KR100238232B1 - Apparatus for wet treatment of wafer and cleaning method of the same - Google Patents
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Abstract
습식 처리조 내에 오염물이 잔류하지 않는 구조를 가지는 웨이퍼 습식 처리 장치 및 그 세정 방법에 관하여 개시한다. 웨이퍼 습식 처리 장치는 습식 처리조 내에 액체를 분사하는 공급 노즐 본체와, 상기 공급 노즐 본체를 통하여 상기 습식 처리조에 각각 서로 다른 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 공급 노즐 본체에 연결된 제1 유입구 및 제2 유입구와, 상기 제1 유입구 및 제2 유입구에서 각각 유체의 유입을 개폐할 수 있도록 설치된 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브를 포함하고, 상기 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브는 이들중 어느 하나가 개방되면 다른 하나는 폐쇄되도록 구성된다. 웨이퍼 습식 처리 장치를 세정하기 위하여, 습식 처리조 내부를 알콜을 함유하는 유기 용제를 사용하여 세척한 후, 상기 습식 처리조 내부를 40 ∼ 70℃의 순수를 사용하여 세척하고, 다시 상온의 순수를 사용하여 세척한다.A wafer wet processing apparatus having a structure in which no contaminants remain in a wet processing tank and a cleaning method thereof are disclosed. The wafer wet processing apparatus includes a supply nozzle body for injecting liquid into a wet processing tank, and a first inlet and a second inlet connected to the supply nozzle body to selectively supply different fluids to the wet processing tank through the supply nozzle body, respectively. And an inlet and a first control valve and a second control valve installed to open and close the inflow of the fluid at the first inlet and the second inlet, respectively, wherein the first control valve and the second control valve are any one of them. Is opened, the other is configured to close. In order to clean the wafer wet processing apparatus, the inside of the wet processing tank is washed with an organic solvent containing alcohol, and then the inside of the wet processing tank is washed with pure water at 40 to 70 ° C, and the pure water at room temperature is again washed. Wash using.
Description
본 발명은 반도체 제조 장치 및 그 세정 방법에 관한 것으로, 특히 습식 처리조 내에 오염물이 잔류하지 않는 구조를 가지는 웨이퍼 습식 처리 장치 및 그 세정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a cleaning method thereof, and more particularly, to a wafer wet processing apparatus having a structure in which no contaminants remain in the wet processing tank and a cleaning method thereof.
반도체 제조 공정중 화학 약품을 사용하는 습식 공정을 필요로 하는 공정에 있어서, 고온의 독성 물질을 사용하는 경우, 또는 순수(純水)에 완전하게 용해되지 않는 화학 약품을 사용하는 경우 등이 있다. 예를 들면 금속층 식각 후에 웨이퍼 습식 처리 장치에 구비된 습식 처리조 내에서 행하는 스트립(strip) 공정에서 특정한 화학 약품으로 이루어지는 스트립 용액을 사용하는 경우에, 스트립 공정을 장시간에 걸쳐서 행하면 식각 공정시 발생된 잔류물들이 스트립 용액에 용해된다. 이와 같이 식각 잔류물들이 용해되어 있는 스트립 용액을 장시간에 걸쳐서 반복적으로 사용하는 경우에는 더욱 많은 양의 식각 잔류물들이 계속적으로 용해되어 결국 스트립 용액으로서 사용하기 불가능한 상태로 된다.In a process requiring a wet process using chemicals in a semiconductor manufacturing process, there are cases where high temperature toxic substances are used or chemicals that are not completely dissolved in pure water. For example, in the case of using a strip solution made of a specific chemical in a strip process performed in a wet processing tank provided in a wafer wet processing apparatus after etching a metal layer, if the strip process is performed for a long time, it is generated during the etching process. Residues are dissolved in the strip solution. In the case where the strip solution in which the etch residues are dissolved is repeatedly used for a long time, a larger amount of the etch residue is continuously dissolved and eventually becomes impossible to use as the strip solution.
이에 따라, 종래에는 반도체 장치의 제조를 위한 습식 처리시에 스트립 용액을 일정 시간 동안 사용한 후 새로운 스트립 용액으로 교환하기 위하여 이미 사용한 스트립 용액은 배수 라인을 통해 배수시키고, 습식 처리조 내부를 순수(純水)를 사용하여 세척한 후, 다시 습식 처리조 내에 새로운 스트립 용액을 채워 넣고 후속의 스트립 공정을 다시 시작한다.Accordingly, in the conventional wet process for manufacturing a semiconductor device, the strip solution is used for a predetermined time, and then the strip solution already used for exchanging with a new strip solution is drained through a drain line, and the inside of the wet treatment tank is pure water. After washing with water, the fresh strip solution is again filled in the wet treatment bath and the subsequent strip process is restarted.
