KR102522643B1 - 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법 - Google Patents

매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102522643B1
KR102522643B1 KR1020210011542A KR20210011542A KR102522643B1 KR 102522643 B1 KR102522643 B1 KR 102522643B1 KR 1020210011542 A KR1020210011542 A KR 1020210011542A KR 20210011542 A KR20210011542 A KR 20210011542A KR 102522643 B1 KR102522643 B1 KR 102522643B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
cleaning
chemical
supply device
surface roughness
Prior art date
Application number
KR1020210011542A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220108493A (ko
Inventor
이건호
이치복
서대기
고병하
Original Assignee
에스케이실트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이실트론 주식회사 filed Critical 에스케이실트론 주식회사
Priority to KR1020210011542A priority Critical patent/KR102522643B1/ko
Priority to EP21923327.7A priority patent/EP4287244A1/en
Priority to JP2023545293A priority patent/JP2024503931A/ja
Priority to PCT/KR2021/001966 priority patent/WO2022163895A1/ko
Priority to CN202180092173.9A priority patent/CN116745896A/zh
Publication of KR20220108493A publication Critical patent/KR20220108493A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102522643B1 publication Critical patent/KR102522643B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02052—Wet cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02082—Cleaning product to be cleaned
    • H01L21/0209—Cleaning of wafer backside
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67288—Monitoring of warpage, curvature, damage, defects or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 세정 과정에서 웨이퍼의 양면에 서로 다른 세정 과정을 수행하도록 하고, 세정하고자 하는 웨이퍼의 면에 따라 사용하는 화학물질도 서로 다르게 함으로써, 양면의 거칠기를 다르게 할 수 있는 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법을 제안한다. 상기 매엽식 웨이퍼 세정장치는, 스핀 챔버, 제1 화학물질 공급장치, 제2화학물질 공급장치 및 제3화학물질 공급장치를 포함한다.

Description

매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법 {A single wafer type wafer cleaning device and a surface roughness control method for wafer}
본 발명은 웨이퍼의 세정장치에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼의 전면과 웨이퍼의 뒷면의 거칠기를 서로 다르게 할 수 있는 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 표면을 세정하는 기술은 크게 습식과 건식으로 구분할 수 있다. 제조 공정이 진행 중인 반도체 웨이퍼의 표면에는 슬러리 또는 파티클(particle) 등의 불순물이 부착되어 있다. 세정공정 (Cleaning Process)은 반도체 웨이퍼 표면 위의 물질을 제거한다는 점에서는 식각공정 (Etching Process)과 유사한 점이 있지만, 제거되는 대상이 불순물이라는 점에서 차이가 있다.
습식 공정은 다시 배치방식(Batch)과 스프레이(Spray) 방식으로 구분할 수 있다.
도 1은 종래의 배치방식의 세정공정 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 배치방식은 1차적으로는 화학물질(Chemical)을 포함하는 좌측 침전조에 복수의 웨이퍼를 침전시켜 웨이퍼 양면의 불순물을 제거하고, 화학물질을 이용하여 웨이퍼 양면의 불순물을 제거한 후에는 우측 침전조에 침전시켜 웨이퍼 표면에 잔류하는 불순물 및 화학물질을 추가로 제거함으로써 세정과정을 수행한다.
스프레이 방식은 회전하는 웨이퍼에 액체나 기체 형태의 화학물질을 분사하여 불순물을 제거하는 방식이다.
배치 방식은 많은 수의 웨이퍼를 한꺼번에 세정하는데 유리하고 스프레이 방식은 웨이퍼를 한 매씩 세정하는데 유리한 특징이 있다. 종래에는 집단 침지 방식은 배치 방식의 사용 비중이 높았지만, 최근 미세공정의 고도화, 사용 물질의 변화에 따라 스프레이 방식(Single Wafer Type, 이하 매엽식)의 비중이 높아지고 있다.
