KR102073339B1 - 웨이퍼 세정방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 웨이퍼 세정방법에 있어서,웨이퍼의 표면을 세정하는 단계; 소수성의 표면을 가진 웨이퍼를 순수로 린스하는 단계; 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계;그리고, 웨이퍼를 건조하는 단계;를 포함하며, 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서, 웨이퍼에 수막을 형성하는 단계;그리고, 웨이퍼에 질소를 분사하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.

Description

웨이퍼 세정방법{METHOD FOR CLEANING WAFER}
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로, 특히 공정이 단순한 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 한국 공개특허공보 제10-2001-0006623호에 제시된 웨이퍼 세정장치를 나타내는 도면이다. 설명의 편의를 위해 용어와 부호를 변경하였다.
구체적으로, 본 발명의 웨이퍼 세정장치의 챔버 내에는 회전할 수 있는 지지대(11a)을 구비하고, 상기 지지대(11a) 상에는 웨이퍼(23)가 위치한다. 상기 웨이퍼(23)의 일측 상에는 도 1(b)에 도시한 바와 같이 순수 공급 라인(13a, 13b)이 위치한다. 상기 순수 공급 라인(13a, 13b)은 도 1(b)과 같이 2개로 구성할 수도 있고, 그 이상의 복수 개로 구성할 수 있다. 도 1(a)의 웨이퍼(23) 상에는 순수 공급 라인(13a, 13b)을 통하여 공급된 순수가 도포 되어 수막(25)이 형성되어 있다.
상기 회전할 수 있는 지지대(11a) 상에 위치한 웨이퍼(23)의 상부에는 제1 노즐(N1)과 제2 노즐(N2)로 구성된 가스 주입 튜브(15a)와 상기 가스 주입 튜브(15a)에 부착되어 상기 웨이퍼(23) 상에 도포된 수막(25)의 표면에 근접하여 작은 챔버(27)를 구성할 수 있는 가스 가드(15b)로 구성된 가스 분사 장치(15)가 설치되어 있다. 예컨대, 상기 수막(25)과 가스 가드(15b) 사이의 거리를 2∼4mm로 하면 작은 챔버(27)를 구성할 수 있다. 상기 가스 주입 튜브(15a)에는 제1 가스(G1) 및 제2 가스(G2)가 주입되는 것으로 되어 있으나, 그 이외의 가스가 주입될 수 도 있다. 예컨대, 제1 가스(G1) 및 제2 가스(G2)는 오존(O3), 불화수소(HF), 암모니아(NH3), 이산화탄소(CO2), 수소(H2), 질소(N2), 아르곤(Ar) 가스 또는 그 조합 가스 중에서 선택될 수 있다. 상기 가스 주입 튜브(15a)는 제1 노즐(N1)과 제2 노즐(N2)로 제1 가스(G1) 및 제2 가스(G2)를 주입하는 것으로 구성하였으나 복수 개로 구성할 수 도 있다. 상기 가스 가드(15b)는 상부홀이 하부홀보다 작은 콘형으로 구성되어, 상기 웨이퍼(23) 상의 수막에 근접한 가스 가드(15b)의 내부는 작은 챔버(27) 역할을 하게 된다. 상기 가스 가스(15b)는 콘형의 하단부에서 연장된 가이드부(e)도 포함한다. 그리고, 상기 가스 가드(15b)에는 상기 작은 챔버(27)에 채워진 공기가 빠져나가고 작은 챔버(27) 내의 압력을 대기압보다 높게, 예컨대 1-2기압 정도로 유지하여 주어 작은 챔버(27)가 지속적으로 형성될 수 있도록 하고, 대기가 상기 가스 주입 튜브(15a)로 역류하지 않도록 하는 홀이 형성되어 있다. 상기 가스 주입 튜브(15a)와 가스 가드(15b)로 구성된 가스 분사 장치(15)는 상기 웨이퍼(23) 상에서 상하로 이동할 수 있으며, 웨이퍼(23) 상의 수막(25)에 접하여 X축 또는 Y축으로 이동할 수 있다. 그리고, 상기 가스 분사 장치(15)에는 초음파 발진기(megasonic transducer, 29)가 부착되어 있어 상기 초음파가 가스 가스(15b)를 통하여 수막에 전달된다. 결과적으로, 상기 가스 가드(15b)는 수막(25)과 접촉하여 작은 챔버(27)를 형성함과 동시에 상기 가스 분사 장치에 초음파 발진기(megasonic transducer)가 부착되어 있는 경우 초음파를 수막에 전달하는 역할을 수행한다.
