KR100269291B1 - 웨이퍼세정방법 - Google Patents

Abstract

졸-겔(Sol-Gel) 코팅 방식으로 강유전체막을 형성하는 경우 웨이퍼의 앞면 및 뒷면 에지부에 코팅된 강유전체를 함유하는 용액을 제거하는 방법에 대해 개시하고 있다. 본 발명에 의한 웨이퍼 세정 방법은, 유전체막으로써 형성하고자 하는 막의 성분을 함유하는 용액을 웨이퍼에 코팅하는 단계와, 강유전체를 함유하는 용액이 코팅된 웨이퍼의 앞면 에지 부분은 순수로, 웨이퍼 뒷면은 이소프로필 알콜로 세정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 의하면, 웨이퍼 앞면의 에지부 및 웨이퍼 뒷면에 코팅된 PZT 용액을 완전히 제거할 수 있다.

Description

웨이퍼 세정 방법{Method for rinsing wafer}

본 발명은 웨이퍼 세정 방법에 관한 것으로, 특히 졸-겔(Sol-Gel) 코팅 방식으로 강유전체막을 형성하는 경우 웨이퍼의 앞면 및 뒷면 에지부에 코팅된 강유전체를 함유하는 용액을 제거하는 방법에 관한 것이다.

반도체 메모리장치가 고집적화되어 감에 따라 셀 면적도 감소하고 있다. 이러한 셀 면적의 감소에 따른 셀 커패시턴스의 감소는 메모리 셀의 독출 능력을 저하시키고 소프트 에러(soft error)율을 증가시킬 뿐만 아니라, 저전압에서의 소자동작을 어렵게 하여 소자 동작 시 전력소모를 과다하게 한다. 따라서, 메모리 셀의 동작특성을 저하시키지 않을 정도의 충분한 셀 커패시턴스의 확보가 요구된다.

제한된 셀 면적에서 메모리 셀의 커패시턴스를 증가시키기 위한 방법의 하나로, 유전율이 큰 페로브스카이트(Perovskite) 구조의 산화물로 이루어진 유전체(이하, 강유전체), 예를 들어 피.지.티(PbZrTiO₃, 이하 PZT) 또는 비.에스.티(BaSrTiO₃, 이하 BST) 계열의 강유전체를 사용하여 유전체막을 형성하는 방법이 제안되어 있다.

이와 같은 강유전체막은 통상 졸-겔 공정으로 형성되는데, 이 졸-겔 공정은 형성하고자하는 막의 성분, 예를 들어 PZT 성분을 함유하는 용액(이하, PZT 용액)을 스핀-코팅(Spin-Coating)하는 공정과, 이소프로필 알콜(Iso Prophyl Alchohol, 이하 IPA)을 이용하여 웨이퍼의 앞면 및 뒷면 에지(edge)부분을 린스(Rinse)하는 공정과, 열 공정을 통해 이 스핀 코팅된 층을 고체화시켜 PZT막을 형성하는 공정으로 이루어진다.

여기서, 웨이퍼의 앞면 및 뒷면 에지부를 린스하여 에지부에 코팅된 PZT 용액을 제거하는 이유는, 웨이퍼 앞면 및 뒷면 에지부에 형성되는 PZT 층이 이후의 공정에서 소자불량의 원인 및 파티클 발생의 원인이 되기 때문이다. 즉, 통상의 방법을 통해 PZT 용액을 코팅하게 되면 웨이퍼 앞면 전면에 걸쳐 PZT 용액이 코팅될 뿐만 아니라, 웨이퍼의 뒷면(Back side) 에지부에도 역시 PZT 코팅이 이루어지게 된다. 이때, 웨이퍼 앞면의 에지부는 후속공정에서 클램프에 의해 고정되는 등 기계적인 스트레스를 받게되고, 이에 의해 PZT 막에 충격이 가해져 PZT 막내에 크랙이 발생된다. 또한, 웨이퍼 뒷면 에지부에 형성된 PZT 막은, 파티클 소스가 되는데, 이는 후속되는 공정에서 웨이퍼의 뒷면이 척이나 플레이트에 상에 놓여진 상태에서 후속 공정이 진행되기 때문이다.

도 1은 종래의 세정 방법으로 세정된 웨이퍼의 앞면을 도시한 도면이다.

종래의 세정 방법에 따르면, PZT 용액을 코팅한 후, 웨이퍼의 앞면 및 뒷면 에지부를 IPA를 이용하여 린스함으로써 웨이퍼 앞면 및 뒷면 에지부에 코팅된 PZT 용액을 제거한다.

그러나, 이러한 종래의 세정 방법에 따르면 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1) 앞면 에지부의 PZT 용액이 완전히 제거되지 않으며, IPA 린스에 의해 특정 부분에서는 PZT 용액이 더 두껍게 되는 문제가 발생되었다.

