장치를 이용하는 경우 웨이퍼 표면에서 관찰된 파티클의 량은 하기의 표 1에 나타낸 바와 같으며, 종래의 세정 장치를 이용하는 경우 웨이퍼의 표면에서 관찰된 파티클의 량은 하기의 표 2에 나타낸 바와 같다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 제2공급관의 중간부에 공급되는 제2세정액의 온도를 감소시키기 위한 냉각기 및 상기 제2세정액에 함유된 수소 및 산소 가스를 제거하기 위한 탈기 장치를 각각 접속시키므로써 상기 냉각기에 의해 공급되는 제2세정액의 온도가 25℃이하로 감소되고, 상기 탈기 장치에 의해 상기 제2세정액에 함유된 가스 성분이 제거된다. 따라서 웨이퍼의 표면에 흡착되는 파티클의 량이 감소되어 종래보다 향상된 세정력을 얻을 수 있으므로 소자의 수율이 증대될 수 있는 탁월한 효과가 있다.
Claims (12)
- 세정 장치에 있어서, 제1 세정액을 공급하기 위한 제1 공급관과, 상기 제1 공급관의 일측 종단부에 접속된 제1 세정조와, 제2 세정액을 공급하기 위한 제2공급관과, 상기 제2공급관의 일측 종단부에 각각 제2 및 제3 세정조와, 상기 제2공급관의 다른 일측 종단부에 접속되며 공급되는 상기 제2세정액의 온도를 감소시키기 위한 냉각기와, 상기 제2 및 제3세정조와 상기 냉각기 사이의 상기 제2공급관에 접속되며 상기 냉각기로부터 공급된 상기 제2세정액에 함유된 가스를 제거하기 위한 탈기 장치와, 상기 제3세정조의 일측부에 설치되며 세정된 웨이퍼의 표면을 건조시키기 위한 건조기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제1세정액은 순수(H2O) 및 불산(HF) 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2세정액은 DI수인 것을 특징으로 하는 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 냉각기는 상기 제2세정액의 온도를 5 내지 25℃로 감소시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 세정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 탈기 장치는 수소 및 산소 가스를 제거시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 세정 장치.
- 웨이퍼 세정 방법에 있어서, 제1세정액을 공급하기 위한 제1공급관과, 상기 제1공급관의 일측 종단부에 접속된 제1세정조와, 제2세정액을 공급하기 위한 제2공급관과, 상기 제2공급관의 일측 종단부에 각각 접속된 제2 및 제3세정조와, 상기 제2공급관의 다른 일측 종단부에 접속되며 공급되는 상기 제2세정액의 온도를 감소시키기 위한 냉각기와, 상기 제2 및 제3세정조와 상기 냉각기 사이의 상기 제2공급관에 접속되며 상기 냉각기로부터 공급된 상기 제2세정액에 함유된 가스를 제거하기 위한 탈기 장치와, 상기 제3세정조의 일측부에 설치되며 세정된 웨이퍼의 표면을 건조시키기 위한 건조기로 이루어지는 세정 장치의 상기 제1공급관을 통해 상기 제1 세정액이 상기 제1세정조로 공급되도록 한 후 상기 웨이퍼를 상기 제1세정조에 담그어 웨이퍼상에 성장된 자연 산화막을 제거하기 위한 1차 세정 공정을 실시하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 제2공급관에 접속된 냉각기 및 탈기 장치를 순차적으로 경유한 제2세정액이 상기 제2세정조로 공급되도록 한 후 상기 1차 세정된 웨이퍼상에 잔류되는 파티클 및 화학 용액 잔유물을 제거하기 위한 2차 세정 공정을 실시하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 제2공급관에 접속된 냉각기 및 탈기 장치를 순차적으로 경유한 상기 제2세정액이 상기 제3세정조로 공급되도록 한 후 상기 2차 세정 공정에 의해 제거되지 않은 파티클 및 화학 용액 잔유물을 완전히 제거하기 위하여 3차 세정 공정을 실시하는 단계와, 상기 단계로부터 상기 웨이퍼상에 잔류되는 상기 제2세정액을 제거하기 위하여 상기 건조기에서 상기 웨이퍼의 표면을 건조시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 제1세정액은 순수(H2O) 및 불산(HF) 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 제2세정액은 DI수인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 제2세정액의 온도는 상기 냉각기에 의해 5 내지 25℃로 감소되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 탈기 장치에 의해 제거되는 가스는 수소 및 산소인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 2차 세정 공정은 퀵 덤프 린스 방식으로 실시되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 2차 세정 공정은 오버 플로우 방식으로 실시되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
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- 1996-06-28 KR KR1019960024944A patent/KR100199376B1/ko not_active IP Right Cessation
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