KR101546660B1 - 반도체 웨이퍼 세척 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

척(chuck)을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 단계, 상기 반도체 기판에 인접하게 초음파/메가소닉 장치를 배치하는 단계, 상기 반도체 기판 및 상기 반도체 기판과 초음파/메가소닉 장치 사이의 갭에 화학 액체를 주입하는 단계, 세척 공정 도중에 상기 척의 각 회전동안 상기 반도체 기판과 초음파/메가소닉 장치 사이의 갭을 변화시키는 단계를 포함하는 초음파/메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법. 상기 갭은 척의 각 회전동안 0.5λ/N 증가 또는 감소될 수 있으며, 여기서 λ는 초음파/메가소닉 파동의 파장이며, N은 2-1000의 정수이다. 상기 갭은 세척 공정 도중에 0.5λn의 범위내로 변하며, 여기서 λ는 초음파/메가소닉 파동의 파장이며, n은 1부터 시작하는 정수이다.

Description

반도체 웨이퍼 세척 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR CLEANING SEMICONDUCTOR WAFERS}
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼 세척 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 웨이퍼상에 장치 구조물에 손상을 주지않고 효율적으로 입자를 제거하며 웨이퍼상에 균일한 초음파/메가소닉 출력 밀도 분포를 달성하기 위해 세척 공정 도중에 웨이퍼의 각 회전 동안 초음파/메가소닉 장치와 웨이퍼간의 갭을 변화시키는 것에 관한 것이다.
반도체 장치는 트랜지스터 및 상호연결 요소를 생성하기 위해 다수의 다른 공정 단계를 이용하여 반도체 웨이퍼상에서 제조 및 제작된다. 반도체 웨이퍼와 연결되는 트랜지스터 터미널을 전기적으로 연결하기 위해, 전도성(예, 금속) 트렌치, 바이어스 등이 반도체 장치의 일부로서 유전 물질에 형성된다. 상기 트렌치 및 바이어스 커플 전기 신호와 트랜지스터들간의 전력, 반도체 장치들의 내부 회로, 및 반도체 장치의 외부 회로가 이에 포함된다.
상호연결 요소 형성시 반도체 웨이퍼는 예를 들어, 마스킹, 엣칭 및 증착 공정을 통해 반도체 장치의 원하는 전자 회로를 형성한다. 특히, 다중 마스킹 및 플라즈마 엣칭 단계는 상호연결을 위한 트렌치 및 바이어스로 제공되는 반도체 웨이퍼상의 유전체층에 리세스 영역의 패턴을 형성하도록 수행될 수 있다. 트렌치에서 그리고 포스트 엣칭 또는 포토 레지스트 애싱에서 입자 및 오염을 제거하기 위해, 웨트 클리닝 단계가 필요하다. 특히, 장치 제조 교점이 65nm이상으로 이동할 경우, 트렌치 및 비아에 측별 손실은 임계 치수를 유지하는데 중요하다. 측벽 손실을 줄이거나 제거하기 위해, 온화하고 희석된 화학물질 또는 때때로 탈이온수만을 사용하는 것이 중요하다. 그러나, 희석된 화학물질이나 탈이온수는 보통 트렌치 및 비아에서 입자를 제거하는데 효율적이지 못하다. 따라서, 초음파 또는 메가소닉과 같은 기계적 힘이 이러한 입자를 효율적으로 제거하는데 필요하다. 초음파 및 메가소닉 파장은 웨이퍼 구조물에 기계적 힘을 적용하며, 전력 강도 및 전력 분포는 손상 한도내에서 기계적 힘을 조절하는 중요 파라미터이며 동시에 입자를 효율적으로 제거한다.
반도체 웨이퍼를 세척하기 위해 노즐에 결합된 메가 소닉 에너지는 미국 특허 제 4,326,553호에 개시되어 있다. 유체는 가압되고 메가소닉 에너지가 메가 소닉 변환기에 의해 유체에 적용된다. 노즐은 표면상에서 충돌을 위한 메가소닉 주파수에서 진동하는 리본과 같은 세척 유체의 분출을 제공하도록 형상화된다.