언급된 잔류 PZT 용액은 이후의 600℃ 이상의 열처리공정에서 PZT 용매 수축으로 웨이퍼에 기계적인 스트레스를 가하고, 웨이퍼 에지부의 크랙(Crack, 3)을 유발한다. 뿐만 아니라, 이러한 크랙에 의해 웨이퍼 에지 부분에는 낙성 파티클이 발생하게 되고, 파티클 소스로 작용하여 웨이퍼의 오염 및 제조설비의 오염을 초래하게 된다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 졸-겔 방법을 이용한 강유전체 형성시 웨이퍼의 앞면 및 뒷면 에지부에 코팅된 막 형성용액을 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 세정 방법으로 세정된 웨이퍼의 앞면을 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세정 방법으로 세정된 웨이퍼의 앞면 및 뒷면을 도시한 도면들이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 웨이퍼 세정 방법은, 졸-겔(Sol-Gel) 방법으로 강유전체막을 형성하는데 있어서, 강유전체를 함유하는 용액이 코팅된 웨이퍼의 앞면 에지 부분은 순수로, 웨이퍼 뒷면은 이소프로필 알콜로 세정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세정 방법으로 세정된 웨이퍼의 앞면 및 뒷면을 도시한 도면들이다.

도 2는 웨이퍼 앞면 에지부의 PZT 용액이 웨이퍼 끝으로부터 약 5∼8mm 정도 제거된 모양을 나타내며, 도 3은 웨이퍼 뒷면에 코팅되어 있는 PZT 용액이 완전히 제거된 모양을 나타낸다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸-겔 방법을 이용한 PZT 막 형성방법과 웨이퍼 세정 방법을 설명하면, 먼저, 하부 전극, 예컨대 백금 전극이 형성되어 있는 웨이퍼(11) 전면에, 유전체막으로서 형성하고자 하는 막의 성분을 함유하는 용액, 예를 들면 PZT 용액을 스핀 코우터를 이용하여 웨이퍼 앞면에 코팅한다. 이때 스핀 코우터의 고속 회전으로 인해 웨이퍼 뒷면 에지부에도 PZT 용액이 코팅된다.

여기서, 코팅되는 웨이퍼 뒷면 에지부 면적은 스핀-코우터의 속도나 반복 코팅 횟수 등에 의해 차이가 있을 수 있으나, 보통의 경우 웨이퍼 끝으로부터 약 1cm 이내에 코팅된다.

이와 같은 스핀 코팅 공정이 완료된 후, 웨이퍼 앞면 에지부와 웨이퍼 뒷면 에지부에 코팅된 PZT 용액을 제거하기 위한 린스 공정을 실시하는데, 종래와 달리 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 웨이퍼 앞면의 에지부는 순수(Deionized Water)로 린스하고, 웨이퍼 뒷면 에지부는 이소프로필 알콜(Iso Prophyl Alchohol)로 린스한다.

이때, 후속 공정에서 클램프 등에 의해 손상될 수 있는 웨이퍼 앞면 영역(A) 예를 들면, 웨이퍼 끝으로부터 5∼8mm 내에 코팅된 PZT 용액을 제거하는 것이 바람직하며, 웨이퍼 뒷면 에지부에 코팅되어 있는 PZT 용액은 모두 제거하는 것이 바람직하다.

이와 같이 웨이퍼 앞면 에지부는 순수로 린스하고, 뒷면은 IPA로 린스함에 의해 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼 앞면 및 뒷면 에지부에 코팅된 PZT 용액을 완전히 제거할 수 있다.

한편, 웨이퍼 뒷면의 PZT 용액이 IPA로 쉽게 제거되는데 반해, 웨이퍼 앞면의 PZT 용액이 IPA로 완전히 제거되지 않는 것에 대해 현재 그 정확한 원인은 밝혀지지 않고 있으나, 웨이퍼 앞면과 뒷면에 형성되어 있는 하부 막 질의 차이에 의한 것으로 추측된다. 즉, 웨이퍼 앞면에는 백금전극이 형성되어 있는 상태이고, 웨이퍼 뒷면에는 산화막 (자연 산화막)이 형성되어 있는 상태에서, 이들 상에 코팅된 PZT 용액은 그 점성(Viscosity)이 달라지게 되고, 이에 의해 웨이퍼 뒷면에 코팅된 PZT 용액은 IPA에 의해 쉽게 제거되는 반면, 앞면에 코팅된 PZT 용액은 완전히 제거되지 않는 것으로 추측된다.

이와 같이 웨이퍼의 앞면 및 뒷면 에지 부분을 린스한 다음, 어닐링 공정을 통해 이 스핀 코팅된 층을 고체화시켜 막을 형성한다. 따라서, 웨이퍼 앞면에는 약 5∼8mm에 해당되는 에지부를 제외한 영역에 PZT 막이 형성되고, 뒷면에는 PZT 막이 형성되지 않는다.

이상 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 웨이퍼 앞면 에지부에 코팅된 PZT 용액을 순수로 제거하고 뒷면 에지부에 코팅된 PZT 용액을 IPA로 완전히 제거할 수 있다. 따라서, 고온 열처리 공정 및 차후 공정 진행 시 이로 인한 파티클 원인을 제거할 수 있다.

Claims (1)

1. 유전체막으로써 형성하고자 하는 막의 성분을 함유하는 용액을 웨이퍼에 코팅하는 단계; 및

   강유전체를 함유하는 용액이 코팅된 웨이퍼의 앞면 에지 부분은 순수로, 웨이퍼 뒷면은 이소프로필 알콜로 세정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.

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