KR100322439B1 - 에칭 및 세척 방법과 에칭 및 세척 장치 - Google Patents

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Abstract

에칭/세척 장치가 제공되는데, 이것은 양호한 제어성을 가지고 장치 영역을 손상시키지 않으면서 반도체 웨이퍼에 존재하는 불필요한 물질(들)을 효과적으로 제거하는 것을 가능하게 한다. 상기 장치는 (a) 장치 영역과 상기 장치 영역 바깥쪽에 위치된 표면 주변 영역을 표면상에 구비하는 반도체 웨이퍼를 지탱(holding)하고 수평면 내에서 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 수단과; (b) 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 에칭 액체를 방출하기 위한 에지 노즐을 포함한다. 에지 노즐로부터 방출된 에칭/세척 액체는 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질을 효과적으로 제거한다. 에지 노즐로부터 방출된 에칭/세척 액체는 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 에칭 액체가 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선(tangent)에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는 것이 바람직하다. 웨이퍼의 이면 중심을 향해 에칭/세척 액체를 방출하기 위해 이면 노즐이 부가적으로 제공될 수 있다. 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출하여 장치 영역을 피복해서 에칭/세척 액체로부터 장치 영역을 보호하기 위해 표면 노즐이 부가적으로 제공될 수 있다.

Description

에칭 및 세척 방법과 에칭 및 세척 장치{ETCHING AND CLEANING METHODS AND ETCHING AND CLEANING APPARATUSES USED THEREFOR}
발명의 분야
발명의 배경
본 발명은 반도체 장치 제조에 사용되는 에칭과 세척 방법 및 에칭과 세척 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼로부터 불필요한 또는 원하지 않는 물질을 제거하는 에칭과 세척 방법 및 상기 에칭 또는 세척 방법을 수행하기 위해 사용되는 에칭과 세척 장치에 관한 것이다.
종래 기술의 설명
반도체 웨이퍼 상에 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서, 웨이퍼로부터 불필요한 또는 원하지 않는 물질을 제거하기 위해 여러 에칭 방법이 일반적으로 사용되고 있으며 웨이퍼 또는 장치에 부착된 오염 물질을 세척하기 위해 여러 세척 방법이 사용되고 있다. 이러한 경우, 웨이퍼의 표면 주변 영역(surface peripheralarea), 웨이퍼의 이면 주변 영역(back peripheral area), 또는 웨이퍼의 단면(end face) 상에 존재하는 불필요한 또는 원하지 않는 물질을 제거할 필요가 있다.
여기서, "단면(end face)"은 웨이퍼의 표면과 이면 사이에 위치되며 이들에 거의 수직한 웨이퍼의 단면을 의미한다. "표면 주변 영역(surface peripheral area)"은 장치 영역과 단면 사이의 웨이퍼 표면의 영역을 의미한다. 상기 장치 영역은 희망하는 반도체 장치가 형성되는 웨이퍼의 표면의 영역이다. "이면 주변 영역(back peripheral area)"은 제거될 희망하지 않는 또는 불필요한 물질이 존재하는 웨이퍼 이면의 영역을 의미한다.
최근, 배선 또는 층간 재료로서 알루미늄(Al) 대신 구리(Cu)가 사용되고 있는데, 그 이유는 Cu가 Al보다 전도성이 높기 때문이다. 이 경우, 구리 배선 라인은 이산화 규소(SiO2)막의 홈(trenches)에 통상적으로 형성되는데, 이것은 일반적으로 SiO2막 내에 홈을 형성하는 단계와, 전기 도금(electroplating)에 의해 상기 홈을 피복하도록 SiO2막 상에 Cu막을 형성하는 단계, 및 화학 기계 연마법(Chemical Mechanical Polishing; CMP)에 의해 상기 Cu막을 선택적으로 제거하여 상기 홈 내의 Cu막은 남겨두는 단계에 의해 실현된다. 이 방법은 "다마신 공법(damascene process)"으로 칭해진다.
다음에, Cu 배선 라인을 위한 다마신 공법이 상세히 설명될 것이다.
첫째, 공지의 방법을 통해 소정의 배선 라인에 대한 패턴을 갖도록 SiO2막내에 홈이 형성되는데, 여기서 SiO2막은 단결정 실리콘(Si) 웨이퍼 또는 기판 상에 형성된다. 둘째, 스퍼터링(sputtering)에 의해 상기 홈을 피복하도록 탄탈륨(Ta) 및 질화 탄탈륨(TaN)과 같은 금속으로 이루어지는 배리어 금속막(barrier metal film)이 상기 SiO2막 상에 형성된다. 상기 배리어 금속막은 Cu 원자가 SiO2막으로 확산하는 것을 방지한다. 셋째, 스퍼터링에 의해 상기 배리어 금속막 상에 시드 Cu막(seed Cu film)이 형성된다. 넷째, 전기 도금에 의해 상기 시드 Cu막 상에 배선 Cu막이 형성된다.
전기 도금에 의해 배선 Cu막을 형성하는 상기 넷째 단계에서, 링 형태의 차단 부재가 장치 영역을 둘러싸도록 웨이퍼의 표면상에 배치되며, 그 다음 적절한 도금 액체 또는 용액이 상기 부재의 안쪽으로 제공된다. 이때, 도금 액체가 상기 부재 밖으로 누출될 가능성이 존재한다. 만약 액체가 누출되면, 배선 Cu막은 장치 영역뿐만 아니라 웨이퍼의 표면 주변 영역에서도 형성된다. 이렇게 표면 주변 영역에 형성된 배선 Cu막은 불필요하며 따라서 제거되어야 한다. SiO2막에 대한 도금된 Cu막의 약한 접착력으로 인해, 불필요한 Cu막은 스트레스로 인해 후속 단계에서 SiO2막으로부터 떨어지기 쉬운데 그 결과 반도체 장치의 공정 라인을 오염시키게 된다. 결과적으로, 불필요한 Cu막은 제거되어야만 한다.
또한, CMP 공정이 완료된 이후, Si 웨이퍼는 연마된 Cu막으로부터 생성된 Cu 오염원에 의해 오염된다. Cu 오염원은 후속하는 열처리에 의해 SiO2막과 Si 웨이퍼로 확산하게 되고, 그 결과 장치 영역에 형성되는 반도체 장치의 성능에 악영향을 주게 된다. Cu 오염원이 웨이퍼의 표면 및 이면 주변 영역과 웨이퍼의 단면에 부착되기 때문에, Cu 오염원을 이들로부터 제거하는 것은 쉽지 않다. 따라서, Cu 오염원은 세척에 의해 제거되어야만 한다.
Si 웨이퍼의 직경이 8인치인 경우, 장치 영역의 에지와 웨이퍼의 단면 사이의 거리는 통상적으로, 예를 들면, 약 5㎜로 설정된다. 장치 영역을 확장시키기 위해서, 웨이퍼 상에서 SiO2막(여기에 Cu 배선 라인이 형성된다)은 SiO2막의 에지와 단면 사이의 거리가 1.5 내지 2.0㎜로 감소될 때까지 확장되는 것이 바람직하다. 그러나, 이 경우, 전체 SiO2막을 피복하기 위해 시드 Cu막이 스퍼터링에 의해 전체 웨이퍼 상의 배리어 금속막 상으로 침착되는 경우, 장치 영역뿐만 아니라 웨이퍼의 표면 및 이면 주변 영역과 웨이퍼의 단면도 피복하게 된다. 따라서, 만약 링 형태의 차단 부재의 내부로 제공되는 도금 액체 또는 용액이 누출되는 경우, 배선 Cu막은 장치 영역의 시드 막뿐만 아니라 웨이퍼의 표면 및 이면 영역과 웨이퍼 단면의 시드 막 상에도 형성될 것이다.
배선 Cu막이 시드 Cu막 상에 형성되기 때문에, 분리되거나 벗겨지지는 않는다. 그러나, 웨이퍼 단면 상에 존재하는 배선 Cu막은 반도체 장치 제조 시스템에서 이송 단계동안 웨이퍼 캐리어 및/또는 로봇 팔에 부착될 것이다. 그러므로, 이송 시스템을 오염시키게 된다. 이것은 웨이퍼의 표면 및 이면 주변 영역과 웨이퍼 단면에 존재하는 배선 Cu막이 웨이퍼가 다음 단계로 이송되기 이전에 제거되어야 함을 의미한다.
또한, 상기 상술된 배선 Cu막의 제거는 엄격한 제어를 필요로 한다. 이것은 SiO2막의 에지와 단면 사이의 거리가 1.5 내지 2㎜ 정도로 짧기 때문이다. CMP 공정동안 생성되는 상기 상술된 Cu 오염원의 세척도 엄격한 제어를 필요로 한다.
상기 상술된 불필요한 또는 원하지 않는 오염원을 제거하기 위해서, 여러 가지 에칭 및 세척 방법이 개발되고 개시되었는데, 그 중 두 예가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술의 세척/에칭 방법에 있어서, 에칭 방지 특성(etch-resistant property)을 갖는 보호막(112)은 반도체 웨이퍼(110)의 표면(110A) 상에 선택적으로 형성되어 웨이퍼(110) 상에 형성된 전체 장치 영역을 피복하게 된다. 그 다음, 상기 보호막(112)을 갖는 웨이퍼(110)를 적절한 용기(113) 내에 담겨진 에칭 용액(114) 속에 집어넣어, 웨이퍼(110)의 노출된 영역을 선택적으로 에칭하게 된다. 따라서, 노출된 영역은 세척된다. 그 다음, 상기 막(112)이 웨이퍼(110)로부터 제거된다.
에칭 용액(114)으로서는, 예를 들면, 불화수소(hydrogen fluoride; HF), 과산화수소(hydrogen peroxide; H2O2), 및 물(H2O)의 혼합물이 사용될 수 있는데, 이것은 종종 "불소-과산화수소 혼합물(Fluoric-Peroxide Mixture; FPM)로 언급된다.
도 2에 도시된 종래 기술의 세척/에칭 방법에 있어서, 반도체 웨이퍼(110)는 윗면을 아래로 향한 상태에서 적절한 회전 수단에 의해 수평면 내에서 회전된다.이 상태에서, 에칭 용액(114)(예를 들면, FPM)이 웨이퍼(110)의 이면(110B)의 중심을 향해 위에서 아래로 제공된다. 이와 동시에, 보호 가스(115)(예를 들면, 질소 가스(N2))가 웨이퍼(110)의 표면(110A)의 중심을 향해 아래에서 위로 제공된다.
이렇게 웨이퍼(110)의 이면(110B)에 제공된 상기 에칭 용액(114)은 이면(110B)을 따라 웨이퍼(110)의 단면(110C)을 향해 밖으로 이동되고, 그 다음 수직의 단면(110C)을 따라 흘러, 상기 단면(110C)에서 떨어진다. 상기 용액(114)의 일부는 상기 표면(110A)의 주변 영역에 도달하여, 그곳에서 떨어진다.