에너지 공급원은 유체내로 음향 에너지를 전송하는 연장된 프로브를 진동하며, 이는 미국 특허 제 6,039,059에 개시되어 있다. 일 배열로, 유체는 웨이퍼의 양면상에 분무되며, 프로브는 상위면에 가깝게 배치된다. 다른 배열로, 짧은 프로브가 그 표면에 가까운 이의 말단 표면에 배치되고, 상기 프로브는 웨이퍼가 회전함에 따라 표면에 걸쳐 이동한다.
에너지 공급원은 웨이퍼 표면에 평행한 이의 축 주변을 회전하는 로드를 진동시키며 이는 미국 특허 6,843,257 B2에 개시되어 있다. 로드 표면은 나선형 그루브와 같이 그루브가 휘어지도록 에칭된다.
메가 소닉 출력의 적당량을 전체 웨이퍼에 균일하게 적용하는 것은 세척 공정에 중요하다. 메가 소닉 출력이 웨이퍼에 균일하게 적용되지 않을 경우, 메가 소닉 출력을 적게 받는 웨이퍼 부분은 세척되지 않고, 상기 웨이퍼 부분상에 입자 및 오염이 남을 것이며, 과도한 메가 소닉 출력을 받는 웨이퍼 부분은 웨이퍼상에 있는 장치 구조물의 손상을 일으킬 수 있다.
웨이퍼 또는 기판의 표면상에 입자 및 오염을 보다 효율적으로 그리고 보다 낮은 구조물 손상을 세척하기 위해 웨이퍼상에 메가 소닉 출력 밀도 분포를 조절하는 보다 개선된 방법이 요구된다.
본 발명의 일 방법은 세척 공정 도중에 회전 웨이퍼의 정면에 인접한 메가 소닉 장치를 배치하고, 웨이퍼의 각 회전동안 메가소닉 장치와 웨이퍼간의 갭을 증가시키는 것이다. 웨이퍼의 각 회전동안 갭의 증가는 메가소닉파의 반파장의 마찰이며, 갭의 총 증가는 0.5λN의 범위내이며, 여기서 λ는 메가 소닉파의 파장이며, N은 1부터 시작하는 정수이다.
본 발명의 다른 방법은 세척 공정 도중에 회전 웨이퍼의 정면에 인접한 메가 소닉 장치를 배치하고, 웨이퍼의 각 회전동안 메가소닉 장치와 웨이퍼간의 갭을 감소시키는 것이다. 웨이퍼의 각 회전동안 갭의 감소는 메가소닉 파의 반파장의 마찰이며, 갭의 총 감소는 0.5λN의 범위내이며, 여기서 λ는 메가 소닉파의 파장이며, N은 1부터 시작하는 정수이다.
본 발명의 다른 방법은 회전 웨이퍼의 후면에 인접한 메가소닉 장치를 배치하고, 세척 공정 도중에 웨이퍼의 각 회전동안 메가소닉 장치와 웨이퍼간의 갭을 증가시키는 것이다. 상기 웨이퍼의 각 회전동안 갭의 증가는 메가소닉 파의 반파장의 마찰이며, 갭의 총 증가는 0.5λN의 범위내이며, 여기서 λ는 메가 소닉파의 파장이며, N은 1부터 시작하는 정수이다.
본 발명의 다른 방법은 회전 웨이퍼의 후면에 인접한 메가소닉 장치를 배치하고, 세척 공정도중 웨이퍼의 각 회전동안 메가소닉 장치와 웨이퍼간의 갭을 감소시키는 것이다. 웨이퍼의 각 회전동안 갭의 감소는 메가소닉 파의 반파장의 마찰이며, 갭의 총 감소는 0.5λN의 범위내이며, 여기서 λ는 메가 소닉파의 파장이며, N은 1부터 시작하는 정수이다.
도 1A-1D는 예시적인 웨이퍼 세척 장치를 나타낸 것이며;
도 2는 예시적인 웨이퍼 세척 공정을 나타낸 것이며;
도 3A-3B는 다른 예시적인 웨이퍼 세척 공정을 나타낸 것이며;
도 4는 다른 예시적인 웨이퍼 세척 장치를 나타낸 것이며;
도 5는 세척 방법을 나타낸 것이며;
도 6은 다른 예시적인 웨이퍼 세척 장치를 나타낸 것이며;
도 7은 다른 예시적인 웨이퍼 세척 장치를 나타낸 것이며;
도 8은 다른 예시적인 웨이퍼 세척 장치를 나타낸 것이며;
도 9는 다른 예시적인 웨이퍼 세척 장치를 나타낸 것이며;
도 10A-10G는 초음파/메가소닉 변환기의 다양한 형태를 나타낸 것이다.
