KR100223331B1 - Wafer cleaning method and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼 세정장비 및 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로, 웨이퍼 표면의 유기물을 제거하는 웨이퍼 세정방법에 있어서, 오존수 스프레이 챔버에서 오존수를 이용한 습식세정방법으로 상기 웨이퍼를 세정하고 상기 웨이퍼를 초순수로 세척하고 상기 웨이퍼를 건조시킨 다음, 상기 웨이퍼를 HF 베이퍼 챔버로 이동하여 상기 오존수 스프레이 챔버에서의 세정공정시 발생되는 산화막을 건식세정방법으로 제거함으로써 상기 웨이퍼 표면의 유기물과 상기 웨이퍼 표면에 발생되는 산화막을 제거함으로써 후속공정인 반도체소자 제조공정을 용이하게 실시할 수 있게 하여 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키는 기술이다.The present invention relates to a wafer cleaning apparatus and a wafer cleaning method, wherein, in a wafer cleaning method for removing organic matter from a wafer surface, the wafer is cleaned by a wet cleaning method using ozone water in an ozone water spray chamber and the wafer is washed with ultrapure water. After drying the wafer, the wafer is moved to the HF vapor chamber to remove the oxide film generated during the cleaning process in the ozone water spray chamber by dry cleaning to remove the organic material on the wafer surface and the oxide film generated on the wafer surface. As a result, the semiconductor device manufacturing process, which is a subsequent process, can be easily performed, thereby improving characteristics and reliability of the semiconductor device.
Description
제 1 도는 본 발명에 따른 오존수 스프레이 챔버의 단면도.1 is a cross-sectional view of an ozone water spray chamber according to the present invention.
제 2 도는 본 발명에 따른 세정장비를 도시한 개략도.2 is a schematic view showing the cleaning equipment according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11,13,17 : 챔버 문(door) 15 : 로보트부11,13,17: chamber door 15: robot part
21 : 오존수 스프레이 챔버 23 : 린스 챔버21: ozone water spray chamber 23: rinse chamber
25 : 웨이퍼 고정대 27 : 웨이퍼25: wafer holder 27: wafer
29 : 오존수 스프레이 노즐 31 : 초순수 노즐29: ozone water spray nozzle 31: ultrapure water nozzle
본 발명은 웨이퍼 ( wafer ) 세정장비 및 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로, 특히 대형화된 웨이퍼 표면에 존재하는 유기물을 제거하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer cleaning apparatus and a wafer cleaning method, and more particularly, to a technology for removing organic matter present on an enlarged wafer surface.
현재 사용되고 있는 직경 200 mm 이하의 웨이퍼는 습식 세정이 주류를 이루고 있다.그러나, 직경이 300 mm 이상인 대구경 웨이퍼는 건식세정의 비중이 증가하고, 세정방법은 웨이퍼가 대형화됨에따라 다수의 웨이퍼를 한번에 실시하는 배치 ( batch ) 형태에서 웨이퍼 한장씩 세정하는 매엽식 형태로 변하여 간다.Currently, wafers with a diameter of 200 mm or less are mainly used for wet cleaning. However, large diameter wafers with a diameter of 300 mm or more increase the specific gravity of dry cleaning, and the cleaning method performs a plurality of wafers at once as the size of the wafer increases. It changes from a batch form to a single sheet type wafer to be cleaned one by one.
그러나, 상기 건식세정만으로는 종래의 습식세정만큼 효과를 얻을 수 없어, 웨이표 표면에 존재하는 오염물질을 완전히 제거하지 못한다.However, the dry cleaning alone is not as effective as the conventional wet cleaning, and thus does not completely remove contaminants present on the surface of the way surface.
특히, 유기물 제거를 위한 종래의 습식세정법인 황산 세정은 100 ℃ 이상의 고온공정에서 진행해야 하고, 온도조절이 용이하지 않으며 적정온도에 도달하는데 상당한 시간이 걸리는 단점이 있다.In particular, sulfuric acid cleaning, which is a conventional wet cleaning method for removing organic matter, has to be performed at a high temperature process of 100 ° C. or more, and it is not easy to control the temperature and takes a considerable time to reach an appropriate temperature.