이렇게 상기 표면(110A)에 제공된 보호 가스(115)는 장치 영역이 에칭 용액(114)과 접촉하는 것을 방지한다. 상기 용액(114)은 상기 이면(110B)과, 상기 단면(110C) 및 상기 표면(110A)의 주변을 선택적으로 에칭하고, 그 결과 이들을 세척하게 된다.
도 1에 도시된 종래 기술의 세척/에칭 방법에 있어서, 보호막(112)이 웨이퍼(110)의 표면(110A)의 주변에 형성되지 않도록 하기 위해서는 약간의 고안이 필요하다는 단점이 있다. 또한, 장치 영역 내에 형성된 배선 라인과 반도체 장치는 상기 표면(110A) 상에 형성된 보호막(112)의 제거에 의해 손상을 받지 않아야 함은 물론이다. 그러나, 이것을 실현하는 것은 쉽지 않다. 만약 보호막(112)이 레지스트 재료로 이루어졌다면, 필요한 공정 단계의 수는 증가된다.
도 2에 도시된 종래 기술의 세척/에칭 방법에 있어서, 웨이퍼(110)의 이면(110B)을 향한 에칭 용액(114)의 흐름은 웨이퍼(110)의 회전 속도와표면(110A)을 향한 보호 가스(115)의 유속에 의해 제어된다. 따라서, 제어성은 낮다.
또한, 용액(114)과 가스(115)의 접촉 또는 충돌에 의해 정의되며 웨이퍼(110)의 에지를 따라 연장하는 유동 용액(114)의 원형 에지는 물결치거나 또는 일렁이게 된다. 결과적으로, 용액(114)이 일부 장치 영역에 도달하게 되어 이들을 에칭할 수도 있다. 다르게는, 용액(114)이 표면(110A)의 주변의 일부와 접촉하지 않게 되어, 원하지 않는 물질을 남기게 된다.
결과적으로, 도 2에 도시된 종래 기술의 세척/에칭 방법은 웨이퍼의 단면과 장치 영역의 에지 사이의 거리가 1.5 내지 2.0㎜로 짧은 경우에는 적용될 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 장치 영역을 손상시키지 않으면서 반도체 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 에칭 방법 및 에칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양호한 제어성을 가지고 반도체 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질을 효과적으로 제거할 수 있는 에칭 방법 및 에칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 단면과 장치 영역의 에지 사이의 거리가 약 1.5 내지 2.0㎜로 짧은 경우에도 반도체 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질을 효과적으로 제거하는 에칭 방법 및 에칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 장치 영역을 손상시키지 않으면서 반도체 웨이퍼상에 존재하는 불필요한 물질을 효과적으로 세척할 수 있는 세척 방법 및 세척 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양호한 제어성을 가지고 반도체 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질을 효과적으로 세척할 수 있는 세척 방법 및 세척 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 단면과 장치 영역의 에지 사이의 거리가 약 1.5 내지 2.0㎜로 짧은 경우에도 반도체 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질을 효과적으로 세척하는 세척 방법 및 세척 장치를 제공하는 것이다.
하기의 설명을 통해 상기 목적 및 구체적으로 언급되지 않은 다른 목적을 당업자는 명확하게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 제 1의 양상에 따르면, 에칭 장치가 제공되는데, 상기 장치는,
(a) 장치 영역과 상기 장치 영역 바깥쪽에 위치된 표면 주변 영역을 표면상에 구비하는 반도체 웨이퍼를 지탱(holding)하고 수평면 내에서 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 수단과;
(b) 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 에칭 액체를 방출하기 위한 에지 노즐을 포함한다.
상기 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체는 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질을 선택적으로 에칭한다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 에칭 장치에 있어서, 상기 에지 노즐은 상기 웨이퍼가 수평면 내에서 회전하고 있는 동안 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 에칭액체를 방출한다. 따라서, 표면 주변 영역으로 방출된 에칭 액체는 웨이퍼의 회전에 의한 원심력으로 인해 내부로 이동하지 못한다. 결과적으로, 웨이퍼의 표면 주변 영역 내에 존재하는 불필요한 물질은 웨이퍼의 장치 영역을 손상시키지 않으면서 효과적으로 제거된다.
또한, 에칭 액체의 방출은 웨이퍼의 회전 속도와 액체의 유속에 의해 제어되며, 따라서 에칭 동작은 양호한 제어하에서 수행될 수 있다. 이것은 웨이퍼의 단면과 장치 영역의 에지 사이의 거리가 약 1.5 내지 2.0㎜로 짧은 경우에도, 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질이 효과적으로 제거될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 에칭 장치의 양호한 실시예에 있어서, 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체는 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 에칭 액체가 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선(tangent)에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 에칭 장치의 다른 양호한 실시예에서는, 이면 노즐(back nozzle)이 부가적으로 제공된다. 이면 노즐은 웨이퍼의 이면 중심을 향해 에칭 액체를 방출한다. 이면 노즐로부터 방출된 에칭 액체는 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭한다. 본 실시예에서는, 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질뿐만 아니라 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질도 동시에 제거될 수 있다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 에칭 장치의 또 다른 양호한 실시예에서는, 표면 노즐(surface nozzle)이 부가적으로 제공된다. 표면 노즐은 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출한다. 표면 노즐로부터 방출된 보호 액체는 웨이퍼의 장치 영역을 피복하여 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체로부터 장치 영역을 보호한다. 본 실시예에서는, 에칭 액체의 일부가 표면 주변 영역으로부터 장치 영역으로 들어오더라도 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체로 인해 장치 영역이 손상되는 것을 방지할 수 있다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 에칭 장치의 또 다른 양호한 실시예에서는, 이면 노즐과 표면 노즐이 부가적으로 제공된다. 이면 노즐은 웨이퍼의 이면 중심을 향해 에칭 액체를 방출한다. 이면 노즐로부터 방출된 에칭 액체는 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭한다. 표면 노즐은 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출한다. 표면 노즐로부터 방출된 보호 액체는 웨이퍼의 장치 영역을 피복하여 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체로부터 장치 영역을 보호한다.
본 발명의 제 1의 양상에 따른 에칭 장치의 또 다른 양호한 실시예에서는, 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체가 빔 형태이다. 본 실시예에서는, 제어성이 더 향상된다는 부가적인 이점을 갖는다.
회전 수단은 반도체 웨이퍼를 유지하고 수평면 내에서 반도체 웨이퍼를 회전시킬 수만 있다면 어떠한 형태이든지 상관없다. 그러나, 회전 수단은 하기의 형태 중 한 형태를 갖는 것이 바람직하다.
회전 수단이 롤러-처킹형(roller-chucking type)인 경우로서, 회전 수단이 웨이퍼의 단면을 따라 배치된 롤러를 포함한다. 상기 롤러는 웨이퍼의 단면과 접촉하여 웨이퍼를 지탱하고 동시에 회전된다.
회전 수단이 핀-처킹형(pin-chucking type)인 경우로서, 회전 수단이 지지 부재에 의해 지지되며 웨이퍼의 단면을 따라 배치된 핀을 포함한다. 상기 핀은 웨이퍼의 단면과 접촉하여 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전된다.
회전 수단이 핀-처킹형인 경우로서, 회전 수단이 지지 부재에 의해 지지되는 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀을 포함한다. 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀이 웨이퍼의 단면을 따라 교대로 배치된다. 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀은 웨이퍼의 단면과 교대로 접촉하여 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전된다.
회전 수단이 핀-처킹형인 경우로서, 회전 수단이 지지 부재에 의해 지지되는 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀을 포함한다. 제 1의 다수의 핀은 웨이퍼의 단면을 따라 배치된다. 제 2의 다수의 핀은 웨이퍼의 단면을 따라 배치된다. 제 1의 다수의 핀은 한 주기동안 웨이퍼의 단면과 접촉하여 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전된다. 제 2의 다수의 핀은 다른 주기동안 웨이퍼의 단면과 접촉하여 웨이퍼를 지탱하고 동시에 회전된다.
본 발명의 제 2의 양상에 따르면, 세척 장치가 제공되는데, 상기 세척 장치는,
(a) 장치 영역과 상기 장치 영역 바깥쪽에 위치된 표면 주변 영역을 표면상에 구비하는 반도체 웨이퍼를 지탱하고 수평면 내에서 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 수단과;
(b) 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 세척 액체를 방출하기 위한 에지노즐을 포함한다.
상기 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체는 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질을 선택적으로 제거한다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 세척 장치에 있어서, 상기 에지 노즐은 상기 웨이퍼가 수평면 내에서 회전하고 있는 동안 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 세척 액체를 방출한다. 따라서, 표면 주변 영역으로 방출된 세척 액체는 웨이퍼의 회전에 의한 원심력으로 인해 내부로 이동하지 못한다. 결과적으로, 웨이퍼의 표면 주변 영역 내에 존재하는 불필요한 물질은 웨이퍼의 장치 영역을 손상시키지 않으면서 효과적으로 제거된다.
또한, 세척 액체의 방출은 웨이퍼의 회전 속도와 액체의 유속에 의해 제어되며, 따라서 세척 동작은 양호한 제어하에서 수행될 수 있다. 이것은 웨이퍼의 단면과 장치 영역의 에지 사이의 거리가 약 1.5 내지 2.0㎜로 짧은 경우에도, 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질이 효과적으로 제거될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 세척 장치의 양호한 실시예에 있어서, 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체는 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 세척 액체가 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 세척 장치의 다른 양호한 실시예에서는, 이면 노즐이 부가적으로 제공된다. 이면 노즐은 웨이퍼의 이면 중심을 향해 세척 액체를 방출한다. 이면 노즐로부터 방출된 세척 액체는 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 제거한다. 본 실시예에서는, 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질뿐만 아니라 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질도 동시에 제거될 수 있다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 세척 장치의 또 다른 양호한 실시예에서는, 표면 노즐이 부가적으로 제공된다. 표면 노즐은 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출한다. 표면 노즐로부터 방출된 보호 액체는 웨이퍼의 장치 영역을 피복하여 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체로부터 장치 영역을 보호한다. 본 실시예에서는, 세척 액체의 일부가 표면 주변 영역으로부터 장치 영역으로 들어오더라도 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체로 인해 장치 영역이 손상되는 것을 방지할 수 있다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 세척 장치의 또 다른 양호한 실시예에서는, 이면 노즐과 표면 노즐이 부가적으로 제공된다. 이면 노즐은 웨이퍼의 이면 중심을 향해 세척 액체를 방출한다. 이면 노즐로부터 방출된 세척 액체는 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 제거한다. 표면 노즐은 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출한다. 표면 노즐로부터 방출된 보호 액체는 웨이퍼의 장치 영역을 피복하여 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체로부터 장치 영역을 보호한다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 세척 장치의 또 다른 양호한 실시예에서는, 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체가 빔 형태이다. 본 실시예에서는, 제어성이 더 향상된다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 2의 양상에 따른 세척 장치에 있어서도, 회전 수단은 반도체웨이퍼를 유지하고 수평면 내에서 반도체 웨이퍼를 회전시킬 수만 있다면 어떠한 형태이든지 상관없다. 그러나, 회전 수단은 상기 제 1의 양상에 따른 에칭 장치에 관해 설명된 부분에서 상술된 회전 수단의 형태 중 임의의 한 형태를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 3의 양상에 따르면, 에칭 방법이 제공되는데, 상기 방법은,
(a) 장치 영역과 상기 장치 영역 바깥쪽에 위치된 표면 주변 영역을 표면상에 구비하는 반도체 웨이퍼를 수평면 내에서 회전시키는 단계와;
(b) 에지 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 에칭 액체를 방출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3의 양상에 따른 에칭 방법에 있어서, 상기 제 1의 양상에 따른 에칭 장치에 관해 설명된 것과 동일한 이유로, 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질은 웨이퍼의 장치 영역을 손상시키지 않으면서 효과적으로 제거된다. 또한, 양호한 제어하에서 에칭 동작이 수행될 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 단면과 장치 영역의 에지 사이의 거리가 약 1.5 내지 2.0㎜로 짧은 경우에도, 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질이 효과적으로 제거될 수 있다.