도 1A 내지 1B는 메가소닉 장치를 이용한 통상적인 웨이퍼 세척 장치를 나타낸 것이다. 상기 웨이퍼 세척 장치는 웨이퍼 1010, 회전 구동 메카니즘 1016에 의해 회전하는 웨이퍼 척 1014, 세척 화학물질 또는 탈이온수 1032를 운반하는 노즐 1012, 및 메가소닉 장치 1003으로 구성된다. 상기 메가소닉 장치 1003은 또한 공명기 1008에 음향적으로 결합된 압전 변환기 1004로 구성된다. 변환기 1004는 진동하고 공명기 1008이 고주파 사운드 에너지를 액체에 전송하도록 전기적으로 여기된다. 메가소닉 에너지에 의해 생성된 세척액의 교반은 웨이퍼 1010상의 입자들을 느슨하게 한다. 이에 따라 오염물은 웨이퍼 1010의 표면으로부터 진동에 의해 떨어지고, 노즐 1012에 의해 제공되는 흐름액 1032를 통해 표면으로부터 제거된다.
도 1C에 나타낸 바와 같이, 최소한의 리플렉션 에너지를 달성하기 위해 상 리플렉션파 r1(워터 필름의 상부로부터)은 리플렉션 R2(워터 필름의 하부)에 대해 반대되어야 하며, 이에 따라 워터 필름 두께는 다음과 같다:
d=nλ/2, n=1, 2, 3, ......... (1)
여기서, d는 워터 필름의 두께 또는 메가-소닉 장치 1003과 웨이퍼 1010간의 갭이며, n은 정수이며, 그리고 λ는 물에서 메가소닉파의 파장이다. 예를 들어, 937.5K Hz의 메가소닉 주파수에 대해 λ=1.6mm, d=0.8mm, 1.6mm, 2.4mm 등이다.
도 1D는 갭 d와 도 1A에 나타낸 센서 1002에 의해 측정된 메가소닉 출력 밀도간의 상관성을 나타낸 것이다. 출력 밀도는 갭 사이즈가 0.4mm 증가함에 따라 밸리값 20 내지 피크값 80w/㎠로 달라지며, 0.8mm(0.5λ)의 갭 증가로 전체 사이클에 도달한다. 전체 웨이퍼상에 균일한 메가소닉 분포를 유지하기 위해 갭을 정확히 유지하는 것이 중요하다.
그러나, 실제로 균일한 갭을 이와 같이 정확하게 유지하는 것은, 특히 웨이퍼가 회전 모드인 경우에 매우 어렵다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 척 1014를 메가소닉 장치 2003의 표면에 100% 수직이 아니도록 설정할 경우, 메가소닉 장치와 웨이퍼 2010의 표면간의 갭은 웨이퍼의 엣지로부터 웨이퍼의 중심으로 감소된다. 이는 도 1D에 나타낸 데이타에 따라 웨이퍼의 엣지로부터 웨이퍼의 중심에서 비균일한 메가소닉 출력 밀도 분포를 일으킬 것이다.
다른 가능한 갭 변화는 도 3A 및 3B에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 3010의 표면에 수직이 아닌 척의 회전축에 의해 야기된다. 웨이퍼는 회전시 흔들거리며, 도 3B는 도 3A에 나타낸 바와 같은 상태에서 180도 회전 후 갭 상태를 보여준다. 웨이퍼의 엣지에서의 갭은 도 3A에 나타낸 바와 같은 최대값 내지 도 3B에 나타낸 바와 같은 최소값으로 감소된다. 이는 웨이퍼 패싱 메가소닉 장치와 같은 웨이퍼상에서 비균일한 메가소닉 출력 밀도 분포를 일으킬 것이다. 이러한 모든 비균일한 배전은 웨이퍼상의 장치 구조물에 손상을 일으키거나 균일한 웨이퍼 세척이 이루어지지 않는다.