상기와 같은 단점을 해결하기 위하여, 오존가스를 이용한 건식세정을 실시하거나 습식세정을 실시한다.In order to solve the above disadvantages, dry cleaning using ozone gas or wet cleaning is performed.
그러나, 상기 오존가스를 사용하는 건식세정의 경우는 오존가스의 농도가 매우 높지만 오존으로부터 발생하는 산소 래디칼 ( radical ) 의 활동도가 떨어져 실질적인 세정공정효과를 얻을 수 없어 후속공정으로 형성되는 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.However, in the case of dry cleaning using the ozone gas, the concentration of the ozone gas is very high, but the activity of oxygen radicals generated from the ozone is reduced, so that a substantial cleaning process effect cannot be obtained. There is a problem of deteriorating characteristics and reliability.
표1은 카본(C)계열의 유기물이 오염된 웨이퍼 표면에 3 lpm (liter/min ) 의 유속으로 오존가스를 20 초 동안 흘려주었을때 카본(C)의 감소효과를 조사한 것을 도시한 것으로, 감소효과과가 거의 없었던 것으로 나타났다.Table 1 shows the reduction effect of carbon when ozone gas was flowed for 20 seconds at a flow rate of 3 lpm (liter / min) on the surface of a carbon-based organic material contaminated wafer. There was little effect.
[표 1]TABLE 1
그리고, 상기 습식세정의 경우는 대구경 웨이퍼를 세정하기 위하여 대형화된 장비와 상당량의 화합물을 필요로하여 별도의 장비와 생산단가를 증가시켜 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.In addition, in the case of the wet cleaning, there is a problem in that a large-sized wafer and a large amount of compounds are required to clean the large-diameter wafer, thereby increasing productivity and cost of additional equipment and production.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 오존가스를 초순수에 용해한 오존수를 스프레이방법으로 웨이퍼에 분사하는 오존 스프레이 챔버 ( ozone spray chamber ) 와 불필요한 산화막을 제거하는 HF 베이퍼 챔버 ( vapor chamber ) 가 연결된 웨이퍼 세정장비를 제공하는 제1목적과, 상기 두종류의 챔버를 이용하는 대구경 웨이퍼 세정방법을 제공하는 것을 제2목적으로 한다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides an ozone spray chamber for spraying ozone water dissolved in ultrapure water on a wafer by a spray method and an HF vapor chamber for removing unnecessary oxide film. A second object is to provide a connected wafer cleaning apparatus, and a second object is to provide a large-diameter wafer cleaning method using the two kinds of chambers.
이상의 제1목적을 달성하기위한 웨이퍼 세정장비의 특징은,Features of the wafer cleaning apparatus to achieve the above first object,
웨이퍼를 챔버간 이동시킬 수 있는 로보트부와;A robot unit capable of moving the wafer between chambers;
상기 로보트부의 일측에 연결되며, 하측에 린스챔버가 구비되고, 상측에는 오존수 스프레이 노즐이 구비된 오존수 스프레이 챔버와;An ozone water spray chamber connected to one side of the robot unit, a rinse chamber provided at a lower side thereof, and an ozone water spray nozzle disposed at an upper side thereof;
상기 로보트부의 다른 일측에 연결된 HF 베이퍼 챔버와;An HF vapor chamber connected to the other side of the robot unit;
상기 로보트부의 타측에 연결된 반도체소자를 형성하기 위한 챔버를 포함한 구성으로 되는 것이다.It is configured to include a chamber for forming a semiconductor device connected to the other side of the robot.
또한, 상기 제2목적을 달성하기위한 웨이퍼 세정방법은 특징은,In addition, the wafer cleaning method for achieving the second object is a feature,
웨이퍼 표면의 유기물을 제거하는 웨이퍼 세정방법에 있어서,In the wafer cleaning method for removing organic matter on the wafer surface,
오존수 스프레이 챔버에서 오존수를 이용한 습식세정방법으로 상기 웨이퍼를 세정하는 공정과,Cleaning the wafer by a wet cleaning method using ozone water in an ozone water spray chamber;
상기 웨이퍼를 초순수로 세척하고 상기 웨이퍼를 건조시키는 공정과,Washing the wafer with ultrapure water and drying the wafer;
상기 웨이퍼를 HF 베이퍼 챔버로 이동하여 상기 오존수 스프레이 챔버에서의 세정공정시 발생되는 산화막을 건식세정방법으로 제거하는 공정을 포함하는 것이다.And moving the wafer to the HF vapor chamber to remove the oxide film generated during the cleaning process in the ozone water spray chamber by a dry cleaning method.