반도체 제조 공정에서 웨이퍼의 뒷면(Back side)이 공정 스테이지(stage)에 안착하는 과정에서 스테이지 표면에서의 미끄러짐으로 의해 불순물 입자(particle)가 발생하는 경우가 많은데, 이때 발생한 입자들이 공정이 진행 중인 웨이퍼의 전면(Front side)에 전이되는 문제가 발생한다.
도 2는 스테이지에서 발생하는 웨이퍼의 미끄러짐 및 이때 발생하는 입자를 설명한다.
도 2를 참조하면, 스테이지(210) 상부에 안착한 웨이퍼(220)의 뒷면이 스테이지(210)의 상부 면에서 미끄러지면서 불순물 입자(230)가 발생하고, 발생한 불순물 입자(230)가 웨이퍼(220)의 상부 면으로 이동하는 것을 확인할 수 있다.
도 2에서 설명한 것과 같이 반도체 제조 공정 중에 발생하는 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼의 전면과 뒷면의 표면 거칠기(u-roughness)를 다르게 하여 웨이퍼가 공정 스테이지에서 미끄러지는 것을 최소한으로 하는 방식이 제안되어 사용된다.
도 3은 양면의 거칠기가 서로 다른 웨이퍼의 예를 설명한다.
도 3을 참조하면, 실제로 반도체 제조 공정의 대상이 되는 웨이퍼의 상부 면(Frontside)와 웨이퍼의 뒷면(Backside)의 표면 거칠기가 서로 다른 것을 확인할 수 있다.
대한민국 공개특허: 10-2009-0069380호(2009년07월01일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 웨이퍼의 세정 과정에서 웨이퍼의 양면에 서로 다른 세정 과정을 수행하도록 하고, 세정하고자 하는 웨이퍼의 면에 따라 사용하는 화학물질도 서로 다르게 함으로써, 양면의 거칠기를 다르게 할 수 있는 매엽식 웨이퍼 세정장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 웨이퍼의 세정 과정에서 웨이퍼의 양면에 서로 다른 세정 과정을 수행하도록 하고, 세정하고자 하는 웨이퍼의 면에 따라 사용하는 화학물질도 서로 다르게 함으로써, 양면의 거칠기를 다르게 할 수 있는 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면(one aspect)에 따른 매엽식 웨이퍼 세정장치는, 회전하는 스핀들 테이블의 상부에 안착한 웨이퍼의 상부에는 제1 화학물질을 공급하여 세정하고. 상기 웨이퍼의 하부에는 상기 제1화학물질 및 상기 제1화학물질과 다른 제2화학물질을 공급하여 세정하며, 상기 제1 화학물질은 오존수이고, 상기 제2 화학물질은 불산이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면(onother aspect)에 따른 매엽식 웨이퍼 세정장치는, 스핀 챔버, 제1 화학물질 공급장치, 제2화학물질 공급장치 및 제3화학물질 공급장치를 포함한다. 상기 스핀 챔버는 상부에 웨이퍼가 안착하며 세정 공정 중 회전하는 스핀들 테이블을 내장한다. 상기 제1 화학물질 공급장치는 세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질Ⅰ을 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 상부에 공급한다. 상기 제2화학물질 공급장치는 세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질Ⅱ를 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 하부에 공급한다. 상기 제3화학물질 공급장치는 세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질Ⅲ을 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 하부에 공급한다. 여기서 상기 세정용 화학물질Ⅰ 및 상기 세정용 화학물질Ⅱ는 오존수이고, 상기 세정용 화학물질Ⅲ은 불산이다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면(one aspect)에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법은, 상부에 웨이퍼가 안착한 스핀들 테이블을 회전시키는 스핀들 테이블 회전단계, 상기 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 상부에 세정용 화학물질Ⅰ을 공급하는 제1 화학물질 공급단계 및 상기 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 하부에 세정용 화학물질Ⅱ와 세정용 화학물질Ⅲ을 공급하는 제2 & 제3 화학물질 동시공급단계를 수행한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면(another aspect)에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법은, 