본 발명의 제 3의 양상에 따른 에칭 방법의 양호한 실시예에 있어서, 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체는 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 에칭 액체가 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는다.
본 발명의 제 3의 양상에 따른 에칭 방법의 다른 양호한 실시예에서는, 에칭액체가 이면 노즐(back nozzle)에 의해 웨이퍼의 이면 중심을 향해 방출되어, 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭하게 된다. 본 실시예에서는, 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질뿐만 아니라 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질도 동시에 제거될 수 있다는 부가적인 이점이 있다.
본 발명의 제 3의 양상에 따른 에칭 방법의 또 다른 양호한 실시예에서는, 표면 노즐에 의해 보호 액체가 웨이퍼의 표면 중심을 향해 방출되어 웨이퍼의 장치 영역을 피복하게 되어, 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체로부터 장치 영역을 보호한다. 본 실시예에서는, 에칭 액체의 일부가 표면 주변 영역으로부터 장치 영역으로 들어오더라도 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체로 인해 장치 영역이 손상되는 것을 방지할 수 있다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 3의 양상에 따른 에칭 방법의 또 다른 양호한 실시예에서는, 에칭 액체가 이면 노즐에 의해 웨이퍼의 이면 중심을 향해 방출되어 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭하고, 표면 노즐에 의해 보호 액체가 웨이퍼의 표면 중심을 향해 방출되어 웨이퍼의 장치 영역을 피복하게 되어, 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체로부터 장치 영역을 보호한다.
본 발명의 제 3의 양상에 따른 에칭 방법의 또 다른 양호한 실시예에서는, 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체가 빔 형태이다. 본 실시예에서는, 제어성이 더 향상된다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 4의 양상에 따르면, 세척 방법이 제공되는데, 상기 세척 방법은,
(a) 장치 영역과 상기 장치 영역 바깥쪽에 위치된 표면 주변 영역을 표면상에 구비하는 반도체 웨이퍼를 수평면 내에서 회전시키는 단계와;
(b) 에지 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 세척 액체를 방출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4의 양상에 따른 세척 방법에 있어서, 상기 제 2의 양상에 따른 세척 장치에 관해 설명된 것과 동일한 이유로, 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질은 웨이퍼의 장치 영역을 손상시키지 않으면서 효과적으로 제거된다. 또한, 양호한 제어하에서 세척 동작이 수행될 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 단면과 장치 영역의 에지 사이의 거리가 약 1.5 내지 2.0㎜로 짧은 경우에도, 웨이퍼 상에 존재하는 불필요한 물질이 효과적으로 제거될 수 있다.
본 발명의 제 4의 양상에 따른 세척 방법의 양호한 실시예에 있어서, 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체는 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 세척 액체가 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는다.
본 발명의 제 4의 양상에 따른 세척 방법의 다른 양호한 실시예에서는, 세척 액체가 이면 노즐(back nozzle)에 의해 웨이퍼의 이면 중심을 향해 방출되어, 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 세척하게 된다. 본 실시예에서는, 웨이퍼의 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질뿐만 아니라 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질도 동시에 제거될 수 있다는 부가적인 이점이 있다.
본 발명의 제 4의 양상에 따른 세척 방법의 또 다른 양호한 실시예에서는,표면 노즐에 의해 보호 액체가 웨이퍼의 표면 중심을 향해 방출되어 웨이퍼의 장치 영역을 피복하게 되어, 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체로부터 장치 영역을 보호한다. 본 실시예에서는, 세척 액체의 일부가 표면 주변 영역으로부터 장치 영역으로 들어오더라도 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체로 인해 장치 영역이 손상되는 것을 방지할 수 있다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명의 제 4의 양상에 따른 세척 방법의 또 다른 양호한 실시예에서는, 세척 액체가 이면 노즐에 의해 웨이퍼의 이면 중심을 향해 방출되어 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 제거하고, 표면 노즐에 의해 보호 액체가 웨이퍼의 표면 중심을 향해 방출되어 웨이퍼의 장치 영역을 피복하게 되어, 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체로부터 장치 영역을 보호한다.
본 발명의 제 4의 양상에 따른 세척 방법의 또 다른 양호한 실시예에서는, 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체가 빔 형태이다. 본 실시예에서는, 제어성이 더 향상된다는 부가적인 이점을 갖는다.
본 발명을 쉽게 구현할 수 있도록, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 종래 기술의 반도체 웨이퍼 에칭/세척 방법을 도시하는 개략도.
도 2는 다른 종래 기술의 반도체 웨이퍼 에칭/세척 방법을 도시하는 개략도.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 에칭/세척 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 평면도.
도 4는 도 3의 제 1의 실시예에 따른 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 측면도.
도 5는 도 3의 제 1의 실시예에 따른 장치에서 사용되는 웨이퍼의 지탱 구조를 도시하는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 웨이퍼의 지탱 구조를 개략적으로 도시하는 측면도.
도 7은 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 에칭/세척 장치에서 사용되는 웨이퍼의 다른 지탱 구조를 도시하는 도면.
도 8은 도 7에 도시된 웨이퍼의 지탱 구조를 개략적으로 도시하는 측면도.
도 9는 본 발명의 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치에서 사용되는 웨이퍼의 또 다른 지탱 구조를 도시하는 도면.
도 10은 도 9에 도시된 웨이퍼의 지탱 구조를 개략적으로 도시하는 측면도.
도 11은 다마신 공법을 사용하여 Cu 배선 라인을 형성하는 단계를 도시하는 순서도로서, 본 발명의 제 1 내지 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치 중 한 장치를 사용하는 순서도.
도 12a 내지 도 12f는 Cu 배선 라인의 형성 단계를 도시하는 반도체 웨이퍼의 개략적인 부분 단면도로서, 본 발명의 제 4의 실시예에 따른 에칭 방법 및 세척 방법을 각각 포함하는 단면도.
도 13은 FPM의 Cu 및 SiO2사이의 에칭 선택도의 조성비 의존성을 도시하는 그래프.
도 14a 내지 도 14f는 Cu 배선 라인의 형성 단계를 도시하는 반도체 웨이퍼의 개략적인 부분 단면도로서, 본 발명의 제 5의 실시예에 따른 에칭 방법 및 세척 방법을 각각 포함하는 단면도.
도 15a 내지 도 15f는 Cu 배선 라인의 형성 단계를 도시하는 반도체 웨이퍼의 개략적인 부분 단면도로서, 본 발명의 제 6의 실시예에 따른 에칭 방법 및 세척 방법을 각각 포함하는 단면도.
도 16은 반도체 웨이퍼의 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 에칭 또는 세척 방법에서 사용되는 웨이퍼의 여러 영역을 도시하는 단면도.
도 17은 반도체 웨이퍼의 개략적인 단면도로서, 본 발명에 따른 에칭 또는 세척 방법에서 사용되는 에칭 또는 세척 액체와 보호 액체의 유동 상태를 도시하는 단면도.
♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠
10 : 웨이퍼
14 : 표면 노즐
16 : 이면 노즐
18 : 에지 노즐
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 하기에 상세히 설명될 것이다.
제 1의 실시예
제 1의 실시예에 따른 에칭/세척 장치는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은구성을 갖는다. 이 장치는 에칭 액체가 공급되는 경우에는 에칭 장치로서 세척 액체가 공급되는 경우에는 세척 장치로서 동작한다.
도 3 및 도 4에 도시된 에칭/세척 장치는 원형 단결정 Si 웨이퍼(10)의 표면(10A)의 표면 중심(P1)을 향해 보호 액체(LP)를 방출하기 위한 표면 노즐(14)과, 상기 웨이퍼(10)의 이면(10B)의 이면 중심(P2)을 향해 에칭 액체(LE) 또는 세척 액체(LC)를 방출하기 위한 이면 노즐(16), 및 상기 웨이퍼(10)의 에지를 향해 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)를 방출하기 위한 에지 노즐(18)을 포함한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(10)는 편평한 표면(10A)과, 편평한 이면(10B), 및 상기 표면(10A)과 상기 이면(10B) 사이의 웨이퍼(10)의 주변을 따라 연장하는 단면(end face; 10C)을 구비한다. 상기 웨이퍼(10)는 또한 표면(10A) 내에 장치 영역(10D)을 구비한다. 여러 반도체 장치와 소자 및 그들 배선 라인이 상기 장치 영역(10D) 내에 형성된다. 거의 원형 링 형상을 갖는 표면 주변 영역(10E)은 표면(10A) 상에 형성되어 장치 영역(10D)과 단면(10C) 사이의 단면(10C)을 따라 연장한다.
웨이퍼(10)의 이면(10B) 상에, 이면 주변 영역(10F)이 형성되는데, 여기에는 제거될 원하지 않는 또는 불필요한 물질이 존재한다. 표면 주변 영역(10E)과 유사하게, 이면 주변 영역(10F)은 거의 원형의 링 형태를 갖는다.
이들 노즐(14, 16, 및 18)의 웨이퍼(10)에 대한 위치와 각은 웨이퍼(10)의 크기 또는 직경에 따라 변한다. 예를 들면, 직경이 150㎜, 200㎜, 또는 300㎜인 웨이퍼에 대해서는, 하기와 같은 설정이 선호된다. 만약 이들 설정이 취해지면, 본 발명의 목적은 쉽게 달성될 수 있다.
도 3 및 도 4로 돌아가서, 웨이퍼(10)의 표면(10A)으로부터 표면 노즐(14)의 끝의 높이(H1)는 10 내지 100㎜ 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 웨이퍼(10)의 이면(10B)으로부터 이면 노즐(16)의 끝의 높이(H2)는 10 내지 100㎜ 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 표면(10A)으로부터 에지 노즐(18)의 끝의 높이(H3)는 5 내지 50㎜ 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, H1은 50㎜로 설정되고, H2는 50㎜로 설정되며, H3는 10㎜로 설정된다.
웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)으로부터 표면 노즐(14)의 끝의 거리(L1)는 70 내지 200㎜ 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)으로부터 이면 노즐(16)의 끝의 거리(L2)는 70 내지 200㎜ 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 에지 노즐(18)의 길이 방향 축이 웨이퍼(10)의 표면(10A)과 교차하는 지점(P3)으로부터 에지 노즐(18)의 끝의 거리(L3)는 1 내지 50㎜ 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 이들 범위 내에서, 본 발명의 목적은 쉽게 달성될 수 있다. 본 실시예에서, L1은 120㎜, L2는 120㎜, 그리고 L3는 10㎜로 설정된다.
표면(10A)으로부터 표면 노즐(14)의 각(θ1)은 15° 내지 60° 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 이면(10B)으로부터 이면 노즐(16)의 각(θ2)은 15° 내지 60° 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 표면(10A)으로부터 에지 노즐(18)의 각(θ3)은 10° 내지 50° 범위 내의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, θ1은 45°, θ2는 45°, 그리고 θ3는 35°로 설정된다.
에지 노즐(18)의 길이 방향 축이 웨이퍼(10)의 단면(10C)(즉, 에지)과 교차하는 지점(P3)에서 웨이퍼(10)의 접선에 대한 에지 노즐(18)의 각(θ4)은 0° 내지 90° 범위 내의 값으로 설정된다. 본 실시예에서, θ4는 45°로 설정된다. 상기 각(θ4)의 값은 노즐(18)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 Lc)가 표면 주변 영역(10E)으로부터 안쪽으로 흐르지 않게 하도록 결정된다.
보호 액체(LP)는 표면 노즐(14)로부터 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 방출된다. 웨이퍼(10)가 동작동안 수평면 내에서 특정 속도로 회전하고 있기 때문에, 보호 액체(LP)는 회전에 의한 원심력의 영향을 받게 된다. 따라서, 보호 액체(LP)는 중심(P1)의 근처로부터 표면(10A)을 따라 바깥쪽으로 이동하여, 전체 장치 영역(10D)을 피복하고 에지 노즐(18)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)로부터 장치 영역(10D)을 보호하게 된다. 상기 보호 액체(LP)의 유동 상태는 도 17에 도시된다.
에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 에지 노즐(18)로부터 웨이퍼(10)의 표면 주변 영역(10E) 또는 에지를 향해 방출된다. 따라서, 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 웨이퍼의 표면 주변 영역(10E)과 선택적으로 접촉하게 된다. 방출 방향과 회전에 의한 원심력으로 인해, 도 17에 도시된 바와 같이, 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 장치 영역(10D)으로 들어가지 않으며 단면(10C)을 따라 떨어진다. 또한, 표면 노즐(14)로부터 방출된 보호 액체(LP)가 전체 장치 영역(14D)을 피복하고 있기 때문에, 상기 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)로부터 장치 영역(14D)의 분리는 확실하게 된다.
에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 이면 노즐(16)로부터 방출되고, 또한 이것은 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)을 향하게 된다. 따라서, 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 전체 이면(10B)과 접촉할 수 있게 된다. 웨이퍼(10)의 회전에 의한 원심력으로 인해, 도 17에 도시된 바와 같이, 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 이면(10B)을 따라 중심(P2)으로부터 바깥쪽으로 이동하여 단면(10C) 근처에서 떨어진다.
상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 표면 노즐(14)로부터 방출된 보호 액체(LP)는 원심력으로 인해 표면 중심(P1)으로부터 웨이퍼(10)의 에지를 향해 자동적으로 이동한다. 따라서, 보호 액체(LP)의 방출 상태는 장치 영역(10D)을 피복 또는 보호하는 소정의 기능을 제공하기만 하면 임의적으로 변경될 수 있다. 예를 들면, 보호 액체(LP)는 빔을 형성하도록 방출될 수도 있으며, 또는 적절한 섹션 또는 팬(fan)을 형성하도록 방출될 수도 있으며, 또는 뿌려질 수도 있다. 이것은 이면 노즐(16)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)에도 적용될 수 있다.
에지 노즐(18)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)의 방출 상태는 만족할 만한 제어성을 가지면서 웨이퍼(10)의 단면(10C) 및 표면 주변 영역(10E)과 접촉될 필요가 있으며, 이것은 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)가 장치 영역(10D)과 접촉하지 않으면서 수행되어야만 한다. 이러한 관점에서, 예를 들면, 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 0.5 내지 2.0㎜의 직경을 갖는 좁은 빔을 형성하도록 방출될 것이다. 다르게는, 웨이퍼(10)의 에지를 따라 연장하는 적절한 섹션 또는 팬을 형성하도록 방출될 수도 있고, 또는 표면 주변 영역(10E)의 일부를 향해 선택적으로 뿌려질 수도 있다.
제 1의 실시예에 따른 에칭/세척 장치는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 웨이퍼-회전 기구(wafer-rotation mechanism)를 포함한다. 롤러-처킹형인 이 기구는 대응하는 회전 샤프트(rotational shaft; 24)에 연결된 네 개의 롤러(22)를 포함한다. 상기 롤러(22)는 동일한 수평면 내에서 웨이퍼(10)의 주변을 따라 동일한 간격으로 배치된다. 웨이퍼(10)가 지탱될 때, 상기 웨이퍼(10)는 수평면 내에 위치될 네 개의 롤러(22)의 리세스(recesses; 26)와 맞물린다. 이들 롤러(22)의 동시적인 회전에 의해, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)는 특정 속도로 수평면 내에서 회전된다.
롤러(22)의 개수가 본 실시예에서는 네 개이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 세 개 내지 여덟 개 범위의 개수로 설정되는 것이 바람직하다.
도 5 및 도 6의 웨이퍼-지탱 기구에 있어서, 각각의 롤러(22)는 동작동안 동일한 위치에서 웨이퍼(10)의 단면(10C)과 항상 접촉하는 것은 아니다. 따라서, 이 기구는, 전체 단면(10C)이 에칭 또는 세척 작용을 받을 필요가 있는 하기에 설명될 본 발명에 따른 웨이퍼(10)의 에칭 또는 세척 방법에서 양호하다. 또한, 샤프트(24) 및 롤러(22)의 위치가 동작동안 고정되기 때문에, 이면 노즐(16)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)가 샤프트(24)에 의해 차단 또는 방해될 가능성은 없다. 이것은 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)가 웨이퍼(10)의 이면(10B)과 효과적으로 접촉한다는 부가적인 이점을 제공한다.
에지 노즐(18)의 수가 본 실시예에서 하나이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 노즐(18)의 개수는 필요에 따라 두 개 이상이 될 수도 있다.
도 3 내지 도 6에 따른 에칭/세척 장치에 있어서, 도 5 및 도 6의 웨이퍼-지탱 기구는 웨이퍼(10)를 수평면 내에 지탱하고 웨이퍼(10)를 특정 회전 속도로 회전시키기 위해 제공된다. 또한, 표면 노즐(14)은 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 보호 액체(LP)를 방출하기 위해 제공되고, 이면 노즐(16)은 웨이퍼(10)의 이면중심(P2)을 향해 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)를 방출하기 위해 제공되며, 에지 노즐(18)은 웨이퍼(10)의 에지를 향해 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)를 방출하기 위해 제공된다.
또한, 에지 노즐(18)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 회전하는 웨이퍼(10)의 표면 주변 영역(10E)과 접촉하도록 제어되고, 동시에 이면 노즐(16)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)는 상기 웨이퍼(10)의 이면(10B)과 전체 또는 부분적으로 접촉하도록 제어된다. 표면 노즐(14)로부터 방출된 보호 액체(LP)는 웨이퍼(10)의 장치 영역(10D)을 에지 노즐(18)로부터 방출된 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)로부터 보호하기 위해 웨이퍼(10)의 장치 영역(10D) 전체를 피복하도록 제어된다.
따라서, 웨이퍼(10)의 표면 주변 영역(10E), 단면(10C), 및 이면(10B)은, 웨이퍼(10)의 장치 영역(10D) 내의 배선 라인과 반도체 장치 또는 소자에 어떠한 손상도 주지 않으면서, 효과적으로 에칭 또는 세척되어 웨이퍼(10)에 존재하는 원하지 않는 또는 불필요한 물질 또는 오염 물질을 제거할 수 있다.
부가적으로, 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)가 액체 빔 또는 액체 팬으로서 표면 주변 영역(10E)을 향해 에지 노즐(18)로부터 방출될 수 있기 때문에, 표면 주변 영역(10E)과의 에칭 또는 세척 액체(LE또는 LC)의 접촉 지점은 만족할 만큼 높은 정밀도로 설정될 수 있다. 결과적으로, 장치 영역(10D)은 웨이퍼(10)의 에지 또는 단면(10C)을 향해 확장될 수 있으며, 결과적으로 표면 주변 영역(10E)의 폭(즉, 영역(10D 및 10E) 사이의 거리)을 가능한 한 짧게(예를 들면, 약 1.5 내지 2.0㎜)할 수 있다.
에칭 액체(LE), 세척 액체(LC), 및 보호 액체(LP)의 양호한 예는 하기에 개시된다.
제 2의 실시예
도 7 및 도 8은 제 2의 실시예에 따른 에칭/세척 장치에서 사용되는 웨이퍼-지탱 기구를 개략적으로 도시하는데, 이것은 도 5 및 도 6에 도시된 지탱 기구의 변형이다. 제 2의 실시예에 따른 장치의 구성 중 도 3 내지 도 6의 제 1의 실시예에 따른 장치와 동일한 구성에 대한 설명은 설명의 간략화를 위해 생략된다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼-지탱 기구는 핀-처킹형인데, 회전 가능한 지지 부재(28)에 연결된 네 개의 핀(30)을 포함한다. 상기 핀(30)은 상기 부재(28)의 원형 에지를 따라 동일한 간격으로 배치된다. 각각의 핀(30)은 웨이퍼(10)의 에지가 위치되어 맞물리는 포켓(30A)을 구비한다. 웨이퍼(10)는 상기 핀(30)의 네 개의 포켓 상에 위치되어 지탱된다. 웨이퍼(10)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 지지 부재(28)의 회전에 의해 수평면 내에서 회전된다.
상기 핀(30)의 개수가 본 실시예에서 네 개이지만, 여기에 제한되지 않으며 몇 개라도 상관없다. 세 개 내지 여덟 개 범위의 개수로 설정되는 것이 바람직하다.