상기의 제1목적과 제2목적을 달성하기위한 본 발명의 원리는, 오존스프레이 챔버에서 오존수를 이용한 습식세정방법으로 웨이퍼 표면의 유기물을 제거하고, 연속적으로 HF 베이퍼 챔버에서 HF 베이퍼를 이용한 건식세정방법으로 상기 습식세정공정시 발생된 산화막을 제거함으로써 세정효과를 향상시키는 것이다.The principle of the present invention for achieving the above first and second objects is to remove the organic matter on the surface of the wafer by a wet cleaning method using ozone water in the ozone spray chamber, and dry cleaning using HF vapor in the HF wafer chamber continuously The cleaning effect is improved by removing the oxide film generated during the wet cleaning process.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도 및 제2도는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장비를 개략적으로 도시한 도면이다.1 and 2 are schematic diagrams of a wafer cleaning apparatus according to the present invention.
제1도는 상측에 오존수 스프레이 챔버(21)가 위치하고 하측에 린스챔버(23)가 위치한 멀티챔버를 도시한 단면도로서, 대구경 웨이퍼 표면의 유기물의 제거하기위한 것이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a multichamber in which an ozone water spray chamber 21 is positioned on an upper side and a rinse chamber 23 is positioned on a lower side, and is for removing organic matter on a large diameter wafer surface.
먼저, 웨이퍼 고정대(25)에 웨이퍼(27)를 고정시키고 상기 웨이퍼 고정대(25)를 오존수 스프레이 챔버(21)로 상승시켜 ⓐ 에 위치하게 한다. 그리고, 상기 고정대(25)를 회전시킴으로써 상기 웨이퍼(27)를 회전시키며 오존수 노즐(29)을 통하여 오존수를 스프레이방법으로 분사하여 상기 웨이퍼(27)의 표면을 5 ~ 10 분 정도의 시간동안 세정한다.First, the wafer 27 is fixed to the wafer holder 25 and the wafer holder 25 is raised to the ozone water spray chamber 21 so as to be positioned at ⓐ. The wafer 27 is rotated by rotating the holder 25 and the ozone water is sprayed through the ozone water nozzle 29 by spraying to clean the surface of the wafer 27 for a time of about 5 to 10 minutes. .
여기서, 상기 오존수는 초순수에 오존가스를 10 ~ 20 ppm 농도로 용해하여 형성한다. 그리고, 상기 고정대는 20 ~ 100 rpm ( revoltion/min ) 의 속도로 회전한다.Here, the ozone water is formed by dissolving ozone gas in ultrapure water at a concentration of 10 to 20 ppm. The holder is rotated at a speed of 20 to 100 rpm (revoltion / min).
그 다음에, 상기 조정대(25)를 하측의 린스 챔버(23)으로 이동하여 ⓑ 에 위치하게 한다. 그리고, 초순수 노즐(31)을 통하여 초순수를 분사하여 상기 웨이퍼(27)를 세척하고 상기 웨이퍼(27)를 고속회전하여 건조시킨다.Next, move the adjuster 25 to the lower rinse chamber 23 to be located at ⓑ. Ultrapure water is injected through the ultrapure water nozzle 31 to wash the wafer 27, and the wafer 27 is rotated at a high speed to dry.