상부에 웨이퍼가 안착한 스핀들 테이블을 회전시키는 스핀들 테이블 회전단계, 상기 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 상부에 세정용 화학물질Ⅰ을 공급하는 제1 화학물질 공급단계 및 상기 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 하부에 세정용 화학물질Ⅱ와 세정용 화학물질Ⅲ을 번갈아 공급하는 제2 & 제3 화학물질 교차공급단계를 수행한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면(still another aspect)에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법은, 상부에 웨이퍼가 안착한 스핀들 테이블을 회전시키는 스핀들 테이블 회전단계 및 상기 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 상부에 제1 화학물질을 공급하고, 이와 동시에 웨이퍼의 하부에 제2 화학물질 및 제3 화학물질을 공급하는 제1 내지 제3 화학물질 동시공급단계를 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법은, 웨이퍼의 세정과정에서 웨이퍼의 전면과 웨이퍼의 뒷면에 서로 다른 세정용 화학물질을 사용하도록 하는 방식을 통해 웨이퍼의 뒷면을 웨이퍼의 전면에 비해 더 거칠게 할 수 있으므로, 웨이퍼 및 반도체 제조 공정 과정에서 웨이퍼의 미끄러짐에 따른 불순물 입자(particle)의 발생 및 불순물 입자가 웨이퍼 전면으로 전이되는 문제를 최소로 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 배치방식의 세정공정 예를 설명한다.
도 2는 스테이지에서 발생하는 웨이퍼의 미끄러짐 및 이때 발생하는 입자를 설명한다.
도 3은 양면의 거칠기가 서로 다른 웨이퍼의 예를 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 세정장치의 일 실시 예를 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 일 실시 예이다.
도 6은 도 5에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 일 실시 예에서 공급되는 화학물질의 시간, 농도, 및 유량과 스핀들 테이블의 회전속도의 예를 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 다른 일 실시 예이다.
도 8은 도 7에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 다른 실시 예에서 공급되는 화학물질의 시간, 농도, 및 유량과 스핀들 테이블의 회전속도의 예를 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 또 다른 일 실시 예이다.
도 10은 도 9에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 또 다른 실시 예에서 공급되는 화학물질의 시간, 농도, 및 유량과 스핀들 테이블의 회전속도의 예를 설명한다.
도 11은 웨이퍼의 상부와 하부를 동시에 또는 다른 시간에 세정하였을 때의 웨이퍼 양면의 거칠기의 정도를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 핵심 아이디어는, 웨이퍼 상부의 세정과 웨이퍼 하부의 세정을 서로 다른 시간에 실시하도록 하고, 웨이퍼를 세정할 때 웨이퍼 상부에 사용하는 세정제와 웨이퍼 하부에 사용하는 세정제를 서로 다르게 함으로써, 웨이퍼의 상부(또는 전면)와 웨이퍼의 하부(또는 후면)의 표면 거칠기를 선택적으로 제어할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 과정을 통해 웨이퍼의 상부의 표면 거칠기에 비해 웨이퍼의 하부의 표면 거칠기가 더 거칠어 지게 될 것이다.
예를 들면, 웨이퍼의 상부의 표면 거칠기는 제1 화학물질 즉 오존수(O3)를 이용하여 제어하고, 웨이퍼의 하부의 표면 거칠기는 제1 화학물질 및 제2 화학물질 즉 불산(HF)을 이용하여 표면 거칠기를 제어한다는 것이다.
본 발명에서 제안하는 방식을 통해 웨이퍼의 상부 및 하부를 세정한 후 1㎛×1㎛당 표면의 거칠기를 비교하면, 오존수를 이용한 웨이퍼 상부의 표면 거칠기는 0.9Å~1.0Å인 데, 오존수와 불산을 이용한 웨이퍼 하부의 표면 거칠기는 1.5Å이상이라는 실험 결과를 얻었다.
특히 웨이퍼의 하부에 공급하는 오존수와 불산을 동시에 투입하는 경우와 오존수 및 불산을 서로 다른 시간에 투입하는 경우를 비교하면, 오존수와 불산을 동시에 투입한 경우의 웨이퍼 하부의 표면 거칠기가 오존수와 불산을 번갈아 가면서 투입(교차 투입)한 경우에 비해 더 거칠다는 실험 결과를 얻었다.