상기한 바와 같은 종래의 웨이퍼 습식 처리 방법에서는 반도체 장치의 제조를 위한 습식 처리 공정, 예를 들면 금속막 식각 공정 또는 비어홀(via hole) 형성을 위한 식각 공정 후에 남아 있는 잔류물들을 제거하기 위한 습식 스트립 공정시에, 스트립 용액으로서 시판되고 있는 통상적인 화학 물질을 사용하면 이와 같은 스트립 용액은 일반적인 재료에 대하여 우수한 가용성(可溶性)을 제공할 수는 있으나, 순수를 사용한 세척 공정시 순수에 의한 세척 효율을 높이지는 못한다.In the conventional wafer wet processing method as described above, a wet strip for removing residues remaining after a wet processing process for manufacturing a semiconductor device, for example, a metal film etching process or an etching process for forming a via hole. In the process, using commercially available commercial chemicals as the strip solution can provide excellent solubility for common materials, but in the cleaning process using pure water, It cannot be raised.
통상의 경우에는 스트립 용액으로서 강염기성의 화학 약품에 에틸렌 글리콜과 같은 점성질의 화학 약품을 혼합하여 얻어진 조성물을 사용하고 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 화학 약품을 교환할 때 습식 처리조 내부를 종래와 같이 순수에만 의존하여 세척하는 경우에는 세정이 효과적으로 이루어지지 않고, 스트립 용액중에 잔존하는 오염물들이 습식 처리조 내부의 표면에 남아있게 되고, 이와 같은 현상이 누적되는 경우에는 스트립 용액 내에 과량의 오염 물질들이 용존하게 되어 스트립 공정시에 웨이퍼가 역오염되는 등의 문제가 발생하게 된다.In the usual case, a composition obtained by mixing a viscous chemical such as ethylene glycol with a strongly basic chemical is used as the strip solution. Therefore, when replacing the chemicals as described above, when the inside of the wet treatment tank is washed only by pure water as in the prior art, the cleaning is not effectively performed, and contaminants remaining in the strip solution remain on the surface of the wet treatment tank. When such a phenomenon accumulates, an excessive amount of contaminants are dissolved in the strip solution, causing problems such as reverse contamination of the wafer during the strip process.
또한, 습식 처리조를 수작업에 의하여 세척하는 경우에는 스트립 공정을 위하여 비교적 고온, 예를 들면 60 ∼ 80℃로 유지되고 있는 습식 처리조에 실온의 순수가 접할 때 습식 처리조 내에 잔존하고 있는 화학 물질이 튀어 오르거나, 상기와 같이 잔존하는 화학 물질로부터 발열 반응이 일어나거나, 자극성 발연(發煙) 현상이 일어나는 경우가 있다. 따라서, 작업자 및 관리 요원들의 작업 환경 및 안전에 악영향을 미치고 설비의 부식을 촉진시킬 수 있다. 그리고, 물에 대하여 불용성(不溶性)인 유기 성분의 오염물은 순수에 의한 세척 후에도 습식 처리조의 내부 표면에 그대로 남아 있게 된다. 또한, 이와 같이 과량으로 오염된 오염 물질들은 최근에 스트립 공정에서 많이 적용되고 있는 스프립퍼 리사이클링 시스템(stripper recycling system)의 수명을 대폭 단축시키게 된다.In addition, when the wet treatment tank is washed by hand, when the pure water at room temperature is brought into contact with the wet treatment tank maintained at a relatively high temperature, for example, 60 to 80 ° C. for the strip process, the chemicals remaining in the wet treatment tank The exothermic reaction may occur, or an irritant fuming phenomenon may occur from the above-mentioned chemical substances, which may spring up or remain as described above. Thus, it is possible to adversely affect the working environment and safety of workers and management personnel and to promote corrosion of the facility. And contaminants of organic components insoluble in water remain on the inner surface of the wet treatment tank even after washing with pure water. In addition, these excessively contaminated contaminants greatly shorten the life of the scraper recycling system, which has been widely applied in the strip process recently.
따라서, 본 발명의 목적은 반도체 장치의 제조를 위한 습식 처리시에 습식 처리조 내에서 오염물이 잔류하는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 습식 처리 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a wafer wet processing apparatus capable of preventing contaminants from remaining in the wet processing tank during the wet processing for manufacturing a semiconductor device.