척 회전도중에 갭의 변화에 의해 야기되는 비균일한 배전을 해소하기 위해, 본 발명은 도 4에 나타낸 바와 같은 방법을 개시한다. 메가소닉 장치 4003와 웨이퍼 4010간의 갭은 세척 공정도중 척 4014가 회전함에 따라 리드 스크류 4005 및 모터 4006에 의해 증가되거나 감소한다. 제어 유니트 4088은 모터 4016의 속도에 기초하여 모터 4006의 속도를 제어하는데 사용된다. 웨이퍼 4010 또는 척 4014의 각 회전동안, 제어 유니트 4088은 메가소닉 장치 4003을 위로 또는 아래로 움직이도록 모터 4006을 지시한다:
Δz=0.5λ/N (2)
여기서, λ는 초음파/메가소닉파의 파장이며, 그리고 N은 2-1000의 정수이다.
도 5에 보다 자세히 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 또는 척의 각 회전동안 갭이 증가할 경우에 웨이퍼의 동일한 부분에서 메가소닉 출력 밀도는 P1에서 P2로 변한다. 갭이 메가소닉파의 총 반파장으로 증가할 경우, 출력 밀도는 전체 사이클을 P1에서 P11로 변화시킨다. 사이클 출발점은 메가소닉 장치와 웨이퍼 부분간의 갭에 따라 달라지나, 웨이퍼상의 각 부분은 갭이 메가소닉파의 반파장으로 증가할 경우 전체 사이클의 출력 밀도를 받는다. 즉, 도 2, 도 3A 및 3B에 나타낸 이유에 기인하여 메가소닉 장치와 웨이퍼간의 갭이 균일하게 설정되지 않더라도, 웨이퍼의 각 부분은 메가소닉 장치가 메가소닉파의 반파장(937.5kHz의 주파수에 대해 약 0.8mm)을 상승시킬 경우에 전체 사이클의 메가소닉파를 받을 것이다. 이는 웨이퍼의 각 위치가 동일한 평균 출력 밀도, 동일한 최대 출력 밀도 및 동일한 최소 출력 밀도를 포함하는 동일한 양의 메가소닉 출력 밀도를 받도록 보장할 것이다. 작동 시퀀스는 다음과 같이 설정될 수 있다:
프로세스 시퀀스 1(메가소닉 주파수: f=937.5kHz, 및 탈이온수내 파장=λ=1.6mm):
단계 1: 웨이퍼를 ω의 속도로 회전시키며, 여기서 ω는 10-1500rpm의 범위내이다.
단계 2: 메가소닉 장치를 웨이퍼에 갭 d를 갖도록 인접하게 이동시키며, 여기서 d는 0.5-15mm의 범위내이다.
단계 3: 탈이온(DI)수 또는 화학물질로 노즐을 키고, 메가소닉 장치를 킨다.
단계 4: 척의 각 회전동안, 메가소닉 장치를 0.5λ/N(mm) 상승시키며, 여기서 N은 정수이며 2-1000의 범위내이다.
단계 5: 단계 4를 메가소닉 장치가 총 0.5nλ(mm) 상승될 때까지 계속 수행하며, 여기서 n은 1부터 시작하는 정수이다.
단계 6: 척의 각 회전동안, 메가소닉 장치를 0.5λ/N(mm) 하강시키며, 여기서 N은 정수이며 2-1000의 범위내이다.
단계 7: 단계 6을 메가소닉 장치가 총 0.5nλ(mm) 하강될 때까지 계속 수행하며, 여기서 n은 1부터 시작하는 정수이다.
단계 8: 웨이퍼가 세척될 때까지 단계 4 내지 단계 7을 반복한다.
단계 9: 메가소닉 장치를 끄고, 탈이온수 또는 화학물질 공급을 중단시킨 다음 웨이퍼를 건조한다.
프로세스 시퀀스 2(메가소닉 주파수: f=937.5kHz, 및 탈이온수내 파장=λ=1.6mm):
단계 1: 웨이퍼를 ω의 속도로 회전시키며, 여기서 ω는 10-1500rpm의 범위내이다.
단계 2: 메가소닉 장치를 웨이퍼에 갭 d를 갖도록 인접하게 이동시키며, 여기서 d는 0.5-15mm의 범위내이다.