또한, 오존수와 불산을 번갈아 가면서 투입하는 경우, 웨이퍼의 상부와 웨이퍼의 하부의 세정 과정을 구분하여 실시하는 경우는 물론이고, 오존수를 투입할 때에는 웨이퍼의 상부 및 웨이퍼의 하부에 동시에 투입하고, 불산을 투입할 때에는 웨이퍼의 하부에만 투입하는 실시 예도 가능하다.
실험결과 상기와 같은 방식으로 진행한 웨이퍼 상부의 표면 거칠기가 0.9Å~1.0Å이기 때문에, 패드 공정 시 패드(PAD)의 두께도 조절할 수 있다는 장점도 실험 결과 확인하였다.
이하의 설명은 상술한 실험 결과를 바탕으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 세정장치의 일 실시 예를 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 세정장치(400)는, 스핀 챔버(410), 스핀들 테이블(420), 제1 화학물질 공급장치(430), 제2화학물질 공급장치(440) 및 제3화학물질 공급장치(450)를 포함한다.
스핀 챔버(410)는 상부에 웨이퍼(460)가 안착하며 세정 공정 중 회전하는 스핀들 테이블(420)을 내장한다. 스핀 챔버(410)는 세정 공정 중에는 내부를 진공상태로 유지한다. 제1 화학물질 공급장치(430)는 세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질Ⅰ을 회전하고 있는 웨이퍼(460)의 상부에 공급한다. 제2화학물질 공급장치(440)는 세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질 Ⅱ를 회전하고 있는 웨이퍼(460)의 하부에 공급한다. 제3화학물질 공급장치(450)는 세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질 Ⅲ을 회전하고 있는 웨이퍼(460)의 하부에 공급한다.
실시 예에 따라서는 세정용 화학물질Ⅰ의 공급과 세정용 화학물질 Ⅱ 및 세정용 화학물질 Ⅲ을 공급을 서로 다른 시간에 하는 것도 가능하지만, 동시에 공급하는 실시 예도 가능하다.
본 발명에서는 세정용 화학물질Ⅰ 및 세정용 화학물질 Ⅱ는 오존(O3) 또는 오존수를 그리고 세정용 화학물질 Ⅲ은 불산(HF)을 사용할 것을 제안한다.
도 5는 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 일 실시 예이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법(500)은, 스핀들 테이블 회전단계(510), 제1 화학물질 공급단계(520) 및 제2 & 제3 화학물질 동시공급단계(530)를 포함한다.
스핀들 테이블 회전단계(510)에서는 상부에 웨이퍼가 안착한 스핀들 테이블을 회전시킨다.
제1 화학물질 공급단계(520)에서는 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 웨이퍼의 상부에 제1 화학물질, 즉 화학물질Ⅰ인 탈 이온화(De-ionized)된 오존수를 공급한다. 이때, 웨이퍼의 하부에는 어떠한 세정용 화학물질도 공급하지 않는다.
제2 & 제3 화학물질 동시공급단계(530)에서는 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 웨이퍼의 하부에 제2 화학물질 및 제3 화학물질, 즉 제2 화학물질인 세정용 화학물질 Ⅱ과 세정용 화학물질 Ⅲ을 공급한다. 상술한 바와 같이, 세정용 화학물질 Ⅱ과 세정용 화학물질 Ⅲ은 오존수와 불산이다. 이때, 웨이퍼의 상부에는 어떠한 세정용 화학물질도 공급하지 않는다.
제1 화학물질 공급단계(520) 및 제2 & 제3 화학물질 공급단계(530)는 어느 단계가 선행적으로 수행되어도 문제가 없지만, 웨이퍼의 한 면(예를 들면, 상부)을 세정할 때에는 웨이퍼의 반대 면(예를 들면, 하부)은 세정 공정을 진행하지 않도록 한다는 것이다.