본 발명의 다른 목적은 상기한 바와 같은 웨이퍼 습식 처리 장치의 습식 처리조 내부에서 오염물에 의한 영향을 받지 않도록 하기 위한 웨이퍼 습식 처리 장치의 세정 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a cleaning method of a wafer wet processing apparatus for preventing the influence of contaminants in the wet processing tank of the wafer wet processing apparatus as described above.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 습식 처리 장치의 습식 처리조를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a wet processing tank of a wafer wet processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 2 - 2'선 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 'of FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 공급 노즐의 배관 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.3 is a view schematically showing a pipe state of a supply nozzle according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 습식 처리 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.4 is a flowchart for explaining a wafer wet processing method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10 : 습식 세정조, 20 : 공급 노즐10: wet cleaning tank, 20: supply nozzle
22 : 공급 노즐 본체, 24, 26 : 제1 및 제2 유입구22: supply nozzle body, 24, 26: first and second inlet
28 : 분사공, 34, 36 : 제1 및 제2 제어 밸브28: injection hole, 34, 36: first and second control valve
42, 44 : 분기 라인, 46, 48 : 온/오프 밸브42, 44: branch line, 46, 48: on / off valve
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 장치의 제조에 필요한 습식 처리를 행할 수 있는 습식 처리조를 갖춘 웨이퍼 습식 처리 장치에 있어서, 상기 습식 처리조 내에 액체를 분사하는 공급 노즐 본체와, 상기 공급 노즐 본체를 통하여 상기 습식 처리조에 각각 서로 다른 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 공급 노즐 본체에 연결된 제1 유입구 및 제2 유입구와, 상기 제1 유입구 및 제2 유입구에서 각각 유체의 유입을 개폐할 수 있도록 설치된 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브를 포함하고, 상기 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브는 이들중 어느 하나가 개방되면 다른 하나는 폐쇄되도록 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 습식 처리 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wafer wet processing apparatus having a wet processing tank capable of performing a wet processing necessary for manufacturing a semiconductor device, comprising: a supply nozzle body for injecting liquid into the wet processing tank, and the supply; It is possible to open and close the inflow of the fluid at the first inlet and the second inlet connected to the supply nozzle body and the first inlet and the second inlet, respectively, to selectively supply different fluids to the wet treatment tank through the nozzle body. And a first control valve and a second control valve, wherein the first control valve and the second control valve are configured to be closed when one of them is opened. .
상기 제1 제어 밸브 및 제2 제어 밸브중 적어도 하나는 2종류의 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 2개의 분기 라인과, 상기 분기 라인으로의 유체의 유입을 온/오프할 수 있도록 상기 분기 라인에 각각 설치된 2개의 온/오프 밸브를 포함한다.At least one of the first control valve and the second control valve has two branch lines for selectively supplying two kinds of fluids, and each of the branch lines for turning on / off the flow of fluid into the branch lines. It includes two on / off valves installed.
상기 공급 노즐 본체는 단면이 대략 원형이고, 상기 습식 처리조의 개방측 단부에 따라 길게 연장된 관(pipe) 형상을 가진다. 상기 공급 노즐 본체에는 복수의 분사공이 형성되어 있고, 상기 분사공은 상기 분사공으로부터 상기 습식 처리조 내부로 공급되는 유체의 분사각이 2 ∼ 90°로 되도록 형성된다.The feed nozzle body is substantially circular in cross section and has a pipe shape extending along the open end of the wet treatment tank. A plurality of injection holes are formed in the supply nozzle body, and the injection holes are formed such that the injection angle of the fluid supplied from the injection holes into the wet processing tank is 2 to 90 °.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 장치의 제조를 위하여 습식 처리조 내에서 소정의 화학 물질로 이루어지는 처리액을 사용하여 웨이퍼를 습식 처리하기 위한 웨이퍼 습식 처리 장치의 세정 방법에 있어서, 상기 습식 처리조 내에서 상기 처리액을 배수하는 단계와, 상기 습식 처리조 내부를 알콜을 함유하는 유기 용제를 사용하여 세척하는 단계와, 상기 습식 처리조 내부를 40 ∼ 70℃의 순수를 사용하여 세척하는 단계와, 상기 습식 처리조 내부를 상온의 순수를 사용하여 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 습식 처리 장치의 세정 방법을 제공한다.In order to achieve the above another object, the present invention provides a cleaning method of a wafer wet processing apparatus for wet processing a wafer using a processing liquid made of a predetermined chemical substance in a wet processing tank for manufacturing a semiconductor device. Draining the treatment liquid in a wet treatment tank, washing the inside of the wet treatment tank using an organic solvent containing alcohol, and washing the inside of the wet treatment tank using pure water at 40 to 70 ° C. And cleaning the inside of the wet processing tank using pure water at room temperature.