단계 3: 탈이온(DI)수 또는 화학물질로 노즐을 키고, 메가소닉 장치를 킨다.
단계 4: 척의 각 회전동안, 메가소닉 장치를 0.5λ/N(mm) 하강시키며, 여기서 N은 정수이며 2-1000의 범위내이다.
단계 5: 단계 4를 메가소닉 장치가 총 0.5nλ(mm) 상승될 때까지 계속 수행하며, 여기서 n은 1부터 시작하는 정수이다.
단계 6: 메가소닉 장치를 끄고, 탈이온수 또는 화학물질 공급을 중단시킨 다음 웨이퍼를 건조한다.
변환기의 주파수는 초음파 범위 및 메가소닉 범위로 설정될 수 있으며, 이는 세척되어지는 입자에 따라 달라진다. 입자 크기가 클 수록 낮은 주파수가 사용되어야 한다. 초음파 범위는 20-200kHz이며, 메가소닉 범위는 200-10MHz이다. 또한, 역학적 파동의 주파수는 동일한 기판 또는 웨이퍼상에서 다른 크기의 입자를 세척하기 위해 연속적으로 또는 동시에 한 번에 한 번 변환될 수 있다. 만일 이중 주파수의 파장이 사용될 경우, 보다 높은 주파수 f1은 보다 낮은 주파수 f2의 배수이어야 하며, 변환기 이동 범위는 0.5λ2n이어야 하며, 척의 각 회전동안 갭의 증가 또는 감소는 0.5λ1/N이어야 하며, 여기서 λ2는 보다 낮은 주파수 f2를 갖는 파동의 파장이며, λ1은 보다 높은 주파수 f1을 갖는 파동의 파장이며, 그리고 N은 2-1000의 정수이며, 그리고 n은 1부터 시작하는 정수이다.
입자 및 오염을 제거하기 위해 사용되는 화학물질의 일 예를 다음과 같이 나타내었다:
유기물 제거: H2SO4:H2O2=4:1
입자 감소: NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5
금속 오염 제거: HCl:H2O2:H2O=1:1:6
산화물 제거: HF:H2O=1:100
도 6은 본 발명에 따른 메가소닉 장치를 이용한 웨이퍼 세척 장치의 다른 구현을 나타낸다. 이 구현은 척 6014가 리드 스크류 6005 및 모터 6006에 의해 수직적으로 이동된 것을 제외하고 도 4에 나타낸 것과 유사하다. 제어 유니트 6088은 리드 스크류 6005와 모터 6006을 통해 척 6014를 상하로 이동시킴으로써 메가소닉 장치 6003과 웨이퍼 6010간의 갭 d를 변화시킨다.
도 7은 본 발명에 따른 메가소닉 장치를 이용한 웨이퍼 세척 장치의 다른 구현을 나타낸다. 이 구현은 메가소닉 장치 7003이 웨이퍼 7010의 후면에 인접하게 배치되고, 리드 스크류 7005 및 모터 7006에 의해 수직적으로 이동되는 것을 제외하고 도 4에 나타낸 것과 유사하다. 제어 유니트 7088은 리드 스크류 7005 및 모터 7006을 통해 메가소닉 장치 7003을 상하로 이동시킴으로써 메가소닉 장치 7003과 웨이퍼의 후면간의 갭 d를 변화시킨다. 메가소닉파는 워터 필름 7034 및 웨이퍼 7010을 통해 웨이퍼 7010의 전면 및 워터 필름 7032에 전송된다. 노즐 7011은 메가소닉 장치 7003과 웨이퍼 7010의 후면간에 워터 필름 7034를 유지하기 위해 탈이온수 또는 화학물질을 공급한다. 이 구현의 잇점은 웨이퍼 7010의 전면상의 장치 구조물에 메가소닉파에 의해 야기될 수 있는 손상을 감소시키거나 제거하는 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 메가소닉 장치를 이용한 웨이퍼 세척 장치의 다른 구현을 보여준다. 이 구현은 웨이퍼 8010를 앞면이 밑으로 향하게 배치하고, 노즐 배열 8018을 웨이퍼 8010의 전면 하부에 배치한 것을 제외하고 도 4에 나타낸 것과 유사하다. 메가소닉파는 워터 필름 8032 및 웨이퍼 8010 자체를 통해 웨이퍼 8010의 전면에 전송된다. 노즐 배열 8018은 웨이퍼 8010의 전면에 액체 화학물질 또는 탈이온수를 분무한다.