도 7 및 도 8의 웨이퍼-지탱 기구에 있어서, 제 1의 실시예에서의 도 5 및 도 6의 기구와는 달리, 각각의 핀(30)은 동작동안 동일 위치에서 웨이퍼(10)의 이면(10B)과 단면(10C)과 접촉된 상태에 있게 된다. 따라서, 핀(30)에 의해 가려진 단면(10C)의 일부가 에칭 또는 세척되지 않는다는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 방지하기 위해서, 웨이퍼-지탱 기구의 처킹력(chucking force)이 동시적으로 완화되거나 또는 약해져서, 회전 속도가 동작동안 잠깐 늦추어지는 것이 바람직하다. 따라서, 회전하는 웨이퍼(10)는 관성력에 의해 웨이퍼(10)의 지탱 위치가 변경될 수 있다.
다르게는, 적절한 핸들러(도시되지 않음) 등에 의해 핀(30)으로부터 웨이퍼(10)를 들어 올리기 위해 웨이퍼(10)의 회전이 일시적으로 정지될 수도 있다. 이 경우, 웨이퍼(10)의 지탱 위치는 옮겨지거나 변경될 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8에 도시된 핀-처킹형의 두 개의 웨이퍼-지탱 기구가 웨이퍼(10)를 지지하도록 제공될 수도 있다. 이 경우, 두 기구 중 먼저 첫 번째 것이 웨이퍼(10)를 지탱하기 위해 사용되고, 그 다음 두 번째 것이 웨이퍼(10)를 지탱하기 위해 사용된다. 따라서, 웨이퍼(10)는 그 지탱 위치가 변경될 수 있다.
물론, 제 2의 실시예에 따른 장치는 제 1의 실시예에 따른 장치와 동일한 이점을 갖는다.
또한, 도 7 및 도 8의 웨이퍼-지탱 기구는 도 5 및 도 6의 기구와 결합될 수도 있다. 이 경우, 롤러(22)가 에칭 또는 세척 공정의 앞선 절반 공정동안 웨이퍼(10)의 단면(10C)과 접촉되고, 그 후 핀(30)이 에칭 또는 세척 공정의 후반의 절반 공정동안 롤러(22)에 대한 지탱 위치와는 상이한 지탱 위치에서 단면(10C)과 접촉되는데, 그 역도 가능하다. 따라서, 웨이퍼(10)의 지탱 위치를 변경시키기 위한 수단 없이도 동일 공정동안 회전하는 웨이퍼(10)는 자신의 지탱 위치가 변경되거나 이동될 수 있다.
제 3의 실시예
도 9 및 도 10은 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치에서 사용되는 웨이퍼-지탱 기구를 개략적으로 도시하는데, 이것은 도 5 및 도 6에 도시된 지탱 기구의 또 다른 변형이다. 제 3의 실시예에 따른 장치의 구성 중 제 1의 실시예에 따른 장치의 구성과 동일한 구성은 설명의 간략화를 위해 생략된다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2의 실시예와 유사하게, 웨이퍼-지탱 기구는 핀-처킹형이다. 이 기구는 회전 가능한 지지 부재(38)에 결합된 네 개의 핀(40)과 네 개의 핀(41)을 포함한다. 상기 핀(40 및 41)은 상기 부재(38)의 원형 에지를 따라 동일한 간격으로 교대로 배치된다. 각각의 핀(40)은 웨이퍼(10)의 에지가 위치되어 맞물리는 포켓(40A)을 구비한다. 각각의 핀(41)은 웨이퍼(10)의 에지가 위치되어 맞물리는 유사한 포켓(41A)을 구비한다. 웨이퍼(10)가 회전되는 경우, 웨이퍼(10)는 상기 핀(40 및 41)의 8 개의 포켓(40A 및 41A) 상에 위치되어 지탱된다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)는 지지 부재(38)의 회전에 의해 수평면 내에서 회전된다.
상기 핀(40 및 41)의 개수가 본 실시예에서 각각 네 개이지만, 이에 제한되는 것은 아니며 몇 개라도 상관없다. 각각 세 개로 설정되는 것이 바람직하다.
도 9 및 도 10의 웨이퍼-지탱 기구에 있어서, 제 2의 실시예에서의 도 7 및 도 8의 기구와는 달리, 네 개의 핀(40)은 에칭 또는 세척 공정의 앞선 절반 공정동안 웨이퍼(10)의 단면(10C)과 접촉된다. 그 후, 네 개의 핀(41)이 후반의 절반 공정동안 단면(10C)과 접촉된다. 따라서, 회전하는 웨이퍼(10)는 동일 공정동안 그 지탱 위치가 변경되거나 이동될 수 있다. 이것은 웨이퍼(10)의 지탱 위치를 이동시키기 위한 수단이 불필요하다는 부가적인 이점을 갖는다.
물론, 제 3의 실시예에 따른 장치는 제 1의 실시예에 따른 장치와 동일한 이점을 갖는다.
제 4의 실시예
도 11은 다마신 공법을 사용하여 Cu 배선 라인을 형성하는 공정의 흐름을 도시하며, 도 12a 내지 도 12f는 각각 그 단계를 도시하는데, 여기에는 제 4의 실시예에 따른 에칭 방법 및 세척 방법이 포함된다. 이 공정에 있어서, 상기 상술된 제 1 내지 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치의 임의의 한 장치가 사용될 수 있다.
이 공정에 있어서, 다수의 Cu 배선 라인이 형성된다. 그러나, 설명의 간략화를 위해, 단지 하나의 배선 라인이 설명되고 도시된다.
단계 S1에서, 배선 홈(wiring trench)이 형성된다. 구체적으로는, 도 12a에 도시된 바와 같이, 이산화 실리콘(SiO2)막(34)이 공지의 방법을 통해 Si 웨이퍼(10)의 표면(10A)에 형성된다. SiO2막(34)은 전체 장치 영역(10D)을 피복하고 상기 영역(10D)으로부터 옆으로 튀어나오도록 형성된다. 따라서, SiO2막(34)의 주변 또는에지는 표면 주변 영역(10E)내에 위치된다. 본 실시예에서, 표면 주변 영역(10E)의 폭은 약 5㎜로 설정된다.
그 다음, 배선 홈(36)이 공지의 방법을 통해 상기 장치 영역(10D) 내에 위치되도록 SiO2막(34) 내에 형성된다. 이 단계의 상태는 도 12a에 도시되어 있다.
단계 S2에서, 배리어 금속막(barrier metal film)과 시드 Cu막이 형성된다. 배리어 금속막은 Cu 원자가 SiO2막(34) 및/또는 웨이퍼(10)로 확산하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 시드 Cu막은 도금용 시드를 형성하기 위해 사용된다.
구체적으로는, 도 12b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)가 스퍼터링 시스템의 웨이퍼 스테이지(wafer stage; 31) 상에 위치된 후, Ta 또는 TaN 등으로 이루어진 배리어 금속막(38)이 스퍼터링에 의해 SiO2막(34) 상에 형성되어 상기 홈(36)을 피복한다. 이 단계의 상태는 도 12b에 도시되어 있다.
도 12b에서 도면 부호 33은 스퍼터링된 종(sputtered species)이 웨이퍼(10)의 표면 주변 영역(10E) 및 단면(10C)에 침착되는 것을 방지하기 위한 차폐 링(shield ring)이다. 차폐 링(33)은 스퍼터링 공정동안 웨이퍼 스테이지(31) 상에 위치된다.
단계 33에서, 배선 Cu막이 전기 도금에 의해 형성된다. 구체적으로는, 링 형태의 차단 부재(즉, 소위 O-링, 도시되지 않음)가 SiO2막(34) 상에 위치되어, 시드 Cu막(40) 상에 공간을 형성한다. 그 다음, 적절한 도금 액체 또는 용액이 상기 공간으로 제공되어, 도 12c에 도시된 바와 같이, 시드 Cu막(40) 상에 배선 Cu막(42)을 형성한다.
이 단계에서, 도금 액체는 통상적으로 상기 O-링으로부터 누출된다. 따라서, 불필요한 Cu막(44)이 상기 주변 영역(10E) 내에서 SiO2막(34) 상에 형성된다. 이 막(44)은 상기 막(34)으로부터 쉽게 떨어지며, 따라서 공정 라인에 대한 오염 물질이 될 것이다. 결과적으로, 상기 막(44)은 다음 공정 이전에 제거되어야만 한다.
단계 S4에서, 불필요한 Cu막(44)은 상기 상술된 제 1, 제 2 또는 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치를 사용하는 에칭에 의해 제거된다. 에칭 액체(LE)가 공급되기 때문에, 상기 상술된 에칭/세척 장치는 에칭 장치로서 동작한다.
구체적으로는, 먼저, 상기 막(34, 38, 40, 42, 및 44)을 갖는 웨이퍼(10)가 웨이퍼-지탱 기구에 의해 수평면 내에서 유지된다. 다음으로, 보호 액체(LP)가 표면 노즐(14)로부터 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 방출되어, 전체 장치 영역(10D)을 피복하게 된다. 보호 액체(LP)로서는, 순수한 물 또는 임의의 유기산의 수용액(water solution)과 같이, Cu에 대해 어떠한 에칭 작용도 하지 않는 임의의 액체가 사용된다. 바람직하게는, 유기산의 용액으로서는, 수산, 구연산, 말론산(malonic acid) 등의 용액이 사용되며, 그 농도는 0.001 내지 5%로 설정되는 것이 바람직하다. 이것은 이들 용액을 쉽게 구할 수 있으며, 이들 용액이 쉽게 제거되며, 장치 영역(10D)에 어떠한 손상도 주지 않기 때문이다.
본 실시예에서는, 순수한 물이 보호 액체(LP)로서 사용된다.
보호 액체(LP)의 방출과 동시에, 에칭 용액(LE)이 에지 노즐(18)로부터 웨이퍼(10)의 에지를 향해 방출되어, 표면 주변 영역(10E) 전체를 피복하게 된다. 에칭 용액(LE)으로서는, 큰 에칭 선택도(etch selectivity)(Cu/SiO2)를 갖는 임의의 액체가 사용되는데, 그 이유는 SiO2막(34)은 에칭되지 않으면서 동시에 표면 주변 영역(10E)에 존재하는 불필요한 Cu막(44)이 선택적으로 에칭되어야 하기 때문이다.
바람직하게는, 에칭 용액(LE)으로서, H2O2를 포함하는 임의의 산성 또는 알칼리성 용액이 사용될 것이다. 예를 들면, FPM(HF/H2O2/H2O), SPM(H2SO4/H2O2/H2O), HPM(HCl/H2O2/H2O), 질화과산화수소(HNO3/H2O2/H2O)의 수용액, APM(NH4OH/H2O2/H2O), 짙은 질산(HNO3) 등이 선호된다. 이것은 이들 용액이 Cu와 SiO2사이에서 만족할만큼 높은 에칭 선택도를 가지며 이들을 쉽게 구할 수 있기 때문이다.
이들 용액은 다음과 같은 방식으로 높은 에칭 선택도(Cu/SiO2)를 제공하는 적절한 조성비를 갖는다.