다만, 세정의 효과를 극대화하기 위해서는, 스핀들 테이블 회전단계(510), 제1 화학물질 공급단계(520) 및 제2 & 제3 화학물질 동시공급단계(530)를 적어도 12회에서 최대 18회까지 반복수행할 것을 제안한다.
도 6은 도 5에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 일 실시 예에서 공급되는 화학물질의 시간, 농도, 및 유량과 스핀들 테이블의 회전속도의 예를 설명한다.
도 6을 참조하면, 제1 화학물질 공급단계(520)에서는 500~1500 rpm(revolution per minute)의 속도로 회전하고 있는 웨이퍼의 상부에 5~20 ppm(part per million) 농도를 가진 0.5~1.5 lpm(litter per minute) 양의 오존수를 1~5초(second) 동안 공급하고(도 6의 좌측 부분), 제2 & 제3 화학물질 공급단계(530)에서는 500~1500 rpm의 속도로 회전하고 있는 웨이퍼의 상부에 5~20 ppm 농도를 가진 0.5~1.5 lpm 양의 오존수와 0.2~1.0 wt% 농도를 가진 0.5~1.5 lpm 양의 불산을 1 ~ 5초 동안 공급한다는(도 6의 우측 부분) 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 웨이퍼의 상부와 하부를 번갈아 가면서 세정하는 과정을 적어도 12회에서 최대 18회까지는 수행하는 것이 바람직하다는 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 다른 일 실시 예이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법(700)은 스핀들 테이블 회전단계(710), 제1 화학물질 공급단계(720), 및 제2 & 제3 화학물질 교차공급단계(730)를 포함한다.
스핀들 테이블 회전단계(710)에서는 상부에 웨이퍼가 안착한 스핀들 테이블을 회전시킨다. 제1 화학물질 공급단계(720)에서는 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 웨이퍼의 상부에 제1 화학물질을 공급한다. 제2 & 제3 화학물질 교차공급단계(730)에서는 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 웨이퍼의 하부에 제2 화학물질 및 제3 화학물질을 번갈아 가면서 공급한다.
도 7에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법(700)은 웨이퍼의 상부와 웨이퍼의 하부의 세정을 서로 다른 시간에 수행한다는 점에서는 도 5에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법(500)과 동일하지만, 웨이퍼의 하부 세정 시 제1 화학물질과 제2 화학물질을 동시에 투입하지 않고 서로 번갈아 가면서 투입한다는 점이 도 5에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법(500)과 다른 점이다.
도 8은 도 7에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 다른 실시 예에서 공급되는 화학물질의 시간, 농도, 및 유량과 스핀들 테이블의 회전속도의 예를 설명한다.
도 8을 참조하면, 제1 화학물질 공급단계(720)에서는 500~1500 rpm의 속도로 회전하고 있는 웨이퍼의 상부에 5~20ppm 농도를 가진 0.5~1.5 lpm 양의 오존수를 1 ~ 5초 동안 공급한다(도 8의 좌측 부분). 제2 & 제3 화학물질 교차공급단계(730)에서는 500~1500 rpm의 속도로 회전하고 있는 웨이퍼의 하부에 5~20ppm 농도를 가진 0.5~1.5 lpm 양의 오존수와 0.2~1.0wt% 농도를 가진 0.5~1.5 lpm 양의 불산을 1 ~ 5초 동안 공급한다(도 8의 우측 부분).
웨이퍼의 상부와 하부를 번갈아 가면서 세정하는 과정을 적어도 12회에서 최대 18회까지는 수행하는 것이 바람직하다는 것이다.
도 7에 도시된 실시 예는 웨이퍼의 상부와 웨이퍼의 하부의 세정 순간을 서로 다르게 하는 것은 도 5에 도시된 실시 예와 동일하지만, 하부를 세정할 때 제2 화학물질 및 제3 화학물질을 동시에 사용하지 않고 번갈아 가면서 사용한다는 점에서 도 5에 도시된 실시 예와 다르다.