도 9는 본 발명에 따른 메가소닉 장치를 이용한 웨이퍼 세척 장치의 다른 구현을 보여준다. 이 구현은 압전 변환기의 표면이 웨이퍼 9010의 표면에 대해 각 α를 갖는 것을 제외하고 도 4에 나타낸 것과 유사하다. 공명기 9008은 압전 변환기 9004와 부착되며, 메가소닉파는 공명기 9008 및 탈이온수 또는 화학 필름 9032를 통해 웨이퍼에 전송된다. 이때 프로세스 시퀀스 1, 2 및 3이 적용될 수 있다.
도 10A 내지 10G는 본 발명에 따른 메가소닉 장치의 평면도를 나타낸다. 도 4에 나타낸 메가소닉 장치는 다른 형태의 메가소닉 장치 10003로, 즉, 도 10A에 나타낸 바와 같은 삼각형 또는 파이 형상, 도 10B에 나타낸 바와 같은 직사각형, 도 10C에 나타낸 바와 같은 8각형, 도 10D에 나타낸 바와 같은 타원형, 도 10E에 나타낸 바와 같은 반원형, 도 10F에 나타낸 바와 같은 4분의 1 원형, 및 도 10G에 나타낸 바와 같은 원형으로 대체될 수 있다.
본 발명은 특정 구현, 예 및 적용에 대해 기술되었으나, 본 발명을 벗어나지 않고 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있다는 것은 당 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다.

Claims (27)

  1. 척(chuck)을 이용하여 반도체 기판을 고정시키는 단계;
    상기 반도체 기판에 인접하게 초음파 또는 메가소닉 장치를 배치하는 단계;
    적어도 하나의 노즐을 이용하여 상기 반도체 기판 및 상기 반도체 기판과 초음파 또는 메가소닉 장치 사이의 갭에 세척액인 화학 액체를 주입하는 단계;
    세척 공정 도중에 상기 척의 각 회전동안 상기 반도체 기판과 초음파 또는 메가소닉 장치 사이의 갭을 0.5λ/N 변화시키는 단계
    를 포함하며, 여기서 λ는 초음파 또는 메가소닉 파동의 파장이며, N은 2-1000의 정수인, 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 갭은 반도체 기판에 수직적인 방향으로 초음파 또는 메가소닉 장치를 이동시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 갭은 상기 초음파 또는 메가소닉 장치에 수직적인 방향으로 척을 이동시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 또는 메가소닉 장치는 반도체 기판의 전면에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 또는 메가소닉 장치는 반도체 기판의 후면에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 세척액은 상기 반도체 기판의 전면에 근접하게 배치된 제 1 노즐에 의해 상기 반도체 기판의 전면에 주입되며, 그리고 동시에 상기 세척액은 반도체 기판의 후면에 근접하게 배치된 제 2 노즐에 의해 상기 반도체 기판의 후면에 주입되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 갭이 총 0.5nλ 증가될 때까지 상기 갭은 척의 각 회전동안 0.5λ/N 증가되며, 여기서 n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 갭이 총 0.5nλ 감소될 때까지 상기 갭은 척의 각 회전동안 0.5λ/N 감소되며, 여기서 n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 초음파 또는 메가소닉 장치의 음파 주파수는 이중 주파수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 이중 주파수는 고주파 f1 및 저주파 f2를 포함하며, 그리고 f1=Mf2이며, 여기서 M은 2부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 갭이 총 0.5nλ2 감소될 때까지, 상기 갭은 척의 각 회전동안 0.5λ/N 감소되며, 여기서 λ은 고주파 f1을 갖는 파동의 파장이며, λ2는 저주파 f2를 갖는 파동의 파장이며, N은 2-1000의 정수이며, n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 갭이 총 0.5nλ2 증가될 때까지, 상기 갭은 척의 각 회전동안 0.5λ/N증가하며, 여기서 λ은 고주파 f1을 갖는 파동의 파장이며, λ2는 저주파 f2를 갖는 파동의 파장이며, N은 2-1000의 정수이며, n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척 방법.
