KR100417648B1 - 웨이퍼 세정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 뒷면(back side) 오염이 심한 공정 직후에 웨이퍼의 뒷면을 세정하기 위한 장비로 두 개의 가는 노즐을 통한 순수 세정(DI-water rinse)과, 적절한 나일론 브러쉬(nylon brush)와, 적정 시간의 30∼40kgf/㎤ 압력을 가진 순수 분사(jet DI-water)를 이용하여 웨이퍼의 뒷면 오염을 현저하게 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 방법에 관한 것이다.

Description

웨이퍼 세정 방법
본 발명은 웨이퍼 세정 방법에 관한 것으로, 특히 디램(DRAM)을 비롯한 반도체 소자의 모든 공정 진행 중 웨이퍼의 뒷면(back side) 오염이 심한 공정 직후에 웨이퍼의 뒷면을 세정하기 위한 장비를 이용하여 웨이퍼의 뒷면 오염을 현저하게 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 방법에 관한 것이다.
디바이스(Device)의 고집적화와 웨이퍼(wafer)의 대구경화에 따라 장비들은 배치 타입(batch type)에서 점점 싱글 타입(single type)으로 전환되가고 있어서 장비 내의 웨이퍼 이송(wafer transportation) 및 공정 진행 과정에서 웨이퍼 이면이 로보트 암(robot arm), 플레이트(plate), 척(chuck)과 같은 부분에 접촉하는 기회가 많아져 이면 오염에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이러한 이면 오염들은 배치 타입(batch type)으로 진행되는 세정이나 열 공정에서 웨이퍼 전면에 전사된다는 사실은 이미 여러 편의 문헌에서 보고된 바 있다. 최근 이러한 웨이퍼 이면에 오염된 파티클(particle), 불순물 금속(metallic impurities)에 대한 세정(clean)화 필요성에 부응하여 브러쉬(brush)나 D-소닉 스크러빙(DI Water-sonic scrubbing)을 이용한 이면 스크러브(scrub) 세정 도입이 중요한 해결 수단으로 부각되고 있다. 실제로 싱글 타입(single type)의 화학기상증착(CVD) 및 기타 공정에서 웨이퍼를 챔버(chamber) 내에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)시 뒷면(Back side)에 부착되는 오염 물질들과 챔버 내의 척(chuck)에 의하여 발생되는 수만 개의 파티를 및 오염 물질들은 후속 공정인 포토 리소그라피 공정과 식각(Etch) 공정에서 초점의 흐려짐(Defocusing) 및 결함(Defect) 유발에 기인할 뿐만 아니라 습식 세정(wet cleaning) 공정에서조차도 제거하기가 어려운 단점이 있다.
싱글 타입(Single type)의 화학기상증착(CVD) 및 기타 공정에서 웨이퍼를 챔버 내에 로딩 및 언로딩시 뒷면에 부착되는 오염 물질들과 챔버 내의 척에 의하여 발생되는 파티클 및 오염 물질들은 후속 공정인 포토 리소그라피 공정과 식각 공정에서 초점의 흐려짐 및 결함 유발에 기인하거나 배치 타입(hatch type)의 열 공정 및 습식 세정 공정에서 웨이퍼의 뒷면 오염으로부터 웨이퍼 전면에 전달된다.
따라서, 본 발명은 웨이퍼의 뒷면 오염이 심한 공정 직후에 백-사이드 스크러브 장비로 두 개의 가는 노즐을 통한 순수 세정(DI-water rinse)과, 적절한 나일론 브러쉬(nylon brush)와, 적정 시간의 30∼40kgf/㎤ 압력을 가진 순수 분사(jet DI-water)를 이용하여 웨이퍼의 뒷면 오염을 현저하게 제거할 수 있는 웨이퍼 세정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법은 싱글 타입의 화학기상증착 및 기타 공정에서 웨이퍼를 챔버 내에 로딩 및 언로딩시 웨이퍼의 뒷면에 부착되는 오염 물질들과 챔버 내의 척에 의하여 발생되는 파티클 및 오염 물질들이 많이 생성되는 모든 공정에 있어서, 웨이퍼의 뒷면 오염이 심한 모든 공정 직후 웨이퍼의 뒷면 세정용 챔버에 로딩하여 1차적으로 웨이퍼를 회전시킴과 동시에 H2O2+ 순수 또는 순수만을 두 개의 노즐을 통해 5∼10sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼를 세정하는 단계와, 상기 회전하는 웨이퍼를 순수 분사 노즐과 동시에 브러쉬를 사용하여 2차로 15∼25sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼를 세정하는 단계와, 상기 회전하는 웨이퍼를 순수 분사 노즐과 동시에 고압력 순수 분사 노즐을 통해 분사시키면서 15∼20sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼를 세정한 후 고속의 회전으로 웨이퍼를 건식으로 건조시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1(a) 내지 도 1(c)는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위해 도시한 구조도.
도 2(a) 및 도 2(b)는 비피에스지(BPSG) 또는 피에스지(PSG) 화학기상증착(CVD) 장비에서 진행한 웨이퍼의 뒷면을 순수 세정하기 전과 순수 세정한 후의 결과를 나타낸 도면.