도 2는 한국 공개특허공보 제10-2009-0036715호에 제시된 웨이퍼 세정방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
본 발명이 제공하는 실리콘 웨이퍼 세정방법의 하나는, (S11) 실리콘 웨이퍼 표면을 SC-1 세정액으로 세정하는 단계; (S12) 상기 (S11)단계에서 세정된 실리콘 웨이퍼 표면을 탈이온수를 이용하여 린스하는 단계; (S13) 상기 (S12)단계에서 린스된 실리콘 웨이퍼 표면을 염산, 오존수 및 탈이온수를 포함하여 이루어진 세정액을 이용하여 세정하는 단계; (S14) 상기 (S13)단계에서 세정된 실리콘 웨이퍼 표면을 탈이온수를 이용하여 린스하는 단계; 및 (S15) 상기 (S14)단계에서 린스된 실리콘 웨이퍼를 건조시키는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
종래의 웨이퍼 세정장치에서는 파티클을 제거하기 위해 세정 공정 후, 초음파 발진기를 이용하거나, 복수의 약액을 이용하여 여러 번 웨이퍼를 세정하였다. 이는 장치를 추가 하거나, 복수의 약액을 사용해야하므로, 이에 따라 비용이 추가되고, 과정이 복잡해지는 문제점이 있다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 웨이퍼 세정방법에 있어서, 웨이퍼의 표면을 세정하는 단계; 소수성의 표면을 가진 웨이퍼를 순수로 린스하는 단계; 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계;그리고, 웨이퍼를 건조하는 단계;를 포함하며, 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서, 웨이퍼에 수막을 형성하는 단계;그리고, 웨이퍼에 질소를 분사하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 세정방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 한국 공개특허공보 제10-2001-0006623호에 제시된 웨이퍼 세정장치를 나타내는 도면,
도 2는 한국 공개특허공보 제10-2009-0036715호에 제시된 웨이퍼 세정방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 웨이퍼 세정방법을 나타내는 순서도,
도 4는 본 개시에 따른 웨이퍼 세정장치의 일 예를 나타내는 도면,
도 5 내지 도 9은 본 개시에 따른 웨이퍼 세정방법의 일 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 개시에 따른 웨이퍼 세정방법에 따른 웨이퍼의 회전속도를 설명하는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 3은 본 개시에 따른 웨이퍼 세정방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
웨이퍼 세정방법에 있어서, 먼저, 웨이퍼 표면을 세정한다(S1). 이후, 소수성의 표면을 가진 웨이퍼를 순수로 린스한다(S2). 이후, 웨이퍼를 등가속도로 회전한다(S3) 이후, 웨이퍼를 건조한다(S4).
도 4는 본 개시에 따른 웨이퍼 세정장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
웨이퍼 세정장치(100)는 지지대(110), 순수 노즐(120), 질소 노즐(130) 및 세정액 노즐(140)을 포함한다. 지지대(110)는 웨이퍼(W)를 지지하고, 웨이퍼(W)가 회전하도록 회전하며, 지지대(110) 중심에 지지대(110)를 회전시키는 중심축을 가진다. 순수 노즐(120), 질소 노즐(130) 및 세정액 노즐(140)은 지지대(110) 위에 구비되며, 순수 노즐(120) 및 세정액 노즐(140)은 웨이퍼(W)로 순수 및 세정액을 공급하고, 질소 노즐(130)은 웨이퍼(W)의 중심에서 가장자리로 이동가능하며, 웨이퍼(W)로 질소를 공급한다. 세정액 노즐(140)은 웨이퍼(W) 위에 구비되어, 세정액이 웨이퍼(W)에 고르게 공급되도록 한다.