  13. 반도체 기판을 고정하는 척(chuck);
    상기 반도체 기판에 인접하게 배치된 초음파 또는 메가소닉 장치;
    상기 반도체 기판 및 상기 반도체 기판과 초음파 또는 메가소닉 장치 사이의 갭에 세척액인 화학 액체를 주입하는 적어도 하나의 노즐;
    세척 공정 도중에 상기 척의 각 회전동안 상기 반도체 기판과 초음파 또는 메가소닉 장치 사이의 갭을 0.5λ/N 변화시키는 제어 유니트
    를 포함하며, 여기서 λ는 초음파 또는 메가소닉 파동의 파장이며, N은 2-1000의 정수인, 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 갭은 반도체 기판에 수직적인 방향으로 상기 초음파 또는 메가 소닉 장치를 이동시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 갭은 상기 초음파 또는 메가소닉 장치에 수직적인 방향으로 척을 이동시킴으로써 변화되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 초음파 또는 메가소닉 장치는 반도체 기판의 전면에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 초음파 또는 메가소닉 장치는 반도체 기판의 후면에 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 세척액은 반도체 기판의 전면에 근접하게 배치된 제 1 노즐에 의해 반도체 기판의 전면에 주입되며, 그리고 동시에 상기 세척액은 반도체 기판의 후면에 근접하게 배치된 제 2 노즐에 의해 반도체 기판의 후면에 주입되는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 갭이 총 0.5nλ 증가될 때까지 상기 갭을 척의 각 회전동안 0.5λ/N 증가로 변화시키며, 여기서 n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  20. 제 13항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 갭이 총 0.5nλ 감소될 때까지 상기 갭을 척의 각 회전동안 0.5λ/N 감소로 변화시키며, 여기서 n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  21. 제 13항에 있어서, 상기 초음파 또는 메가소닉 장치는 이중 주파수 파동을 생성하는 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 이중 주파수는 고주파 f1 및 저주파 f2를 포함하며, 그리고 f1=Mf2이며, 여기서 M은 2부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 갭이 총 0.5nλ2 증가될 때까지, 상기 갭을 척의 각 회전동안 0.5λ/N 증가로 변화시키며, 여기서 λ는 고주파 f1을 갖는 파동의 파장이며, λ2는 저주파 f2를 갖는 파동의 파장이며, N은 2-1000의 정수이며, n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 제어 유니트는 상기 갭이 총 0.5nλ2 증가될 때까지 상기 갭을 척의 각 회전동안 0.5λ/N 감소로 변화시키며, 여기서 λ는 고주파 f1을 갖는 파동의 파장이며, λ2는 저주파 f2를 갖는 파동의 파장이며, N은 2-1000의 정수이며, n은 1부터 시작하는 정수인 것을 특징으로 하는 초음파 또는 메가소닉 장치를 이용한 반도체 기판 세척용 장치.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8551251B2 (en) * 2011-04-28 2013-10-08 Lam Research Ag Ultrasonic treatment method and apparatus
CN103084349A (zh) * 2011-11-03 2013-05-08 无锡华润上华科技有限公司 晶片清洗方法
KR101641948B1 (ko) * 2015-01-28 2016-07-25 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 처리액 노즐
US11752529B2 (en) * 2015-05-15 2023-09-12 Acm Research (Shanghai) Inc. Method for cleaning semiconductor wafers
CN106340470A (zh) * 2015-07-17 2017-01-18 盛美半导体设备（上海）有限公司 晶圆表面的清洗装置和清洗方法
US9885952B2 (en) * 2015-07-29 2018-02-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and methods of EUV mask cleaning
WO2017096553A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 Acm Research (Shanghai) Inc. Method and apparatus for cleaning substrates using high temperature chemicals and ultrasonic device
CN109890520A (zh) * 2016-10-25 2019-06-14 盛美半导体设备（上海）有限公司 清洗半导体硅片的装置和方法
SG11201909037TA (en) * 2017-03-30 2019-10-30 Acm Res Shanghai Inc Substrate cleaning apparatus
JP7055467B2 (ja) * 2017-09-08 2022-04-18 エーシーエム リサーチ （シャンハイ） インコーポレーテッド 半導体ウェハの洗浄方法及び洗浄装置
JP6843402B2 (ja) * 2019-12-16 2021-03-17 エーシーエム リサーチ （シャンハイ） インコーポレーテッド 基板洗浄方法