바람직하게는, 상기 유기 용제는 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)이다.Preferably, the organic solvent is isopropyl alcohol.
본 발명에 의하면, 습식 세정조 내의 유기 성분의 오염물을 알콜을 함유하는 유기 용제를 사용한 세척 방법에 의하여 안전하고도 효과적인 방법으로 제거할 수 있다.According to the present invention, contaminants of organic components in a wet cleaning tank can be removed in a safe and effective manner by a washing method using an organic solvent containing alcohol.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 반도체 장치의 제조시에 웨이퍼를 습식 처리하는 데 사용되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 습식 처리 장치의 습식 처리조를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates a wet processing bath of a wafer wet processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention used to wet a wafer in the manufacture of a semiconductor device.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 습식 처리 장치의 습식 처리조(10)는 적어도 2종류의 액체를 선택적으로 공급할 수 있는 공급 노즐(20)을 포함한다. 상기 공급 노즐(20)은 상기 습식 처리조 내에 액체를 분사하는 공급 노즐 본체(22)와, 상기 공급 노즐 본체(22)를 통하여 상기 습식 처리조(10) 내부에 2종류 이상의 액체, 예를 들면 알콜을 함유하는 유기 용제 및 순수를 선택적으로 공급할 수 있도록 상기 공급 노즐 본체(22)에 연결된 적어도 2개의 유입구 즉 제1 유입구(24) 및 제2 유입구(26)를 포함한다. 상기 공급 노즐 본체(22)는 바람직하게는 단면이 대략 원형이고, 상기 습식 처리조의 개방측 단부에 따라 길게 연장된 관(pipe) 형상을 가지고 있다.Referring to FIG. 1, the
상기 제1 유입구(24)로는 유기 용제가 유입될 수 있으며, 이 때 상기 제2 유입구(26)는 폐쇄된다. 마찬가지로 상기 제1 유입구(24)가 폐쇄된 상태에서 상기 제2 유입구(26)로 순수가 유입될 수 있다.The organic solvent may be introduced into the
상기 공급 노즐 본체(22)에는 복수의 분사공(28)이 형성되어 있다.A plurality of
도 2는 도 1의 2 - 2'선 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 'of FIG. 1.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 공급 노즐 본체(22)에 형성된 복수의 분사공(28)은 상기 분사공(28)으로부터 분사되는 유체가 소정의 각을 유지하면서 분사되어 상기 습식 처리조(10) 내부에 골고루 접촉할 수 있도록 형성되어 있다. 바람직하게는, 상기 분사공(28)으로부터 분사되는 유체의 분사각(θ)은 2 ∼ 90°이다. 따라서, 상기 제1 또는 제2 유입구(24, 26)를 통하여 공급된 유기 용제 또는 순수는 상기 분사공(28)을 통하여 상기 습식 처리조(10) 내로 분사된다.As shown in FIG. 2, the plurality of
도 3은 상기 공급 노즐(20)의 배관 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 유입구(24, 26)에는 유체의 경로를 선택적으로 개폐할 수 있도록 상기 제1 유입구(24)에 설치된 제1 제어 밸브(34)와, 상기 제2 유입구(26)에 설치된 제2 제어 밸브(36)로 구성되고, 상기 제1 제어 밸브(34) 및 제2 제어 밸브(36)는 상기 제1 제어 밸브(34) 및 제2 제어 밸브(36)중 어느 하나가 개방되면 다른 나머지 하나가 폐쇄되도록 구성되어 있다. 상기 제1 및 제2 제어 밸브(34, 36)중 적어도 1개의 제어 밸브, 예를 들면 제2 제어 밸브(36)는 적어도 2종류의 유체를 선택적으로 공급할 수 있도록 적어도 2개의 분기 라인(42, 44)과, 상기 분기 라인(42, 44)으로의 유체의 유입을 온/오프할 수 있도록 상기 분기 라인(42, 44)에 각각 설치되어 있는 적어도 2개의 온/오프 밸브(46, 48)를 포함한다. 이에 따라, 서로 다른 성질의 유체, 예를 들면 비교적 고온의 순수와 비교적 저온의 순수를 상기 분기 라인(42, 44)을 통하여 상기 습식 처리조(10) 내부로 선택적으로 공급할 수 있다.3 is a view schematically showing a pipe state of the
다음에, 상기한 바와 같은 웨이퍼 습식 처리 장치에서 소정의 화학 물질로 이루어지는 처리액에 의하여 웨이퍼를 습식 처리하기 위한 웨이퍼 습식 처리 장치의 세정 방법을 설명한다.Next, the cleaning method of the wafer wet processing apparatus for wet-processing a wafer by the process liquid which consists of predetermined chemical substances in the above-mentioned wafer wet processing apparatus is demonstrated.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 습식 처리 장치의 세정 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.4 is a flowchart for explaining a cleaning method of the wafer wet processing apparatus according to the present invention.