HF : H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
H2SO4: H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
HCl : H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
HNO3: H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
NH4OH : H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
HNO3= 30% -80%
일 예로서, FPM의 에칭 선택도(Cu/SiO2)의 조성비 의존성은 도 13에 도시되어 있다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, FPM의 에칭 선택도(Cu/SiO2)는 HF : H2O2: H2O = 1 : 10 : 100의 조성비에서 약 250으로 극대화된다.
제 4의 실시예에서, 에지 노즐(18)로부터 방출되는 에칭 용액(LE)으로서 FPM이 사용된다.
웨이퍼-지탱 기구에 의해 웨이퍼(10)가 수평면 내에서 회전하고 있는 동안, 순수한 물(즉, 보호 액체(LP))이 표면 노즐(14)로부터 방출되고 FPM(즉, 에칭 용액(LE))이 에지 노즐(18)로부터 방출된다. 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)의 근처로 제공되는 순수한 물은 원심력으로 인해 표면(10A)을 따라 웨이퍼(10)의 에지를 향해 퍼지게 되고, 그 결과 전체 장치 영역(10D)을 피복하게 된다. 표면 주변 영역(10E)에 제공된 FPM은 원심력으로 인해 표면(10A)을 따라 웨이퍼(10)의 에지를 향해 이동하여, 전체 표면 주변 영역(10E)과 접촉하게 된다. 따라서, 노즐(18)로부터 방출된 FPM이 웨이퍼(10)의 회전 이동으로 인해 장치 영역(10D)을 향해 약간 들어가는 경우에도, 순수한 물 때문에 FPM이 장치 영역(10D)과 접촉할 가능성은 없다. 결과적으로, 배선 Cu막(42)과 SiO2막(34)은 FPM에 의해 손상되지 않는다.
또한, FPM은 빔으로서 에지 노즐(18)로부터 방출된다. 따라서, 표면(10A)과의 FPM 빔의 접촉 지점은 올바르게 조정될 수 있으며, 이것은 영역(10E) 내의 불필요한 Cu막(44)을 만족할만한 제어성을 가지고 올바르게 제거한다. 이 단계의 상태는 도 12d에 도시되어 있는데, 여기서 Cu막(44)은 완전히 제거되어 있고 장치 영역(10D)의 외부에 위치된 막(38, 40, 및 42)의 에지는 제거되어 있다.
단계 S5에서, 장치 영역(10D) 내의 잔존하는 배선 Cu막(42)은 공지의 방법을 통해 어닐링되어, 상기 막(42)의 질을 향상시킨다.
단계 S6에서, 배선 Cu막(42), 시드 Cu막(40), 및 SiO2막(34)의 홈으로부터 튀어나온 배리어 금속막(38)을 선택적으로 제거하기 위해서, CMP 공정이 수행된다. 따라서, 도 12e에 도시된 바와 같이, Cu 배선 라인(46)이 홈(36) 내에 형성되고, 동시에 시드 Cu막(40)과 배리어 금속막(38)이 상기 홈(36) 내에 남게된다.
이러한 CMP 공정을 통해, 연마 불순물(polishing waste; 48)이 웨이퍼(10)의 이면(10B), 단면(10C) 및 표면 주변 영역(10E) 내의 표면(10A)에 부착된다. 본 실시예에서, 상기 연마 불순물(48)은 Cu와 배리어 금속으로 이루어진다.
단계 S7에서, 연마 불순물(48)은 상기 상술된 제 1, 제 2 또는 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치를 사용하여 제거된다. 세척 액체(LC)가 제공되기 때문에, 상기 상술된 에칭/세척 장치는 세척 장치로서 동작한다.
구체적으로는, 먼저, 웨이퍼(10)가 웨이퍼-지탱 기구 상에서 지탱된다. 그 다음, 웨이퍼-지탱 기구에 의해 웨이퍼(10)가 수평면 내에서 회전하고 있는 동안,순수한 물(즉, 보호 액체(LP))이 표면 노즐(14)로부터 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 방출되어, 전체 장치 영역(10D)을 피복한다. 이와 동시에, FPM(즉, 세척 액체(LC))이 에지 노즐(18)로부터 웨이퍼(10)의 에지를 향해 방출되어 전체 표면 주변 영역(10E)을 피복하고 동시에 FPM이 이면 노즐(16)로부터 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)을 향해 방출되어 전체 이면(10B)을 피복한다.
표면 중심(P1)의 근처에 제공되는 순수한 물은 원심력으로 인해 표면(10A)을 따라 바깥 방향으로 이동하여, 전체 장치 영역(10D)을 피복 및 보호하게 된다. 표면 주변 영역(10E)에 제공되는 FPM은 원심력에 의해 표면(10A)을 따라 웨이퍼(10)의 에지를 향해 이동하여 에지로부터 떨어지며, 영역(10E) 및 단면(10C)에 존재하는 연마 불순물(48)을 제거한다. 따라서, 표면 주변 영역(10E)과 단면(10C)은 완전히 세척된다.
한편, 이면 중심(P2)의 근처로 제공되는 FPM은 원심력에 의해 이면(10B)을 따라 바깥 방향으로 이동하여 떨어지며, 이면(10B)에 존재하는 연마 불순물(48)을 제거한다. 따라서, 웨이퍼(10)의 이면(10B)은 완전히 세척된다.
장치 영역(10D)이 세척 단계 S7동안 순수한 물로 완전히 피복되기 때문에, 노즐(18)로부터 방출된 FPM이 웨이퍼(10)의 회전 이동으로 인해 장치 영역(10D)으로 약간 들어가더라도, FPM이 장치 영역(10D)과 접촉할 가능성은 없다. 결과적으로, 배선 Cu막(46)과 SiO2막(34)은 FPM에 의해 손상되지 않는다.
상기 세척 단계 S7 이후의 상태는 도 12f에 도시되어 있다.
세척 액체(LC)로서는, 에칭 액체(LE)와 유사하게, H2O2를 포함하는 임의의 산성 또는 알칼리성 용액이 사용될 수 있다. 이것은 H2O2가 Cu의 연마 불순물(48)에 대해서 양호한 세척 동작을 하기 때문이다. 예를 들면, SPM, HPM, 질화 과산화수소의 수용액, APM, 또는 짙은 질산이 선호된다. 이들은 쉽게 구할 수 있고, 쉽게 제거되며, 장치 영역(10D)에 대해 어떠한 손상도 주지 않는다.
순수한 물에 부가해서 보호 액체(LP)로서는, Cu를 용해하지 않는 임의의 유기산 수용액이 사용될 수 있다. 예를 들면, 수산, 구연산, 말론산 등의 수용액이 사용될 수 있다. 유기산 용액의 농도는 0.001% 내지 5%가 선호된다.
제 5의 실시예
도 14a 내지 도 14f는 각각 다마신 공법을 사용하는 Cu 배선 라인 형성 공정의 단계를 도시하며, 제 5의 실시예에 따른 에칭 방법 및 세척 방법을 포함한다. 이 공정에 있어서, 상기 상술된 제 1 내지 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치 중 임의의 한 장치가 사용된다.
제 5의 실시예에서, 장치 영역(10D)을 확장하기 위해, 장치 영역(10D)의 주변이 바깥쪽 측면으로 이동되어, 제 4의 실시예와 비교해서 표면 주변 영역(10E)의 폭을 감소시킨다. 나머지 조건은 상기 상술된 제 4의 실시예의 것과 동일하다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 도 11의 단계 S1에서, SiO2막(34)이 공지의 방법을 통해 Si 웨이퍼(10)의 표면(10A)에 형성된다. SiO2막(34)은 장치 영역(10D) 전체를 피복하고 상기 장치 영역(10D)으로부터 약간 튀어나오도록 형성된다. 따라서, SiO2막(34)의 주변은 표면 주변 영역(10E) 내에 위치된다. 본 실시예에서, 표면 주변 영역(10E)의 폭은 2㎜로 설정된다.
그 다음, 배선 홈(36)이 공지의 방법을 통해 장치 영역(10D) 내에 위치되도록 SiO2막(34) 내에 형성된다. 이 단계의 상태는 도 14a에 도시되어 있다.
단계 S2에서, 도 14b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)는 스퍼터링 시스템의 웨이퍼 스테이지(31') 상에 위치된다. 상기 스테이지(31')는 제 4의 실시예에서 사용된 스테이지(31)보다 크기가 작다. 그 다음, 차폐 링(33)(도시되지 않음)을 사용하는 스퍼터링에 의해 Ta 또는 TaN 등으로 이루어진 배리어 금속막(38)이 SiO2막(34) 상에 형성되어 상기 홈(36)을 피복한다. 그 다음, 차폐 링(33)을 사용하지 않는 스퍼터링에 의해 시드 Cu막(40)이 배리어 금속막(38) 상에 형성되어 상기 홈(36)을 피복한다. 이 단계의 상태는 도 14b에 도시되어 있다.
도 14b로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 4의 실시예와는 달리, 시드 Cu막(40)은 단면(10C) 전체와 이면(10B)의 일부를 피복한다. 이것은 표면 주변 영역(10E)의 폭이 아주 작고 차폐 링(33)이 사용되지 않기 때문이다.
단계 S3에서, 링 형태의 차단 부재(즉, 소위 O-링, 도시되지 않음)가 시드 Cu막(40) 상에 위치되어, 상기 막(40) 상에 공간을 형성한다. 그 다음, 적절한 도금 액체 또는 용액이 상기 공간으로 제공되어 도 14c에 도시된 바와 같이, 전기 도금에 의해 상기 막(40) 상에 배선 Cu막(42)을 형성한다.
이 단계에서, 도금 액체의 누출로 인해, 도 14c에 도시된 바와 같이, 불필요한 Cu막(44)이 주변 영역(10E) 내의 시드 Cu막(40) 상에 부가적으로 형성된다. 이 막(44)은 장치 영역(10D) 내의 반도체 장치의 성능에 영향을 끼치는 오염 물질이기 때문에, 다음 공정 이전에 제거되어야만 한다.
단계 S4에서, 먼저, 웨이퍼(10)는 상기 상술된 제 1, 제 2 또는 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치의 웨이퍼-지탱 기구 상에서 지탱되고, 수평면 내에서 회전된다.
다음으로, 순수한 물(즉, 보호 액체(LP))이 표면 노즐(14)로부터 회전하는 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 방출되어, 장치 영역(10D) 전체를 피복한다. 이와 동시에, FPM(즉, 에칭 액체(LE))이 에지 노즐(18)로부터 웨이퍼(10)의 에지를 향해 방출되어, 표면 주변 영역(10E)의 전체를 피복한다. 또한, FPM은 이면 노즐(16)로부터 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)을 향해 방출되어, 이면(10B) 전체를 피복한다. 따라서, 표면 주변 영역(10E), 단면(10C), 및 이면 주변 영역(10F)에 존재하는 배선 Cu막(40)은 완전히 제거되고, 동시에 장치 영역(10D)의 외부에 위치된 시드 Cu막(40)은 완전히 제거된다. 이 단계의 상태는 도 14d에 도시되어 있다.