도 5 내지 도 9은 본 개시에 따른 웨이퍼 세정방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
웨이퍼 세정방법에 있어서, 먼저, 도 5와 같이 웨이퍼(W)의 표면을 세정한다. 웨이퍼(W)의 표면은 세정액(141)으로 세정된다. 세정액(141)은 웨이퍼(W)의 산화된 표면 및 표면의 이물질을 제거하는 역할을 할 수 있다. 세정액(141)은 희석불산(DHF;Dilute HF) 일 수 있다. 희석불산으로 세정된 웨이퍼(W)의 표면은 소수성(hydrophobic)을 띈다. 이후, 도 6과 같이 소수성의 표면을 가진 웨이퍼(W)를 순수(121)로 린스한다. 웨이퍼(W) 표면에 순수(121)를 뿌린다. 일정시간동안 순수(121)를 뿌려 웨이퍼(W) 표면에서 순수(121)에 의해 파티클과 희석불산이 흘러나가도록 한다. 일정시간 후 순수(121)의 공급을 멈추면, 웨이퍼(W) 표면에 일정하게 형성되지 않는 순수가 모인다. 이후, 도 7과 같이 웨이퍼를 등가속도 회전하여 웨이퍼 표면에 일정한 높이로 형성되는 수막을 형성한다. 웨이퍼(W)는 등가속도로 회전해야 한다. 왜냐하면, 웨이퍼(W)의 수막(150)을 제거하기 위해서 고속으로 회전하면, 웨이퍼(W) 표면이 소수성 표면이기 때문에 수막(150)이 분산되어 물방울로 날아가버려 물반정이 남기 때문이다. 이후, 도 8 과 같이 웨이퍼(W)에 질소를 분사한다. 웨이퍼(W)의 중심(c)으로부터 가장자리(e)까지 질소를 분사하면서, 수막(150)을 밀어낸다. 웨이퍼(W)의 중심(c)은 원심력이 작용하지 않아서, 중심(c)의 수막(150)은 물리적으로 힘을 가해주지 않으면 제거되지 않기 때문에 중심(c)부터 질소를 분사한다. 질소는 수소(H2)로 대체되어 사용될 수도 있다. 왜냐하면, 질소와 수소는 웨이퍼의 산화를 막을 수 있기 때문이다. 질소로 수막(150)을 유지하며 중심(c)으로부터 가장자리(e)까지 밀어냄으로서, 웨이퍼(W)의 표면에 파티클과 세정액(예;희석불산) 및 수막(150)도 제거되고, 물반정도 남지 않는다. 이로 인해, 수막(150)은 소수성 표면에서 수막(150)을 이루면서 웨이퍼(W) 표면에서 제거되어 물반정이 생기지 않는다. 웨이퍼(W)에 수막(150)을 형성하는 단계와 웨이퍼(W)에 질소를 분사하는 단계는 동시에 형성될 수도 있고, 수막(150)을 형성한 뒤에 질소를 분사할 수도 있다.
웨이퍼(W)는 등가속도로 회전을 할 때, 질소 노즐(130)이 웨이퍼 중심(c)으로부터 가장자리(e)까지 움직이면서 질소를 분사하고, 15mm/sec의 속도로 1회 이동한다. 예를 들면, 웨이퍼 크기가 300mm 일 때, 중심(c)은 150mm 이며, 질소 노즐(130)은 웨이퍼(W)의 150mm~10mm까지 일직선으로 움직일 수 있다. 또한, 질소는 10LPM~50LPM의 속도로 배출될 수 있다. 특히, 본 예에서는 20LPM으로 배출된다.
도 9와 같이 웨이퍼(W)를 건조한다. 웨이퍼(W)는 1500RPM이상의 속도로 회전하며 건조된다.
도 10은 본 개시에 따른 웨이퍼 세정방법에 따른 웨이퍼의 회전속도를 설명하는 도면이다.
웨이퍼(W)는 등가속도와 등속도로 회전 가능하다. 0RPM에서 1500RPM으로 증가할 때, 실험 결과 수막이 깨지지 않는 등가속도는 1초에 0RPM~150RPM 사이의 속도로 형성될 수 있다. 특히, 그래프에 나타난 가속도는 가장 바람직한 예이며, 이때, 수십mm의 두께의 수막이 형성되며, 파티클이 제거가 가장 잘 된다. 즉, 회전속도는 10초동안 0RPM에서 1500RPM으로 등가속도로 증가한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 가속도는 1초에 150RPM이 증가하는 것을 알 수 있다.
그 이후, 웨이퍼(W)는 일정한 속도로 회전한다. 이때, 회전속도는 1500RPM이상인 것이 바람직하다. 고속으로 회전하여 웨이퍼(W)를 건조한다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 웨이퍼 세정방법에 있어서, 웨이퍼의 표면을 세정하는 단계; 소수성의 표면을 가진 웨이퍼를 순수로 린스하는 단계; 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계;그리고, 웨이퍼를 건조하는 단계;를 포함하며, 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서, 웨이퍼에 수막을 형성하는 단계;그리고, 웨이퍼에 질소를 분사하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 세정방법.