먼저, 습식 처리조(10) 내에 소정의 화학 물질로 이루어지는 처리액을 공급한다(단계 100). 그 후, 상기 처리액을 사용하여 웨이퍼에 대하여 반도체 장치의 제조에 필요한 소정의 습식 처리를 소정 시간 동안 행한다(단계 200).First, the processing liquid which consists of a predetermined chemical substance is supplied into the wet processing tank 10 (step 100). Thereafter, a predetermined wet process necessary for the manufacture of the semiconductor device is performed on the wafer using the processing liquid for a predetermined time (step 200).
그 후, 상기 사용된 처리액을 배수하고(단계 300), 상기 습식 처리조(10) 내부를 알콜을 함유하는 유기 용제, 바람직하게는 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)을 사용하여 1차 세척(단계 400)한다. 이를 위하여 상기 제2 제어 밸브(36)는 폐쇄되어 있고 상기 제1 제어 밸브(34)는 개방되어 있는 상태에서 상기 제1 유입구(24)로부터 상기 공급 노즐 본체(22)를 통하여 상기 습식 처리조(10) 내에 유기 용제를 분사 공급하여 유기 용제가 상기 습식 처리조(10)의 내부 표면에 골고루 닿도록 한다.Thereafter, the used treatment liquid is drained (step 300), and the inside of the
이어서, 상기 습식 처리조(10) 내부를 순수를 사용하여 2차 세척한다(단계 500). 이를 위하여, 먼저 상기 제1 제어 밸브(34) 및 온/오프 밸브(48)는 폐쇄되어 있고, 상기 제2 제어 밸브(36) 및 온/오프 밸브(46)는 개방되어 있는 상태에서, 상기 제2 유입구(26) 측의 분기 라인(42)으로부터 공급되는 약 40 ∼ 70℃의 비교적 고온의 순수를 상기 공급 노즐 본체(22)를 통하여 상기 습식 처리조(10) 내부로 분사 공급함으로써 상기 습식 처리조(10) 내부를 세척한다. 그 후, 다시 상기 제1 제어 밸브(34) 및 온/오프 밸브(46)는 폐쇄되어 있고, 상기 제2 제어 밸브(36) 및 온/오프 밸브(48)는 개방되어 있는 상태에서, 상기 제2 유입구(26) 측의 분기 라인(44)으로부터 공급되는 상온의 순수를 상기 공급 노즐 본체(22)를 통하여 상기 습식 처리조(10) 내부로 분사 공급함으로써 상기 습식 처리조(10) 내부를 세척한다.Subsequently, the inside of the
그 후, 상기 습식 처리조(10) 내에 새로운 처리액을 공급하는 단계(단계 100)로 복귀하여 그 이후의 단계를 필요한 횟수 만큼 반복한다.Thereafter, the process returns to the step (step 100) of supplying a new treatment liquid into the
상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 반도체 장치의 제조를 위한 습식 처리시에 습식 처리조 내에 잔류하는 유기 성분의 오염물을 알콜을 함유하는 유기 용제를 사용하여 세척하고, 다시 고온의 순수, 상온의 순수를 차례로 사용하여 세척하므로, 습식 처리조 내에 잔류하는 각종 오염물을 안전하고도 효과적인 방법으로 제거할 수 있고, 따라서 오염물에 의한 영향을 받지 않고 반도체 장치를 제조할 수 있다.As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, the contaminants of the organic components remaining in the wet treatment tank during the wet treatment for the manufacture of the semiconductor device are washed using an organic solvent containing alcohol, and then purified by high temperature pure water. Since the pure water at room temperature is washed one after another, various contaminants remaining in the wet treatment tank can be removed in a safe and effective manner, and thus the semiconductor device can be manufactured without being affected by the contaminants.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Do.
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