단계 S5에서, 잔존하는 배선 Cu막(42)은 공지의 방법을 통해 어닐링 처리되어, 막(42)의 질을 향상시킨다.
단계 S6에서, 배선 Cu막(42), 시드 Cu막(40), 및 SiO2막(34) 내의 홈(36)으로부터 튀어나온 배리어 금속막(38)을 선택적으로 제거하기 위해서, CMP 공정이 수행된다. 따라서, 도 14e에 도시된 바와 같이, Cu 배선 라인(46)이 홈(36) 내에 형성되고, 동시에 시드 Cu막(40)과 배리어 금속막(38)은 홈(36) 내에 남게 된다.
이러한 CMP 공정을 통해, 도 14e에 도시된 바와 같이, 연마 불순물(48)이 웨이퍼(10)의 이면(10B), 단면(10C) 및 표면 주변 영역(10E) 내의 표면(10A)에 부착된다. 본 실시예에서, 연마 불순물(48)은 Cu와 배리어 금속으로 이루어진다.
단계 S7에서, 연마 불순물(48)은 상기 상술된 제 1, 제 2, 또는 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치를 사용하여 제거되다.
구체적으로는, 먼저, 웨이퍼(10)가 웨이퍼-지탱 기구 상에서 지탱된다. 다음으로, 상기 기구에 의해 웨이퍼(10)가 수평면 내에서 회전하고 있는 동안, 순수한 물(즉, 보호 액체(LP))이 표면 노즐(14)로부터 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 방출되어, 장치 영역(10D) 전체를 피복한다. 이 때, 상기 장치 영역(10D)으로 적절한 유기산을 일시적으로 제공함으로써 장치 영역(10D)에 존재하는 Cu 불순물을 제거하는 것이 바람직하다.
순수한 물의 방출과 동시에, FPM(즉, 세척 액체(LC))이 에지 노즐(18)로부터 웨이퍼(10)의 에지를 향해 방출되어 표면 주변 영역(10E) 전체를 피복하고 동시에 FPM이 이면 노즐(16)로부터 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)을 향해 방출되어 이면(10B) 전체를 피복한다.
웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)의 근처에 제공되는 순수한 물은 바깥 방향으로 이동되어, 장치 영역(10D) 전체를 피복하고 보호한다. 웨이퍼(10)의 에지 근처에제공되는 FPM은 바깥 방향으로 이동되어 떨어지면서, 표면 주변 영역(10E) 및 단면(10C)에 존재하는 연마 불순물(48)을 제거한다. 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)의 근처에 제공되는 FPM은 바깥 방향으로 이동되어 떨어지면서, 이면(10B)에 존재하는 연마 불순물(48)을 제거한다. 따라서, 웨이퍼의 이면(10B), 단면(10C) 및 표면 주변 영역(10E)은 장치 영역(10D)에 손상을 주지 않으면서 완전히 제거된다. 이 단계의 상태는 도 14f에 도시되어 있다.
CMP 공정이 완료된 후, 웨이퍼(10)를 세척 용액에 완전히 담그거나 또는 웨이퍼(10)를 솔질(brushing)하는 부가적인 공정 단계에서 완전히 세척될 것이다.
제 6의 실시예
도 15a 내지 도 15f는 각각 다마신 공법을 사용하는 Cu 배선 라인 형성 공정의 단계를 도시하며, 제 6의 실시예에 따른 에칭 방법 및 세척 방법을 포함한다. 이 공정에 있어서, 상기 상술된 제 1 내지 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치 중 임의의 장치가 사용될 수 있다.
제 6의 실시예에서, 제 5의 실시예와는 달리, 웨이퍼(10)의 이면(10B)을 부분적으로 피복하기 위해 배리어 금속막(38)과 시드 Cu막(40)이 형성된다. 제 5의 실시예와 유사하게, 장치 영역(10D)의 주변은 제 5의 실시예와 비교해서 바깥 방향으로 이동되어, 장치 영역(10D)을 확장시키고 표면 주변 영역(10E)의 폭을 감소시킨다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 도 11의 단계 S1에서, SiO2막(34)이 공지의 방법을 통해 Si 웨이퍼(10)의 표면(10A) 상에 형성된다. SiO2막(34)은 장치 영역(10D) 전체를 피복하고 상기 장치 영역(10D)으로부터 약간 튀어나오도록 형성된다. 따라서, SiO2막(34)의 주변은 표면 주변 영역(10E) 내에 위치된다. 본 실시예에서, 표면 주변 영역(10E)의 폭은 약 2㎜로 설정된다.
그 다음, 배선 홈(36)이 공지의 방법을 통해 상기 장치 영역(10D) 내에 위치되도록 SiO2막(34) 내에 형성된다. 이 단계의 상태는 도 15a에 도시되어 있다.
단계 S2에서, 도 15b에 도시된 바와 같이, 스퍼터링에 의해 Ta, TaN 또는 TaOx로 이루어진 배리어 금속막(38)이 SiO2막(34) 상에 형성되어 상기 홈(36)을 피복한다. 그 다음, 스퍼터링에 의해 시드 Cu막(40)이 배리어 금속막(38) 상에 형성되어 상기 홈(36)을 피복한다. 이 단계의 상태는 도 15b에 도시되어 있다.
도 15b로부터 알 수 있는 바와 같이, 배리어 금속막(38)과 시드 Cu막(40)의 둘 다는 웨이퍼(10)의 이면(10B)으로 연장한다. 이 상태는 차폐 링(33)을 사용하지 않는 스퍼터링에 의해 유발되며 표면 주변 영역(10E)의 폭을 아주 작게 만들 것이다.
단계 S3에서, O-링(도시되지 않음)이 시드 Cu막(40) 상에 위치되어 상기 막(40) 상에 공간을 형성한다. 그 다음, 적절한 도금 액체 또는 용액이 상기 공간에 제공되고 전기 도금에 의해, 도 15c에 도시된 바와 같이, 상기 막(40) 상에 배선 Cu막(42)을 형성하다.
이 단계에서, 도금 액체의 누출로 인해, 불필요한 Cu막(44)이 주변영역(10E) 내의 시드 막(40) 상에 부가적으로 형성된다.
단계 S4에서, 상기 상술된 제 1, 제 2 또는 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치를 사용하여, 웨이퍼(10)가 수평면 내에서 회전된다. 다음으로, 순수한 물이 표면 노즐(14)로부터 회전하는 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 방출되어, 장치 영역(10D)을 피복한다. 이와 동시에, FPM이 에지 노즐(18)로부터 웨이퍼(10)의 에지로 방출되어, FPM을 표면 주변 영역(10E) 전체와 접촉시킨다. 또한, FPM은 이면 노즐(16)로부터 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)을 향해 방출되어, FPM은 이면(10B) 전체와 접촉된다. 따라서, 표면 주변 영역(10E)과, 단면(10C) 및 이면 주변 영역(10F)에 존재하는 원하지 않는 Cu막(44)은 완전히 제거되고, 동시에 장치 영역(10D) 외부에 위치된 시드 Cu막(40)은 완전히 제거된다.
Ta, TaN 또는 TaOx로 이루어진 배리어 금속막(38)을 제거하기 위해서, 에칭 용액(LE)으로서 FPM 대신 불화수소산(HF)이 사용된다. 그 다음, 장치 영역(10D) 외부에 위치된 배리어 금속막(38)은 Cu막(40 및 44)과 동일한 방식으로 제거된다. 이 단계의 상태는 도 15d에 도시되어 있다.
단계 S5에서, 잔존하는 배선 Cu막(42)은 공지의 방법을 통해 어닐링 처리되어, 막(42)의 질을 향상시킨다.
단계 S6에서, 배선 Cu막(42), 시드 Cu막(40), 및 SiO2막(34) 내의 홈(36)으로부터 튀어나온 배리어 금속막(38)을 선택적으로 제거하기 위해서, CMP 공정이 수행된다. 따라서, 도 15에 도시된 바와 같이, Cu 배선 라인(46)은 홈(36) 내에 형성되고, 동시에 시드 Cu막(40)과 배리어 금속막(38)은 홈(36) 내에 남게된다.
이러한 CMP 공정을 통해, 도 15e에 도시된 바와 같이, 연마 불순물(48)이 웨이퍼(10)의 이면(10B), 단면(10C) 및 표면 주변 영역(10E) 내의 표면(10A)에 부착된다.
단계 S7에서, 연마 불순물(48)은 상기 상술된 제 1, 제 2 또는 제 3의 실시예에 따른 에칭/세척 장치를 사용하여 제거된다. 구체적으로는, 먼저, 웨이퍼(10)가 웨이퍼-지탱 기구 상에서 지탱된다. 그 다음, 웨이퍼(10)가 수평면 내에서 회전하고 있는 동안, 순순한 물이 표면 노즐(14)로부터 웨이퍼(10)의 표면 중심(P1)을 향해 방출되어, 장치 영역(10D) 전체를 피복한다. 이와 동시에, FPM이 에지 노즐(18)로부터 웨이퍼(10)의 에지를 향해 방출되어 표면 주변 영역(10E) 전체와 접촉하게 되고, 동시에 FPM이 이면 노즐(16)로부터 웨이퍼(10)의 이면 중심(P2)을 향해 방출되어 이면(10B) 전체와 접촉하게 된다. 따라서, 웨이퍼(10)의 이면(10B), 단면(10C), 및 표면 주변 영역(10E)은 완전히 세척된다. 이 단계의 상태는 도 15f에 도시되어 있다.
상기 상술된 제 4 내지 제 6의 실시예에서, Cu 배선 라인(46)은 SiO2막(34)의 홈(36) 내에 형성된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 반도체 웨이퍼에 대한 에칭 및 세척 공정 중 적어도 한 공정이 필요되어지는 어떠한 경우데도 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 Pt, Ir 또는 IrO 등으로 이루어진 금속 배선 라인 또는 금속 전극이 유전체막 상에 형성되는 경우에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 BST 또는 PZT 등의 강유전체막이 다른 막 상에 형성되는 경우에도 적용될 수 있다.
본 발명의 양호한 형태가 상술되었지만, 본 발명의 취지를 벗어나지 않으면서 본 발명의 다른 수정예가 행하여질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 영영은 하기의 특허청구범위에 의해서만 한정될 것이다.