도 9는 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 또 다른 일 실시 예이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법(900)은 스핀들 테이블 회전단계(910), 및 제1 ~ 제3 화학물질 동시공급단계(920)를 포함한다.
스핀들 테이블 회전단계(910)에서는 상부에 웨이퍼가 안착한 스핀들 테이블을 회전시킨다.
제1 ~ 제3 화학물질 동시공급단계(920)에서는 스핀들 테이블과 함께 회전하고 있는 웨이퍼의 상부에 제1 화학물질을 공급함과 동시에, 웨이퍼의 하부에 제2 화학물질 및 제3 화학물질을 공급한다.
도 10은 도 9에 도시된 매엽식 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법의 또 다른 실시 예에서 공급되는 화학물질의 시간, 농도, 및 유량과 스핀들 테이블의 회전속도의 예를 설명한다.
도 10을 참조하면, 제1 ~ 제3 화학물질 동시공급단계(920)에서는 500~1500 rpm의 속도로 회전하고 있는 웨이퍼의 상부에 5~20ppm 농도를 가진 0.5~1.5 lpm 양의 오존수를 6 ~ 120초 동안 공급한다.
도 9의 실시 예는 6~120초 동안의 1회에 걸친 세정작업으로 완성된다는 점에서 도 5 및 도 7에 도시된 실시 예와 다르다는 것을 알 수 있다.
도 11은 웨이퍼의 상부와 하부를 동시에 또는 다른 시간에 세정하였을 때의 웨이퍼 양면의 거칠기의 정도를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 도 5 ~ 도 7에 도시된 실시 예를 수행한 결과를 표시하는데, 웨이퍼의 상부(Frontside)와 웨이퍼의 하부(Backside) 모두의 중심(center)과 중심으로부터 일정거리 떨어진 곳에서의 거칠기를 각각 측정한 것이다.
웨이퍼의 전면의 거칠기는 약 0.9Å(Angstrom, 옹스크롬)으로 동일한 데 반해, 교차공급의 예에 비해 동시공급의 예는 웨이퍼의 뒷면의 거칠기가 약 0.9Å 더 거칠게 되었다는 것을 알 수 있다.
도 11의 좌측에 도시된 교차공급에 따른 웨이퍼 뒷면(Backside)의 표면 거칠기는 중앙부(Center)가 1.5Å이고, 중앙부로부터 50mm, 100mm 및 140mm 떨어진 곳의 거칠기는 각각 1.6Å, 1.7Å 및 1.6Å으로 모두 1.5Å 이상의 거칠기를 가진다는 것을 알 수 있다.
도 11의 우측에 도시된 동시공급에 따른 웨이퍼 뒷면의 표면 거칠기는 중앙부가 2.4Å이고 중앙부로부터 각각 50mm, 100mm 및 140mm 떨어진 곳의 거칠기는 각각 2.5Å, 2.6Å 및 2.5Å으로 모두 2.4Å 이상의 거칠기를 가진다는 것을 알 수 있다.
도 11의 좌측(교차공급의 예)과 우측(동시공급의 예)을 비교하면, 웨이퍼의 하부에 제2 화학물질 및 제3 화학물질인 오존과 불산을 교차로 공급하였을 때보다 동시에 공급하였을 때 웨이퍼의 뒷면이 웨이퍼의 전면에 비해 거칠기가 더하다는 것을 알 수 있다.
결론적으로 말하면, 본 발명에 따라 교차공급 방식으로 세정을 수행하거나 동시공급 방식으로 세정을 수행하는 경우 모두, 웨이퍼의 전면과 웨이퍼의 뒷면에 서로 다른 세정용 화학물질을 사용할 때에는 웨이퍼의 뒷면이 웨이퍼의 전면에 비해 더 거칠다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 방식으로 웨이퍼의 전면 및 뒷면을 세정함으로써, 웨이퍼의 뒷면을 웨이퍼의 전면에 비해 더 거칠게 제조할 수 있으므로, 이후에 진행되는 공정에서 웨이퍼가 스테이지에 안착할 때 미끄러짐을 최소로 할 수 있고 따라서 종래의 경우와 같이 웨이퍼의 미끄러짐으로 인한 불순물 입자의 발생을 최소로 할 수 있다.