(2) 웨이퍼에 질소를 분사하는 단계에서 웨이퍼의 중앙으로부터 가장자리까지 질소를 분사하는 웨이퍼 세정방법.
(3) 웨이퍼의 표면을 세정하는 단계에서, 웨이퍼는 희석불산(DHF;dilute HF)에 의해서 세정되는 웨이퍼 세정방법.
(4) 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서 1500rpm 이하에서 웨이퍼를 등가속도로 증가하는 웨이퍼 세정방법.
(5) 웨이퍼에 수막을 형성하는 단계에서, 소수성의 웨이퍼 표면 전체에 균일한 수막을 형성하는 웨이퍼 세정방법.
(6) 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서 초당 0rpm~150rpm 사이의 가속도를 가지는 웨이퍼 세정방법.
(7) 질소를 분사하는 질소 노즐을 포함하며, 질소 노즐은 웨이퍼의 중앙에서 가장자리까지 이동하는 웨이퍼 세정방법.
(8) 웨이퍼를 건조하는 단계에서, 웨이퍼는 1500rpm 이상에서 스핀건조되는 웨이퍼 세정방법.
(9) 웨이퍼에 수막을 형성하는 단계에서, 소수성의 웨이퍼 표면 전체에 균일한 수막을 형성하며, 웨이퍼에 질소를 분사하는 단계에서 웨이퍼의 중앙으로부터 가장자리까지 질소를 분사하는 웨이퍼 세정방법.
(10) 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서 1500rpm 이하에서 웨이퍼를 등가속도로 증가하며, 초당 0rpm~150rpm 사이의 가속도를 가지는 웨이퍼 세정방법.
본 개시에 의하면, 린스 단계에서 수막을 이용해 파티클을 제거가능한 웨이퍼 세정방법을 제공한다.
또한 본 개시에 의하면, 수막을 컨트롤하여 물반정없이 웨이퍼 표면의 파티클을 제거가능한 웨이퍼 세정방법을 제공한다.
또한 본 개시에 의하면, 웨이퍼를 등가속도로 회전하여 수막이 깨지지 않도록 웨이퍼 표면의 파티클을 제거가능한 웨이퍼 세정방법을 제공한다.
W:웨이퍼 100:웨이퍼 세정장치 110:지지대 120:순수 노즐
130: 질소노즐 140:세정액 노즐 150:수막

Claims (10)

  1. 웨이퍼 세정방법에 있어서,
    웨이퍼의 표면을 세정하는 단계;
    소수성의 표면을 가진 웨이퍼를 순수로 린스하는 단계;
    웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계;그리고,
    웨이퍼를 건조하는 단계;로서, 웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계를 통해 웨이퍼의 회전속도가 적어도 1500rpm 이상에 도달한 이후 등속도에서 웨이퍼를 건조하는 단계;를 포함하며,
    웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계는,
    등가속도로 회전하는 웨이퍼 표면 전체에 수막을 형성하는 단계;로서, 수막이 깨지지 않는 등가속도로 회전하는 상태에서 웨이퍼 표면 전체에 수막을 형성하는 단계; 그리고
    등가속도로 회전하는 웨이퍼 표면 전체에 형성된 수막을 밀어내기 위해 웨이퍼에 질소를 분사하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 세정방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    웨이퍼에 질소를 분사하는 단계에서
    웨이퍼의 중앙으로부터 가장자리까지 질소를 분사하는 웨이퍼 세정방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서
    정지상태에서 1500rpm 이하까지 웨이퍼의 회전속도를 등가속도로 증가시키는 웨이퍼 세정방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서
    초당 0rpm 초과 150rpm 이하의 가속도를 가지는 웨이퍼 세정방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    웨이퍼를 등가속도로 회전하는 단계에서
    정지상태에서 1500rpm 이하까지 웨이퍼의 회전속도를 등가속도로 증가시키며,
    초당 0rpm 초과 150rpm 이하의 가속도를 가지는 웨이퍼 세정방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    웨이퍼의 표면을 세정하는 단계에서,
    웨이퍼는 희석불산(DHF;dilute HF)에 의해서 세정되는 웨이퍼 세정방법.
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