도 3(a) 및 도 3(b)는 피라냐(piranha)(H2SO4+H2O2=4:1) 세정 전과 세정한 후의 파티클 맵(particle map) 결과를 나타낸 도면.
도 4는 순수 세정(DI-WATER SCRUB) 기술로 중금속을 짧은 시간 내에 효과적으로 제거한 결과를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 웨이퍼 2 및 3: 분사 노즐
4: 브러쉬 5: 고압력 순수 분사 노즐
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1(a) 내지 도 (1c)는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위해 도시한 구조도 이다.
도 1(a)에서는 웨이퍼의 뒷면(Back side) 오염이 심한 모든 공정 직후 웨이퍼의 뒷면 세정(Back-side scrub)용 챔버에 웨이퍼(1)를 로딩하여 1차적으로 웨이퍼(1)를 1000∼1500rpm 으로 회전(spin)시킴과 동시에 H2O2+ 순수(DI water) 또는 순수(DI-water) 만을 두 개의 분사 노즐(2 및 3)을 통해 5∼10sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼(1)를 세정(scrubbing) 한다.
도 1(b)에서는 1000∼1500rpm 으로 회전하는 웨이퍼를 순수(DI-water) 분사 노즐(3)과 동시에 브러쉬(4)를 사용하여 2차로 15∼25sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼(1)를 세정(scrubbing) 한다.
도 1(c)에서는 1000∼1500rpm 으로 회전하는 웨이퍼를 순수(DI-water) 분사 노즐(3)과 동시에 30∼40kgf/㎤ 고압력 순수 분사(jet DI-water) 노즐(5)을 통해 분사시키면서 15∼20sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼(1)를 세정(scrubbing) 한다. 이후, 3000∼4000rpm 의 회전으로 웨이퍼를 건조시키게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 우선 뒷면 오염이 심한 공정 직후에 뒷면을 세정하기 위한 장비로 두 개의 가는 노즐을 통한 순수 세정(DI-water rinse)과, 적절한 나일론 브러쉬(nylon brush)와, 적정 시간의 30∼40kgf/㎤ 압력을 가진 고압력 순수 분사(jet DI-water)를 이용하여 웨이퍼의 뒷면 오염을 낱장씩 세정(scrubbing)하기 때문에 배치 타입의 세정 공정에서 웨이퍼의 뒷면 오염물이 웨이퍼 전면에 전사될 염려가 없어서 파티클 및 오염물을 제거하기가 용이하여 디바이스의 수율 증대에 기여 할 수 있다.
실제로 비피에스지(BPSG) 또는 피에스지(PSG) 화학기상증착(CVD) 장비에서 진행한 웨이퍼의 뒷면을 세정하기 전과 세정한 후의 결과를 도 2(a) 및 도 (2b)에 나타냈고, 피라냐(piranha)(H2SO4+H2O2=4:1) 세정 전과 세정한 후의 파티를 행(particle map) 결과를 도 3(a) 및 도 (3b)에 나타내었다. 또한, 평탄화를 위한 비피에스지(BPSG)와 캐패시터(CAPACITOR) 형성시 코어(CORE)로 이용하는 피에스지(PSG)를 형성할 때, 컨베어 시스템(CONVEYOR SYSTEM)으로 움직이면서 소정의 두께만큼 증착하게 되는데 이 경우 웨이퍼의 뒷면에 Cr, Mn, Ni, Fe 등과 같은 중금속 오염이 심하게 되어 이러한 증금속들은 소자의 문턱 전압(Vt)을 쉬프트(SHIFT) 시키거나 리플래쉬 특성을 저하 시키게 된다. 본 기술은 이를 케미컬(CHEMICAL)이 아닌 순수 세정(DI-WATER SCRUB) 기술로 이러한 중금속을 짧은 시간 내에 효과적으로 제거할 수 있다. 중금속 오염이 제거된 결과를 도 4에 나타내었다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼 세정 공정에 있어서,
    웨이퍼의 뒷면 세정용 챔버에 로딩하여 웨이퍼를 회전시킴과 동시에 H2O2+ 순수 또는 순수만을 두 개의 노즐을 통해 5∼10sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼를 세정하는 단계와,
    상기 회전하는 웨이퍼를 순수 분사 노즐과 동시에 브러쉬를 사용하여 15∼25sec 시간 동안 분사시키면서 웨이퍼를 세정하는 단계와,
    상기 회전하는 웨이퍼를 고압력 순수 분사 노즐을 통해 15∼20sec 시간 동안 분사시키면서 세정한 후 고속의 회전으로 웨이퍼를 건식으로 건조시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 brush의 재질은 나일론, PVA, 모헤어를 이용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압력 순수 분사 노즐의 압력은 30∼40kgf/㎤ 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 단계별 웨이퍼의 회전 속도는 1000∼1500rpm 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 건식으로 건조시키는 고속 회전 속도는 3000∼4000rpm 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기의 모든 단계를 BPSG/PSG 증착공정과 같은 특정 공정에 적용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
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