종래에 사용 비중이 높았던 배치 방식의 세정은 웨이퍼의 전면과 뒷면의 거칠기를 동일하게 밖에는 할 수 없었고, 그나마도 거칠기의 정도 제어가 쉽지 않았다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
410: 스핀 챔버
420: 스핀들 테이블
430: 제1 화학물질 공급장치
440: 제2 화학물질 공급장치
450: 제3 화학물질 공급장치
460: 웨이퍼

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 상부에 웨이퍼가 안착하며 세정 공정 중 회전하는 스핀들 테이블을 내장하는 스핀 챔버;
    세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질Ⅰ을 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 상부에 공급하는 제1 화학물질 공급장치;
    세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질Ⅱ를 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 하부에 공급하는 제2화학물질 공급장치; 및
    세정 공정이 진행되는 도중 세정용 화학물질Ⅲ을 회전하고 있는 상기 웨이퍼의 하부에 공급하는 제3화학물질 공급장치를 포함하며,
    상기 세정용 화학물질Ⅰ 및 상기 세정용 화학물질Ⅱ는 오존수이고, 상기 세정용 화학물질Ⅲ은 불산이며,
    상기 제1화학물질 공급장치가 상기 웨이퍼의 상부에 상기 세정용 화학물질Ⅰ을 공급하는 동안에는 상기 제2화학물질 공급장치 및 상기 제3화학물질 공급장치가 상기 세정용 화학물질Ⅱ 및 상기 세정용 화학물질Ⅲ을 상기 웨이퍼의 하부에 공급하지 않고,
    상기 제2화학물질 공급장치 및 상기 제3화학물질 공급장치가 상기 세정용 화학물질Ⅱ 및 상기 세정용 화학물질Ⅲ을 상기 웨이퍼의 하부에 공급하고 있는 동안에는 상기 제1화학물질 공급장치가 상기 웨이퍼의 상부에 상기 세정용 화학물질Ⅰ을 공급하지 않으며,
    상기 제2화학물질 공급장치 및 상기 제3화학물질 공급장치가 상기 세정용 화학물질Ⅱ 및 상기 세정용 화학물질Ⅲ을 상기 웨이퍼의 하부에 공급할 때,
    상기 세정용 화학물질Ⅱ 및 상기 세정용 화학물질Ⅲ을 상기 웨이퍼의 하부에 번갈아 가면서 공급하는 매엽식 웨이퍼 세정장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에서,
    상기 제2화학물질 공급장치 및 상기 제3화학물질 공급장치가 상기 세정용 화학물질Ⅱ 및 상기 세정용 화학물질Ⅲ을 상기 웨이퍼의 하부에 공급할 때,
    상기 세정용 화학물질Ⅱ 및 상기 세정용 화학물질Ⅲ을 상기 웨이퍼의 하부에 동시에 공급하는 매엽식 웨이퍼 세정장치.