Claims (49)

  1. (a) 장치 영역과 상기 장치 영역 바깥쪽에 위치된 표면 주변 영역을 표면상에 구비하는 반도체 웨이퍼를 지탱(holding)하고 수평면 내에서 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 수단; 및
    (b) 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 에칭 액체를 방출하기 위한 에지 노즐을 포함하고;
    상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체는 상기 웨이퍼의 상기 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질을 선택적으로 에칭하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체는 상기 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 상기 에칭 액체가 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선(tangent)에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 에칭 액체를 방출하기 위한 이면 노즐을 더 포함하고;
    상기 이면 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체는 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출하기 위한 표면 노즐을 더 포함하고;
    상기 표면 노즐로부터 방출된 상기 보호 액체는 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 에칭 액체를 방출하기 위한 이면 노즐과 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출하기 위한 표면 노즐을 더 포함하고;
    상기 이면 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체는 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭하고, 상기 표면 노즐로부터 방출된 상기 보호 액체는 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 에칭 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체는 빔 형태인 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 회전 수단은 롤러-처킹형(roller-chucking type)이고, 상기 수단은 상기 웨이퍼의 단면(end face)을 따라 배치된 롤러를 포함하고,상기 롤러는 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하며 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 회전 수단은 핀-처킹형(pin-chucking type)이고, 상기 수단은 지지 부재에 의해 지지되며 상기 웨이퍼의 단면을 따라 배치된 핀을 포함하고, 상기 핀은 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 회전 수단은 핀-처킹형이고, 상기 수단은 지지 부재에 의해 지지되는 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀을 포함하고;
    상기 제 1의 다수의 핀과 상기 제 2의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 단면을 따라 교대로 배치되며;
    상기 제 1의 다수의 핀과 상기 제 2의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 상기 단면과 교대로 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 회전 수단은 지지 부재에 의해 지지되는 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀을 포함하고;
    상기 제 1의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 단면을 따라 배치되고 상기 제 2의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 상기 단면을 따라 배치되며;
    상기 제 1의 다수의 핀은 한 주기동안 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되며, 상기 제 2의 다수의 핀은 다른 주기동안 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 에지 노즐의 길이 방향 축이 상기 웨이퍼의 상기 표면과 교차하는 지점으로부터 상기 에지 노즐의 끝의 거리는 1㎜ 내지 50㎜ 범위 내의 값으로 설정되고, 상기 지점에서 상기 웨이퍼의 접선에 대한 상기 에지 노즐의 각은 0° 내지 90° 범위 내의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  12. 제 3항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 이면 중심으로부터 상기 이면 노즐의 끝의 거리는 70㎜ 내지 200㎜ 범위 내의 값으로 설정되고, 상기 웨이퍼의 상기 이면에 대한 상기 이면 노즐의 각은 15° 내지 60° 범위 내의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  13. 제 4항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 표면 중심으로부터 상기 표면 노즐의 끝의 거리는 70㎜ 내지 200㎜ 범위 내의 값으로 설정되고, 상기 웨이퍼의 상기 표면에 대한 상기 표면 노즐의 각은 15° 내지 60° 범위 내의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 에칭 장치.
  14. (a) 장치 영역과 상기 장치 영역 바깥쪽에 위치된 표면 주변 영역을 표면상에 구비하는 반도체 웨이퍼를 지탱하고 수평면 내에서 상기 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전 수단; 및
    (b) 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 세척 액체를 방출하기 위한 에지 노즐을 포함하고,
    상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체는 상기 웨이퍼의 상기 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질을 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체는 상기 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 상기 세척 액체가 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 세척 액체를 방출하기 위한 이면 노즐을 더 포함하고;
    상기 이면 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체는 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 제거하는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출하기위한 표면 노즐을 더 포함하고;
    상기 표면 노즐로부터 방출된 상기 보호 액체는 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 세척 액체를 방출하기 위한 이면 노즐과 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체를 방출하기 위한 표면 노즐을 더 포함하고;
    상기 이면 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체는 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 제거하고, 상기 표면 노즐로부터 방출된 상기 보호 액체는 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 세척 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  19. 제 14항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체는 빔 형태인 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  20. 제 14항에 있어서, 상기 회전 수단은 롤러-처킹형(roller-chucking type)이고, 상기 수단은 상기 웨이퍼의 단면(end face)을 따라 배치된 롤러를 포함하고, 상기 롤러는 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하며 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  21. 제 14항에 있어서, 상기 회전 수단은 핀-처킹형(pin-chucking type)이고, 상기 수단은 지지 부재에 의해 지지되며 상기 웨이퍼의 단면을 따라 배치된 핀을 포함하고, 상기 핀은 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  22. 제 14항에 있어서, 상기 회전 수단은 핀-처킹형이고, 상기 수단은 지지 부재에 의해 지지되는 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀을 포함하고;
    상기 제 1의 다수의 핀과 상기 제 2의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 단면을 따라 교대로 배치되며;
    상기 제 1의 다수의 핀과 상기 제 2의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 상기 단면과 교대로 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  23. 제 14항에 있어서, 상기 회전 수단은 지지 부재에 의해 지지되는 제 1의 다수의 핀과 제 2의 다수의 핀을 포함하고;
    상기 제 1의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 단면을 따라 배치되고 상기 제 2의 다수의 핀은 상기 웨이퍼의 상기 단면을 따라 배치되며;
    상기 제 1의 다수의 핀은 한 주기동안 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되며, 상기 제 2의 다수의핀은 다른 주기동안 상기 웨이퍼의 상기 단면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 지탱하고 상기 부재에 의해 동시에 회전되는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  24. 제 14항에 있어서, 상기 에지 노즐의 길이 방향 축이 상기 웨이퍼의 상기 표면과 교차하는 지점으로부터 상기 에지 노즐의 끝의 거리는 1㎜ 내지 50㎜ 범위 내의 값으로 설정되고, 상기 지점에서 상기 웨이퍼의 접선에 대한 상기 에지 노즐의 각은 0° 내지 90° 범위 내의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  25. 제 16항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 이면 중심으로부터 상기 이면 노즐의 끝의 거리는 70㎜ 내지 200㎜ 범위 내의 값으로 설정되고, 상기 웨이퍼의 상기 이면에 대한 상기 이면 노즐의 각은 15° 내지 60° 범위 내의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  26. 제 17항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 표면 중심으로부터 상기 표면 노즐의 끝의 거리는 70㎜ 내지 200㎜ 범위 내의 값으로 설정되고, 상기 웨이퍼의 상기 표면에 대한 상기 표면 노즐의 각은 15° 내지 60° 범위 내의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 세척 장치.
  27. (a) 장치 영역과 상기 장치 영역 외부에 위치된 표면 주변 영역을 표면에 구비하는 반도체 웨이퍼를 수평면 내에서 회전시키는 단계; 및
    (b) 에지 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 에칭 액체를 방출하여, 상기 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질을 선택적으로 에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체는 상기 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 상기 세척 액체가 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  29. 제 27항에 있어서, 이면 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 에칭 액체가 방출되어, 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  30. 제 27항에 있어서, 표면 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체가 방출되어 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  31. 제 27항에 있어서, 이면 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 에칭 액체가 방출되어 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 에칭하며, 표면노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체가 방출되어 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  32. 제 27항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 에칭 액체는 빔 형태인 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  33. 제 27항에 있어서, H2O2를 포함하는 산성 또는 알칼리성 용액이 상기 에칭 용액으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  34. 제 27항에 있어서, 상기 불필요한 물질은 Cu이며;
    상기 에칭 액체는 FPM(HF/H2O2/H2O), SPM(H2SO4/H2O2/H2O), HPM(HCl/H2O2/H2O), 질화과산화수소(HNO3/H2O2/H2O)의 수용액, APM(NH4OH/H2O2/H2O), 짙은 질산(HNO3)으로 구성된 그룹에서 선택된 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 표면상에 또는 위에 SiO2막이 형성되고;
    에칭 액체의 조성비는,
    HF : H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
    H2SO4: H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
    HCl : H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
    HNO3: H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
    NH4OH : H2O2: H2O = 1-10 : 1-20 : 100
    HNO3= 30% -80% 인 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  36. 제 34항에 있어서, 상기 웨이퍼의 상기 표면상에 또는 위에 SiO2막이 형성되고;
    에칭 용액은 HF : H2O2: H2O = 1 : 10 : 100의 조성비를 갖는 FPM인 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  37. 제 27항에 있어서, 상기 보호 액체로서 순수한 물 또는 유기산 수용액이 사용되는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 유기산의 수용액은 수산, 구연산, 및 말론산으로 구성된 그룹에서 선택된 것 중 하나의 수용액이고;
    상기 유기산의 수용액은 0.001% 내지 5%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는에칭 방법.
  39. 제 27항에 있어서, 상기 불필요한 물질은 Ta, TaN, 또는 TaOx이고;
    상기 에칭 액체로서 불화수소산(HF)이 사용되는 것을 특징으로 하는 에칭 방법.
  40. (a) 장치 영역과 상기 장치 영역 외부에 위치된 표면 주변 영역을 표면에 구비하는 반도체 웨이퍼를 수평면 내에서 회전시키는 단계; 및
    (b) 에지 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역을 향해 세척 액체를 방출하여, 상기 표면 주변 영역에 존재하는 불필요한 물질을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체는 상기 웨이퍼의 회전 방향을 따라 지향된 또는 상기 세척 액체가 상기 웨이퍼의 표면 주변 영역과 접촉하는 접촉 지점 근처에 형성된 웨이퍼의 접선에 대해 바깥쪽으로 지향된 방출 방향을 갖는 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  42. 제 40항에 있어서, 이면 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 세척 액체가 방출되어, 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 제거하는 것을특징으로 하는 세척 방법.
  43. 제 40항에 있어서, 표면 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체가 방출되어 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  44. 제 40항에 있어서, 이면 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 이면 중심을 향해 세척 액체가 방출되어 상기 웨이퍼의 이면에 존재하는 불필요한 물질을 제거하며, 표면 노즐에 의해 상기 웨이퍼의 표면 중심을 향해 보호 액체가 방출되어 상기 웨이퍼의 상기 장치 영역을 피복하여 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체로부터 상기 장치 영역을 보호하는 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  45. 제 40항에 있어서, 상기 에지 노즐로부터 방출된 상기 세척 액체는 빔 형태인 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  46. 제 40항에 있어서, 상기 세척 용액으로서 H2O2를 포함하는 산성 또는 알칼리성 용액이 사용되는 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  47. 제 40항에 있어서, 상기 불필요한 물질은 Cu이며;
    상기 세척 액체는 FPM(HF/H2O2/H2O), SPM(H2SO4/H2O2/H2O), HPM(HCl/H2O2/H2O), 질화과산화수소(HNO3/H2O2/H2O)의 수용액, APM(NH4OH/H2O2/H2O), 짙은 질산(HNO3)으로 구성된 그룹에서 선택된 것 중 하나인 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  48. 제 40항에 있어서, 상기 보호 액체로서 순수한 물 또는 유기산 수용액이 사용되는 것을 특징으로 하는 세척 방법.
  49. 제 48항에 있어서, 상기 유기산의 수용액은 수산, 구연산, 및 말론산으로 구성된 그룹에서 선택된 것 중 하나의 수용액이고;
    상기 유기산의 수용액은 0.001% 내지 5%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 세척 방법.
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