KR20230111334A (ko) 2022-01-18 2023-07-25 주식회사 일레븐전자 링 세척 시스템
KR20230111333A (ko) 2022-01-18 2023-07-25 주식회사 일레븐전자 링 세척 시스템
KR20230164321A (ko) 2022-05-25 2023-12-04 주식회사 일레븐전자 링 회전유닛 및 이를 구비하는 링 세척장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040132318A1 (en) 2003-01-04 2004-07-08 Kim Yong Bae System and method for wet cleaning a semiconductor wafer

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326553A (en) 1980-08-28 1982-04-27 Rca Corporation Megasonic jet cleaner apparatus
JPH04213827A (ja) * 1990-12-11 1992-08-04 Nec Yamagata Ltd 半導体製造用ウェーハ表面洗浄装置
JPH04213826A (ja) * 1990-12-11 1992-08-04 Nec Yamagata Ltd 半導体製造用ウェーハ洗浄装置
JPH1154471A (ja) 1997-08-05 1999-02-26 Tokyo Electron Ltd 処理装置及び処理方法
JPH11283950A (ja) * 1998-03-30 1999-10-15 Ebara Corp 基板洗浄装置
JP4213827B2 (ja) 1999-07-29 2009-01-21 株式会社北川鉄工所 移動型枠装置の接合部構造
FR2808120B1 (fr) 2000-04-20 2002-07-26 Karl Suss France Procede et dispositif pour le traitement du substrat d'un circuit integre ou d'un produit analogue en cours de fabrication
US6539952B2 (en) * 2000-04-25 2003-04-01 Solid State Equipment Corp. Megasonic treatment apparatus
JP2002280343A (ja) * 2001-03-15 2002-09-27 Nec Corp 洗浄処理装置、切削加工装置
WO2002101798A2 (en) 2001-06-12 2002-12-19 Verteq, Inc. Method of applying liquid to a megasonic apparatus for improved cleaning control
JP2003197589A (ja) * 2001-12-26 2003-07-11 Elpida Memory Inc 半導体洗浄装置
US7185661B2 (en) * 2002-05-06 2007-03-06 Akrion Technologies, Inc. Reciprocating megasonic probe
JP2003340386A (ja) 2002-05-23 2003-12-02 Toshiba Corp 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法
US6995067B2 (en) * 2003-02-06 2006-02-07 Lam Research Corporation Megasonic cleaning efficiency using auto-tuning of an RF generator at constant maximum efficiency
US20050178402A1 (en) 2004-02-12 2005-08-18 Stowell R. M. Methods and apparatus for cleaning and drying a work piece
US7779782B2 (en) * 2004-08-09 2010-08-24 Lam Research Systems and methods affecting profiles of solutions dispensed across microelectronic topographies during electroless plating processes
DE102004053337A1 (de) * 2004-11-04 2006-05-11 Steag Hama Tech Ag Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Substraten und Düseneinheit hierfür
KR100598112B1 (ko) 2004-12-20 2006-07-07 삼성전자주식회사 이중 세정 프로브를 갖는 초음파 세정 장치 및 세정 방법
JP2007173277A (ja) 2005-12-19 2007-07-05 Fujitsu Ltd スピン洗浄装置およびウエハ洗浄方法
KR20070092887A (ko) 2006-03-09 2007-09-14 삼성전자주식회사 메가소닉 세정장치가 추가된 베벨 식각장비 및 이를 이용한웨이퍼 처리방법
JP2008288541A (ja) * 2007-04-19 2008-11-27 Pre-Tech Co Ltd 枚葉式洗浄装置
TWI421933B (zh) * 2007-05-16 2014-01-01 Lam Res Corp 板狀物件之超音波濕式處理的裝置與方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040132318A1 (en) 2003-01-04 2004-07-08 Kim Yong Bae System and method for wet cleaning a semiconductor wafer

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Publication number Publication date
US10020208B2 (en) 2018-07-10
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