상기와 같은 공정은 상기 웨이퍼(27) 표면에 부착된 카본 계열의 유기물을 제거한 후, 상기 웨이퍼(27) 표면 특히 실리콘이 드러난 표면을 산화시켜 실리콘산화막의 형태로 조성된 산화막이 5 ~ 10 Å 두께로 형성한다. 그리고, 상기 산화막은 얇은 유전막을 이용하는 게이트산화막 공정 또는 전극 간을 연결하는 전극 증착공정에 있어서, 게이트산화막 특성을 저하시키거나 전극간의 접촉저항을 증가시키는 등의 문제를 야기시킨다.The above process removes the carbon-based organic matter attached to the surface of the wafer 27, and then oxidizes the surface of the wafer 27, in particular, the surface where silicon is exposed, thereby forming an oxide film formed in the form of a silicon oxide film having a thickness of 5 to 10 Å. To form. In addition, in the gate oxide film process using the thin dielectric film or the electrode deposition process for connecting the electrodes, the oxide film causes problems such as deterioration of the gate oxide film property or increase of contact resistance between the electrodes.
(제1도)(Figure 1)
제2도는 A 는 오존수 스프레이 챔버, B 는 HF 베이퍼 챔버, C 는 상기 오존수 스프레이 챔버와 HF 베이퍼 챔버에서 공정을 마친 웨이퍼에 반도체소자 형성하기위한 챔버인 D 로 상기 웨이퍼를 이동시키는 로보트(Robot) 부분을 도시한 개략도이다.2 is a robot part for moving the wafer to D, which is a chamber for forming a semiconductor device on a wafer which has been processed in the ozone water spray chamber, B is an HF vapor chamber, and C is an ozone water spray chamber and an HF vapor chamber. It is a schematic diagram showing.
상기 제1도와 같은 오존수 스프레이 챔버 A 에서의 공정후, HF 베이퍼 챔버 B 에서 건식세정하여 상기 웨이퍼(27)의 표면에 형성된 산화막을 제거한다. 이때, 상기 건식세정공정은 상기 로보트 부분인 C 의 로보트로 상기 A 에서 상기 B 부분으로 이동시켜 연속적으로 실시한다.After the process in the ozone water spray chamber A as shown in FIG. 1, dry cleaning is performed in the HF vapor chamber B to remove the oxide film formed on the surface of the wafer 27. At this time, the dry cleaning process is carried out continuously by moving from the A to the B part by the robot of C which is the robot part.
그 다음에, 상기 웨이퍼(27)를 상기 HF 베이퍼 챔버인 B 부분에서 상기 D 부분으로 이동하고, 후속공정을 실시하여 반도체소자를 형성한다.Then, the wafer 27 is moved from the B portion, which is the HF vapor chamber, to the D portion, and a subsequent process is performed to form a semiconductor device.
여기서, 11, 13 및 17 는 가각의 챔버 문을 도시한 것이다. (제2도)Here, 11, 13 and 17 show each chamber door. (Figure 2)
표2는 오존가스를 초순수에 용해시켰을 때, 초순수에 용해된 오존가스농도가 낮음에도 불구하고 카본의 감소효과가 매우 월등함으로 도시한다. (표 2) 감광막의 오존수 처리에 따른 두께감소효과(카본함유 film)Table 2 shows that when ozone gas is dissolved in ultrapure water, the carbon reduction effect is very excellent despite the low concentration of ozone gas dissolved in ultrapure water. (Table 2) Thickness reduction effect of ozone water treatment on photoresist (carbon-containing film)
[표 2]TABLE 2
상기 표2.는 초순수에 용해된 오존으로부터 발생하는 산소 래디칼이 초순수의 영향으로 활동도가 높아져 카본과 반응함으로써 초순수에 의한 세척효과와 부합하여 나타난 결과이다.Table 2 shows the results of oxygen radicals generated from ozone dissolved in ultrapure water, which is highly active due to the influence of ultrapure water, and reacts with carbon to match the washing effect by ultrapure water.
이상에서 설명한 바와같이 웨이퍼 세정장비와 웨이퍼 세정방법은, 오존수 스프레이 챔버에서 오존수를 이용한 습식세정방법으로 웨이퍼를 세정하고 HF 베이퍼 챔버에서 건식세정방법으로 상기 웨이퍼를 세정함으로써 후속공정으로 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.As described above, the wafer cleaning equipment and the wafer cleaning method are characterized in that the semiconductor device is subjected to a subsequent process by cleaning the wafer by a wet cleaning method using ozone water in an ozone water spray chamber and a dry cleaning method in an HF vapor chamber. There is an advantage in improving reliability.
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