  5. 삭제
  6. 제2항에서,
    상기 웨이퍼의 상부에는 상기 세정용 화학물질Ⅰ을 공급하고, 이와 동시에, 상기 웨이퍼의 하부에는 상기 세정용 화학물질Ⅱ 및 상기 세정용 화학물질Ⅲ을 공급하는 매엽식 웨이퍼 세정장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
KR1020210011542A 2021-01-27 2021-01-27 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법 KR102522643B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210011542A KR102522643B1 (ko) 2021-01-27 2021-01-27 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법
EP21923327.7A EP4287244A1 (en) 2021-01-27 2021-02-16 Single wafer-type wafer cleaning device and method for controlling surface roughness of wafer using same
JP2023545293A JP2024503931A (ja) 2021-01-27 2021-02-16 枚葉式ウエハー洗浄装置及びこれを用いたウエハー表面粗さ制御方法
PCT/KR2021/001966 WO2022163895A1 (ko) 2021-01-27 2021-02-16 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법
CN202180092173.9A CN116745896A (zh) 2021-01-27 2021-02-16 单晶片式晶片清洁设备及使用其控制晶片的表面粗糙度的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210011542A KR102522643B1 (ko) 2021-01-27 2021-01-27 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220108493A KR20220108493A (ko) 2022-08-03
KR102522643B1 true KR102522643B1 (ko) 2023-04-17

Family

ID=82654731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210011542A KR102522643B1 (ko) 2021-01-27 2021-01-27 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4287244A1 (ko)
JP (1) JP2024503931A (ko)
KR (1) KR102522643B1 (ko)
CN (1) CN116745896A (ko)
WO (1) WO2022163895A1 (ko)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06204198A (ja) * 1992-12-25 1994-07-22 Nippon Steel Corp 半導体基板の洗浄装置
KR100897431B1 (ko) * 2001-11-27 2009-05-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 액처리장치 및 액처리방법
KR100691212B1 (ko) * 2006-11-17 2007-03-12 애플티(주) 반도체 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 반도체 웨이퍼제조 장치
KR20090069380A (ko) 2007-12-26 2009-07-01 주식회사 동부하이텍 Ｈｆ 모듈을 구비한 스크러버 및 이를 이용한 웨이퍼세정방법
KR101225923B1 (ko) * 2011-03-31 2013-01-25 이완기 혼합형 반도체 세정 장치
US20130034966A1 (en) * 2011-08-04 2013-02-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd., ("Tsmc") Chemical dispersion method and device
US8657963B2 (en) * 2011-09-22 2014-02-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. In-situ backside cleaning of semiconductor substrate
KR20200040538A (ko) * 2018-10-10 2020-04-20 주식회사 케이씨텍 기판 세정 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024503931A (ja) 2024-01-29
KR20220108493A (ko) 2022-08-03
CN116745896A (zh) 2023-09-12
EP4287244A1 (en) 2023-12-06
WO2022163895A1 (ko) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6508258B1 (en) Method and apparatus for cleaning flat workpieces within a semiconductor manufacturing system
EP0618611A2 (en) Method and apparatus for washing substrates
US20020062842A1 (en) System for cleaning a semiconductor wafer
US7383601B2 (en) Substrate brush scrubbing and proximity cleaning-drying sequence using compatible chemistries, and method, apparatus, and system for implementing the same
KR19990088484A (ko) 반도체장치의세정장비및반도체장치의세정방법
US20180358241A1 (en) Substrate treating apparatus and methods
US20040216841A1 (en) Substrate processing apparatus
GB2368971A (en) Semiconductor wafer reclaim process
US7045018B2 (en) Substrate brush scrubbing and proximity cleaning-drying sequence using compatible chemistries, and method, apparatus, and system for implementing the same
US6946399B1 (en) Cleaning system method and apparatus for the manufacture of integrated cicuits
JP3413726B2 (ja) ウエハ洗浄方法
KR102522643B1 (ko) 매엽식 웨이퍼 세정장치 및 이를 이용한 웨이퍼 표면 거칠기 제어방법
JPH088222A (ja) スピンプロセッサ
JP3225273B2 (ja) ウエハ基板の総合研磨装置
US20060134923A1 (en) Semiconductor substrate cleaning apparatus and method
WO2022091609A1 (ja) エピタキシャルウェーハの洗浄方法
CN113617721B (zh) 基板清洁装置
JPS6036676A (ja) 板状物処理装置
KR100757329B1 (ko) 매엽식 기판 처리 장치
JP2006351805A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
WO1996020498A1 (fr) Couche d'oxyde, son procede de formation et dispositif a semi-conducteurs
JP2002305174A (ja) 半導体ウェハの洗浄方法
JPH10270393A (ja) ウエハ洗浄方法及び装置
JPH065579A (ja) 半導体ウエハの洗浄方法
CN117321738A (zh) 半导体晶片的清洗装置、半导体晶片的清洗方法及硅晶片的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant