KR102654366B1 - Showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법에 관한 것으로, 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법에 있어서, 상기 샤워헤드 세정 방법은 사용된 샤워 헤드를 절단하여 홀의 진원도와 측벽의 식각 현상과 AlF 침착 여부에 따라 세정 영역을 결정하고, Acid 세정조와 DIW 세정조를 각각 준비하는 제 1단계; 상기 Acid 세정조에서 산성 혼합액을 통해 상기 샤워헤드를 부분적으로 1차 세정하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 1차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 상기 DIW 세정조로 이동시킨 후 DIW로 2차 세정하는 제 3단계; 상기 제 3단계에서 2차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 스프레이 공정을 통해 잔존 세정액을 제거하는 제 4단계; 및 상기 제 4단계에서 잔존 세정액이 제거된 상기 샤워헤드를 건조 공정을 통해 건조하는 제 5단계;를 포함하여 구성되고, 상기 제 2단계는, 상기 샤워헤드 중심점을 기준으로 소정 반경씩 세정 대상 구역을 구획한 후 세정 대상 구역별로 상기 1차 세정을 각각 수행하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process. In the showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process, the showerhead cleaning method involves cutting the used shower head to determine the roundness of the hole and the etching phenomenon of the side wall. A first step of determining the cleaning area according to the presence or absence of AlF deposition and preparing an acid cleaning tank and a DIW cleaning tank, respectively; A second step of partially first cleaning the showerhead with an acid mixture in the acid cleaning tank; A third step of moving the showerhead on which primary cleaning has been completed in the second step to the DIW cleaning tank and performing secondary cleaning with DIW; a fourth step of removing residual cleaning fluid from the showerhead on which secondary cleaning has been completed in the third step through a spray process; and a fifth step of drying the showerhead from which the residual cleaning solution has been removed in the fourth step through a drying process, wherein the second step is to clean the area to be cleaned at a predetermined radius based on the center point of the showerhead. After dividing, the first cleaning is performed for each cleaning target area.
Description
본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 반도체 공정에서 다양하게 사용되는 샤워헤드의 오염으로 인해 효율적으로 샤워헤드를 세정 할 수 있는 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process. More specifically, it relates to a showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process that can efficiently clean showerheads due to contamination of showerheads used in various ways in the semiconductor manufacturing process. It's about a shower head cleaning method.
일반적으로, 반도체 제조 장치는 내측의 프로세스 영역(process area)에 웨이퍼를 지지하기 위한 지지대를 가지는 프로세스 챔버(process chamber)를 가진다. 이러한 프로세스 챔버는 제조공정이 진행되는 프로세스 영역이 진공상태를 유지하도록 하고, 프로세스 영역에 가스 분배를 위한 어셈블리인 샤워헤드(shower head)가 설치되며, 샤워 헤드를 통해서 프로세스 영역에 하나 또는 다수의 프로세스 가스(process gas)가 공급되도록 한다.Generally, a semiconductor manufacturing apparatus has a process chamber having a support for supporting a wafer in an inner process area. This process chamber maintains a vacuum state in the process area where the manufacturing process is performed, and a shower head, which is an assembly for gas distribution, is installed in the process area. One or more processes are carried out in the process area through the shower head. Ensure that gas (process gas) is supplied.
예컨대 프로세스 가스는 가열되거나, 에너지를 공급받아 반도체 웨이퍼 상에 정해진 프로세스를 수행하기 위한 플라즈마 등을 형성할 수 있는데, 이와 같은 프로세스 가스는 화학적 증기 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)을 포함하여 반도체 웨이퍼 상에서 박막을 증착(deposition)하거나, 반도체 웨이퍼로부터 물질을 제거하기 위한 에칭(etching) 작용을 하게 된다.For example, the process gas can be heated or supplied with energy to form plasma to perform a certain process on the semiconductor wafer. Such process gas can be used to form plasma on the semiconductor wafer, including chemical vapor deposition (CVD). It deposits a thin film or performs an etching operation to remove material from a semiconductor wafer.
한편, 샤워 헤드는 프로세스 가스를 반도체 웨이퍼 또는 프로세스 영역으로 공급 내지 분사하기 위하여 가스 공급관이 연결되고, 가스 공급관을 통해서 공급되는 프로세스 가스를 프로세스 영역 전체에 걸쳐서 가능한 균일하게 분사하도록 홀이 다수로 형성되는 페이스 플레이트(face plate)가 일측에 마련된다.Meanwhile, the shower head is connected to a gas supply pipe to supply or spray process gas to the semiconductor wafer or process area, and has a plurality of holes formed to spray the process gas supplied through the gas supply pipe as uniformly as possible throughout the process area. A face plate is provided on one side.
이러한 샤워 헤드는 페이스 플레이트의 미세한 홀 구조로 인하여 사용 기간이 경과할수록 홀 내부에 오염물이 증착 내지 부착됨으로써 홀의 오염도가 증가하고 이에 따라 홀의 막힘 등을 유발하여 프로세스 가스의 균일한 공급을 어렵게 하여 반도체 웨이퍼의 품질을 저하시키고, 홀로부터 박리되는 파티클이 반도체 웨이퍼에 파티클(particle)을 발생시킴으로써 반도체 웨이퍼에 결함을 유발하여 수율을 현저하게 감소시키게 된다.Due to the fine hole structure of the face plate, these shower heads have contaminants deposited or attached to the inside of the hole as the period of use passes, increasing the level of contamination in the hole and causing clogging of the hole, making it difficult to supply process gas uniformly, thereby damaging the semiconductor wafer. The quality of the wafer deteriorates, and particles peeling off from the hole generate particles on the semiconductor wafer, thereby causing defects in the semiconductor wafer and significantly reducing yield.
이와 같은 종래의 샤워 헤드에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 한국공개특허 제10-2006-0003420호의 "샤워헤드 홀 세정 방법"이 제시된 바 있는데, 이는 상단이 가스 인입구에 연결되고 하단에 가스 분출구가 형성된 공정 챔버 내의 샤워 헤드의 홀 내부를 세정하는 방법으로서, 세정 가스를 샤워 헤드 홀 내부로 인입하여 상기 세정 가스에 의한 화학적 반응으로 샤워 헤드 홀 내부에 형성된 박막을 식각(etching)하는 단계; 및 상기 세정 가스에 의해 상기 샤워 헤드 홀 내부 박막을 식각하는 단계 후에, 상기 샤워 헤드 홀 내부로 불활성 가스를 인입하여 상기 샤워 헤드 홀 내부에 잔류하고 있는 세정 가스를 퍼지(purge)하는 단계를 포함한다.In order to solve such problems with the conventional shower head, the "shower head hole cleaning method" of Korean Patent Publication No. 10-2006-0003420 has been proposed, which has the upper end connected to the gas inlet and the gas outlet formed at the lower end. A method of cleaning the inside of a shower head hole in a process chamber, comprising: introducing a cleaning gas into the shower head hole and etching a thin film formed inside the shower head hole through a chemical reaction by the cleaning gas; And after the step of etching the thin film inside the shower head hole with the cleaning gas, it includes the step of introducing an inert gas into the shower head hole to purge the cleaning gas remaining inside the shower head hole. .
그러나, 종래의 샤워 헤드 홀 세정 방법은 샤워 헤드가 설치된 상태에서 샤워 헤드 내에 세정 가스를 단순히 인입시킴으로써 샤워 헤드의 세정을 세정 가스의 공급에만 의존하며, 이로 인해 샤워 헤드의 홀에 대한 세정력에 한계를 가지는 문제점을 가지고 있었다. 또한 프로세스 챔버 내에 샤워 헤드를 고정시킨 상태에서 세정이 이루어짐으로써 프로세스 챔버를 오염시키고, 이로 인해 프로세스 챔버의 세정이 필연적으로 요구되어 세정에 소요되는 시간과 노력이 증가하는 문제점을 가지고 있었다.However, the conventional shower head hole cleaning method relies only on the supply of cleaning gas to clean the shower head by simply introducing the cleaning gas into the shower head while the shower head is installed, which limits the cleaning power of the hole of the shower head. Eggplant had a problem. In addition, cleaning is performed while the shower head is fixed in the process chamber, contaminating the process chamber, and as a result, cleaning of the process chamber is inevitably required, increasing the time and effort required for cleaning.
상기 샤워헤드들은 주기적으로 세정 작업을 거치면서 세정된 상태로 사용되며, 대부분 세정액(케미컬 용액)이 담겨진 세정조 내에 일정 시간 동안 담겨져서 이른바 디핑(Dipping) 방식으로 세정 처리된다. 이러한 디핑 방식의 샤워헤드 세정 작업에 사용 가능한 구조를 갖는 장치로는 2005년 2월16일 자로 특허 출원되어 공개된 공개특허 제10-2006-0091916호의 반도체 세정설비의 세정조."가 있다.The showerheads are used in a cleaned state through periodic cleaning operations, and in most cases, they are immersed in a cleaning tank containing a cleaning solution (chemical solution) for a certain period of time and are cleaned using the so-called dipping method. A device having a structure that can be used for this dipping-type showerhead cleaning operation includes “Cleaning tank for semiconductor cleaning equipment” disclosed in Patent Publication No. 10-2006-0091916, which was filed and published on February 16, 2005.
하지만, 상기한 세정조는, 웨이퍼와 같은 피세정물이 단순하게 세정액 중에 담겨진 디핑 상태로 세정되도록 하는 구조에 한정되므로 특히 다수개의 홀들을 구비한 샤워헤드의 세정 작업 시 세정 불량을 초래할 수 있다.However, the above-described cleaning tank is limited to a structure that allows objects to be cleaned, such as wafers, to be cleaned simply in a dipping state immersed in a cleaning solution, and thus may cause cleaning defects, especially when cleaning a showerhead with a plurality of holes.
즉, 세정조에 샤워헤드를 담근 상태로 세정 작업을 진행하면, 샤워헤드의 홀들 내부로 세정액이 원활하게 유입될 수 없으므로 상기 홀들의 내부에 발생된 이물질들이나, 오염된 부분을 제거 및 세정하기 어렵다.In other words, if a cleaning operation is performed with the showerhead immersed in a cleaning tank, the cleaning liquid cannot flow smoothly into the holes of the showerhead, making it difficult to remove and clean foreign substances or contaminated parts generated inside the holes.
더욱이, 상기 샤워헤드의 홀들 내부에 발생한 이물들을 제거하지 못하면, 예를 들어, 홀들의 통로 사이즈가 이 물질들에 의해 불균일하게 형성되어 홀들 간에 사이즈 편차를 유발할 수 있으므로 샤워헤드 본연의 기능성을 저하시켜서 공정 불량을 야기하는 한 요인이 될 수 있다.Moreover, if foreign substances generated inside the holes of the showerhead are not removed, for example, the passage size of the holes may be formed unevenly by these substances, which may cause size differences between the holes, thereby degrading the original functionality of the showerhead. It can be a factor causing process defects.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드에 대한 세정 효과를 더욱 향상시킬 수 있도록 한 세정 방법을 제공하는데 목적이 있다.The purpose of the present invention to solve the above problems is to provide a cleaning method that can further improve the cleaning effect on showerheads used in the semiconductor manufacturing process.
특히, 본 발명은 세정 공정에 따른 샤워헤드에 형성된 홀의 직경 변화를 최소화하면서 세정 효과를 만족시킬 수 있는 세정 방법을 제공하는데 목적이 있다.In particular, the purpose of the present invention is to provide a cleaning method that can satisfy the cleaning effect while minimizing the change in diameter of the hole formed in the showerhead according to the cleaning process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법에 있어서, 상기 샤워헤드 세정 방법은 사용된 샤워 헤드를 절단하여 홀의 진원도와 측벽의 식각 현상과 AlF 침착 여부에 따라 세정 영역을 결정하고, Acid 세정조와 DIW 세정조를 각각 준비하는 제 1단계; 상기 Acid 세정조에서 산성 혼합액을 통해 상기 샤워헤드를 부분적으로 1차 세정하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 1차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 상기 DIW 세정조로 이동시킨 후 DIW로 2차 세정하는 제 3단계; 상기 제 3단계에서 2차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 스프레이 공정을 통해 잔존 세정액을 제거하는 제 4단계; 및 상기 제 4단계에서 잔존 세정액이 제거된 상기 샤워헤드를 건조 공정을 통해 건조하는 제 5단계;를 포함하여 구성되고, 상기 제 2단계는, 상기 샤워헤드 중심점을 기준으로 소정 반경씩 세정 대상 구역을 구획한 후 세정 대상 구역별로 상기 1차 세정을 각각 수행하는 것을 특징으로 한다.The present invention to achieve the above object is a showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process, in which the showerhead is cut to determine the roundness of the hole, the etching phenomenon on the side wall, and AlF deposition. The first step is to determine the cleaning area and prepare the acid cleaning tank and DIW cleaning tank respectively; A second step of partially first cleaning the showerhead with an acid mixture in the acid cleaning tank; A third step of moving the showerhead on which primary cleaning has been completed in the second step to the DIW cleaning tank and performing secondary cleaning with DIW; a fourth step of removing residual cleaning fluid from the showerhead on which secondary cleaning has been completed in the third step through a spray process; and a fifth step of drying the showerhead from which the residual cleaning solution has been removed in the fourth step through a drying process, wherein the second step is to clean the area to be cleaned at a predetermined radius based on the center point of the showerhead. After dividing, the first cleaning is performed for each cleaning target area.
또한, 상기 제 2단계는, 상기 산성 혼합액으로는 DIW와 HF, HNO3, H2O2 중 어느 하나 또는 모두 혼합된 산성 혼합액을 사용하여 1차 세정 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the second step is characterized in that the first cleaning process is performed using an acidic mixture of any or all of DIW, HF, HNO 3 , and H 2 O 2 as the acid mixture.
또한, 상기 제 2단계는, 상기 Acid 세정조에 상기 샤워헤드를 디핑(Dipping)하는 과정에서 산성 혼합액에 3mm 내지 7mm 깊이로 디핑된 조건에서 1 내지 3분 1차 세정하며, 세정 대상 구역에 따라 1차 세정을 수행하는 과정에서 중복되는 구역에 대해 세정을 수행할 때 중복되는 구역에 대하여 1 내지 3분 시간 범위 내에서 세정을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the second step, in the process of dipping the showerhead in the acid cleaning tank, primary cleaning is performed for 1 to 3 minutes under the condition of being dipped in an acid mixture to a depth of 3 mm to 7 mm, and 1 to 3 minutes depending on the area to be cleaned. When cleaning overlapping areas in the process of car washing, the overlapping areas are cleaned within a time range of 1 to 3 minutes.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드의 세정 과정에서 홀 직경 변화, 오염 등 기존의 세정으로 인한 문제를 해소하고 샤워헤드의 세정 효과를 크게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention, constructed and operated as described above, has the effect of solving problems caused by existing cleaning, such as hole diameter change and contamination, during the cleaning process of showerheads used in the semiconductor manufacturing process and greatly improving the cleaning effect of showerheads. There is.
특히, 본 발명은 샤워헤드의 구획별 세정 공정을 통해 홀 직경 변화를 최소화하여 샤워헤드의 고유 특성을 그대로 유지시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, the present invention has the advantage of maintaining the unique characteristics of the showerhead by minimizing changes in hole diameter through a cleaning process for each section of the showerhead.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법의 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법의 샤워헤드 세정 구역의 구획 예를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법의 샤워헤드 세정 구역 구획에 따른 실제 이미지를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법을 통해 샤워헤드 세정 구역별 홀 사이즈 변화량을 측정한 도면.1 is a flow chart of a showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process according to the present invention;
2 is a diagram showing an example of a partition of a showerhead cleaning zone in the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention;
3 is a diagram showing an actual image according to the showerhead cleaning zone division of the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention;
Figure 4 is a diagram measuring the amount of change in hole size for each showerhead cleaning zone through the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법은, 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법에 있어서, 상기 샤워헤드 세정 방법은 사용된 샤워 헤드를 절단하여 홀의 진원도와 측벽의 식각 현상과 AlF 침착 여부에 따라 세정 영역을 결정하고, Acid 세정조와 DIW 세정조를 각각 준비하는 제 1단계; 상기 Acid 세정조에서 산성 혼합액을 통해 상기 샤워헤드를 부분적으로 1차 세정하는 제 2단계; 상기 제 2단계에서 1차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 상기 DIW 세정조로 이동시킨 후 DIW로 2차 세정하는 제 3단계; 상기 제 3단계에서 2차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 스프레이 공정을 통해 잔존 세정액을 제거하는 제 4단계; 및 상기 제 4단계에서 잔존 세정액이 제거된 상기 샤워헤드를 건조 공정을 통해 건조하는 제 5단계;를 포함하여 구성되고, 상기 제 2단계는, 상기 샤워헤드 중심점을 기준으로 소정 반경씩 세정 대상 구역을 구획한 후 세정 대상 구역별로 상기 1차 세정을 각각 수행하는 것을 특징으로 한다.The showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention is a showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process, in which the showerhead is cut to determine the roundness of the hole and the etching phenomenon of the side wall. A first step of determining the cleaning area based on AlF deposition and preparing an acid cleaning tank and a DIW cleaning tank, respectively; A second step of partially first cleaning the showerhead with an acid mixture in the acid cleaning tank; A third step of moving the showerhead on which primary cleaning has been completed in the second step to the DIW cleaning tank and performing secondary cleaning with DIW; a fourth step of removing residual cleaning fluid from the showerhead on which secondary cleaning has been completed in the third step through a spray process; and a fifth step of drying the showerhead from which the residual cleaning solution has been removed in the fourth step through a drying process, wherein the second step is to clean the area to be cleaned at a predetermined radius based on the center point of the showerhead. After dividing, the first cleaning is performed for each cleaning target area.
본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법은, 샤워헤드 세정에 따른 샤워헤드 홀의 직경 변화를 최소화하면서 오염물질만을 제거할 수 있도록 산성 세정조와 초순수 세정조로 각각 세정 공정을 진행하고, 샤워헤드 홀에 대해 소정 반경별로 구획하여 구역별로 선택적인 세정 공정을 통해 세정 효과를 만족시키면서 샤워헤드 홀 사이즈 변화를 최소화시키면서 세정 할 수 있는 세정 방법을 제공하는데 목적이 있다.The showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention involves performing a cleaning process with an acidic cleaning tank and an ultrapure water cleaning tank, respectively, to remove only contaminants while minimizing the change in diameter of the showerhead hole due to showerhead cleaning, and showering. The purpose is to provide a cleaning method that satisfies the cleaning effect and minimizes changes in shower head hole size through a selective cleaning process for each area by dividing the head hole into a predetermined radius.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법의 순서도이다.1 is a flowchart of a showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process according to the present invention.
본 발명에 따른 샤워헤드 세정 방법은 반도체 공정에서 다양하게 적용되는 샤워헤드의 일정 시간 사용에 따라 샤워헤드(Shower Head) 홀(Hole) 내부 측벽으로 생성되는 모재 Al 이외 "F" 성분과 AlF 결합 형태를 가지는 오염 특성에 의해 홀의 식각 현상이나 AlF 침착 문제를 효율적으로 해소할 수 있는 세정 공정을 제안한다.The showerhead cleaning method according to the present invention is a combination of AlF and "F" components other than base material Al, which are generated on the inner side wall of the shower head hole according to the use of the showerhead for a certain period of time, which is variously applied in the semiconductor process. We propose a cleaning process that can efficiently solve the hole etching phenomenon and AlF deposition problems due to the contamination characteristics.
이에 따라 본 발명은 크게 5단계를 거쳐 세정 공정을 진행하며, 주요 기술 특징으로는 세정 대상이 되는 샤워헤드 영역을 소정 반경별로 구획하여 다수의 구역으로 결정한 후 각각의 구역에 따라 선택적으로 세정 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the present invention largely proceeds with the cleaning process through five steps. The main technical feature is that the showerhead area to be cleaned is divided into a number of zones by a predetermined radius, and then the cleaning process is selectively performed according to each zone. It is characterized by performing.
여기서, 반경별 구획을 위해서는 마스킹 테이프를 이용하여 영역별 마스킹 후 다시 영역별 마스킹을 순차적으로 제거하여 세정 공정을 수행할 수 있다.Here, for division by radius, the cleaning process can be performed by masking each region using masking tape and then sequentially removing the masking for each region.
또한, 본 발명에 따른 샤워헤드 세정 방법은 영역별 마스킹 후 세정 공정을 수행하기 전 영역별 기준을 결정하기 위해 기사용된 샤워 헤드를 절단하여 홀의 진원도와 측벽의 식각 현상과 AlF 침착 여부에 따라 세정 영역을 결정한다.In addition, the showerhead cleaning method according to the present invention involves cutting a used shower head to determine standards for each region before performing the cleaning process after masking each region, and cleaning according to the roundness of the hole, etching phenomenon on the side wall, and AlF deposition. Decide on the area.
또한, 샤워홀의 사이즈별로 테스트 세정 전/후에 따른 홀 사이즈 변화값과 진원도 산포 개선 결과에 따라 구획 영역을 결정할 수 있으며, 이를 통해 본 세정 과정을 수행하게 된다.In addition, the partition area can be determined according to the hole size change value and the roundness distribution improvement result before and after test cleaning for each shower hole size, and through this, the main cleaning process is performed.
이것은, 테스트 세정 전/후에 따른 홀 사이즈 변화량에 근거하여 마스킹 영역을 결정하고 이를 기반으로 변화량은 높은 영역에 대해서는 본 세정 과정에서 케미컬 폴리싱에 노출되는 시간을 제어하기 위해 마스킹 영역을 결정한다.This determines the masking area based on the amount of change in hole size before and after test cleaning, and based on this, determines the masking area to control the exposure time to chemical polishing during the main cleaning process for areas with a high amount of change.
앞서 설명한 바와 같이 샤워헤드 테스트 세정을 통해 획득한 샤워 헤드에 대하여 본 발명에 따른 세정 방법은, Acid(산성) 세정조와 DIW(초순수) 세정조를 각각 준비하는 제 1단계(S200)를 포함한다.As described above, the cleaning method according to the present invention for a shower head obtained through showerhead test cleaning includes a first step (S200) of preparing an acid cleaning tank and a DIW (ultrapure water) cleaning tank, respectively.
상기 산성 세정조는 산성 혼합액을 기반으로 세정 과정을 수행하며 상기 DIW 세정조는 산성 혼합액(케미컬 용액)으로 1차 세정이 완료된 샤워헤드를 2차적으로 세척하여 산정 혼합액으로 인한 2차적 식각 현상을 방지한다. The acidic cleaning tank performs a cleaning process based on an acidic mixed solution, and the DIW cleaning tank secondarily cleans the showerhead on which primary cleaning has been completed with an acidic mixed solution (chemical solution) to prevent secondary etching caused by the acidic mixed solution.
따라서, 본 발명에서는 Chemical polishing 공정으로 산성 혼합액을 사용하여 1차 세정을 실시할 때는 산성 세정조를 사용하며, 다음 세정 과정인 세정수 세정 과정에서는 DIW 세정조를 사용하여 세정을 실시하게 된다.Therefore, in the present invention, an acidic cleaning tank is used when performing the first cleaning using an acidic mixture in the chemical polishing process, and a DIW cleaning tank is used in the next cleaning process, the washing water cleaning process.
상기 제 1단계(S100)를 통해 각각 준비된 Acid 세정조와 DIW 세정조 준비가 완료되면 상기 Acid 세정조에서 산성 혼합액을 통해 상기 샤워헤드를 부분적으로 1차 세정하는 제 2단계(S200)를 수행한다.When the acid cleaning tank and the DIW cleaning tank are prepared through the first step (S100), the second step (S200) is performed in which the showerhead is partially first cleaned using an acid mixture in the acid cleaning tank.
여기서, 상기 제 2단계(S200)는 본 발명의 주요 기술적 요지에 따라 상기 샤워헤드를 중심점을 기준으로 소정 반경씩 구획하여 세정 대상 구역을 구획한 후 세정 대상 구역별로 상기 1차 세정을 각각 수행하는 것을 특징으로 한다. 이는 아래 도 2를 통해 상세히 설명하기로 한다.Here, in the second step (S200), in accordance with the main technical gist of the present invention, the showerhead is divided into predetermined radii based on the center point to divide the area to be cleaned, and then the primary cleaning is performed for each area to be cleaned. It is characterized by This will be explained in detail through Figure 2 below.
또한, 바람직하게 상기 제 2단계(S200)는 상기 산성 혼합액으로 DIW(초순수)와 HF, HNO3, H2O2 중 어느 하나 또는 이들이 모두 혼합된 산성 혼합액을 사용하여 1차 세정 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, preferably, the second step (S200) performs a first cleaning process using an acidic mixture of DIW (ultrapure water), HF, HNO 3 , H 2 O 2 , or a mixture of all of them. It is characterized by
따라서, 상기 제 2단계는 세정 대상 샤워헤드를 준비된 산성 세정조에 투입하고 세정하게 되며 세정조에는 샤워헤드를 디핑(Dipping) 할 수 있도록 산성 혼합액이 일정 수위를 갖고 세정조에 담겨진다.Therefore, in the second step, the showerhead to be cleaned is put into a prepared acidic cleaning tank and cleaned, and an acidic mixture is placed in the cleaning tank at a certain level so that the showerhead can be dipped.
이때, 상기 제 2단계(S200)는 상기 Acid 세정조에 상기 샤워헤드를 디핑(Dipping)하는 과정에서 산성 혼합액에 3mm 내지 7mm 깊이로 디핑된 조건에서 1차 세정하며 세정 시간은 1 내지 3분 범위 내에서 세정 공정을 수행한다.At this time, in the second step (S200), in the process of dipping the showerhead in the acid cleaning tank, primary cleaning is performed under the condition that the showerhead is dipped in an acid mixture to a depth of 3mm to 7mm, and the cleaning time is within the range of 1 to 3 minutes. Perform the cleaning process.
다음으로 상기 제 2단계(S200)에서 1차 세정이 완료된 샤워헤드는 세정 시간 이외 산성 혼합액으로 인한 2차적 식각을 방지하고 진원도 산포 개선을 위하여 2차 세정을 실시하는 제 3단계(S300)를 수행한다.Next, the showerhead that has completed the primary cleaning in the second step (S200) is subjected to a third step (S300) in which secondary cleaning is performed to prevent secondary etching due to the acid mixture outside of the cleaning time and to improve roundness distribution. do.
상기 제 3단계(S300)는 상기 제 2단계(S200)에서 1차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 상기 DIW 세정조로 이동시킨 후 DIW로 2차 세정을 실시한다. 상기 샤워헤드 홀에 형성된 AlF 제거를 위해 산성 혼합액으로 제거시키는 1차 세정 공정에 따라 샤워헤드 홀의 진원도를 개선시키고 홀 표면의 안정화를 위하여 상기 제 3단계(S300)에서는 DIW 세정 즉, 초순수를 이용하여 세정조에서 세정하게 된다.In the third step (S300), the showerhead for which the first cleaning has been completed in the second step (S200) is moved to the DIW cleaning tank and then secondary cleaning is performed with DIW. In order to improve the roundness of the showerhead hole and stabilize the hole surface according to the first cleaning process of removing AlF formed in the showerhead hole with an acidic mixture, DIW cleaning, that is, ultrapure water, is used in the third step (S300). It is cleaned in a washing tank.
상기 제 3단계(S300)에서 2차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 스프레이 공정을 통해 잔존 세정액을 제거하는 제 4단계(S400)를 수행한다. 스프레이 고정은 일정 공압 분사 방식을 통해 샤워헤드 주입부 측에서 공기 펌프 장치로 분사하여 샤워헤드 홀에 잔존하는 세정수를 배출시킨다.The showerhead, on which secondary cleaning has been completed in the third step (S300), is subjected to a fourth step (S400) in which the remaining cleaning solution is removed through a spray process. Spray fixation uses a certain pneumatic spraying method to spray water from the showerhead injection part to an air pump device to discharge the remaining cleaning water in the showerhead hole.
마지막으로, 상기 제 4단계(S400)에서 잔존 세정액이 제거된 상기 샤워헤드를 건조 공정을 통해 건조하는 제 5단계(S500)를 수행한다.Finally, a fifth step (S500) is performed in which the showerhead from which the remaining cleaning solution has been removed in the fourth step (S400) is dried through a drying process.
이와 같이 상기 제 1단계(S100) 내지 제 5단계(S500)를 통해 샤워헤드를 안정적으로 세척할 수 있게 된다.In this way, the showerhead can be stably cleaned through the first step (S100) to the fifth step (S500).
앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 단계별 공정을 통해 세부 공정으로는 1차 산성 세정 공정과 린스 공정, 2차 산성 세정 공정, 건조 및 Mechanical polishing 공정, HNO3 세정(3차 세정 공정), 그리고 건조 공정으로 진행될 수 있다.As described above, in the present invention, through a step-by-step process, the detailed processes include the first acid cleaning process and rinse process, the second acid cleaning process, drying and mechanical polishing process, HNO3 cleaning (third cleaning process), and drying process. You can.
또한, 2차 산성 세정 공정 후에는 기계적 폴리싱 공정을 통해 샤워헤드 표면을 폴리싱한다. 이것은 폴리싱 장치를 사용하여 샤워헤드 표면을 폴리싱함으로써 표면에 생성된 오염물질을 완전히 제거하게 된다.Additionally, after the secondary acid cleaning process, the showerhead surface is polished through a mechanical polishing process. This is done by polishing the showerhead surface using a polishing device to completely remove contaminants generated on the surface.
또한, 1차 세정 공정과 2차 세정 공정에서는 DIW(초순수)와 HF, HNO3, H2O2 중 어느 하나 또는 이들이 모두 혼합된 산성 혼합액을 사용하고, 3차 세정 공정에서는 HNO3만을 적용하여 공정을 수행한다.In addition, in the first and second cleaning processes, DIW (ultrapure water) and an acidic mixture of either HF, HNO 3 , H 2 O 2 or a mixture of all of them are used, and in the third cleaning process, only HNO3 is used. Perform.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법의 샤워헤드 세정 구역의 구획 예를 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing an example of a showerhead cleaning zone in the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 샤워헤드 세정 방법은 샤워헤드를 소정 영역으로 구획하여 세정 대상 영역을 나누고 각각의 세정 대상 영역별로 세정하는 것을 특징으로 한다. As shown, the showerhead cleaning method according to the present invention is characterized by dividing the showerhead into predetermined areas, dividing the cleaning target area, and cleaning each cleaning target area.
세정 대상 영역은 샤워헤드 평면상 중심점을 기준으로 소정 반경에 해당되도록 나누게 되는데, 중심점에서 일정 반경을 A 영역, 다음 영역을 B 영역, 나머지 영역을 C 영역으로 구획하여 결정하게 된다. 각각의 영역은 결정하기 위하여 마스킹 테이프를 통해 마스킹할 수 있으며, 공정 진행에 따라 영역별 마스킹 테이프를 제거하면서 수행할 수 있다.The area to be cleaned is divided into a certain radius based on the center point on the plane of the showerhead. A certain radius from the center point is divided into area A, the next area is area B, and the remaining area is divided into area C. Each area can be masked using masking tape to determine, and this can be done by removing the masking tape for each area as the process progresses.
여기서, 본 발명에 따른 일실시예로 세정 구역을 구획하는 기준으로는 중심점에서 약 60mm 반경까지를 A 구역, 61mm ~ 154mm 반경까지를 B 구역, 154mm 이상 반경 영역을 C 구역으로 구획하여 세정 대상 구역을 결정하고, 각각의 영역별로 세정을 실시한다.Here, as a standard for dividing the cleaning area in one embodiment according to the present invention, the area to be cleaned is divided into Zone A from the center point to a radius of about 60 mm, Zone B from a radius of 61 mm to 154 mm, and Zone C for a radius of 154 mm or more. is determined, and cleaning is performed for each area.
이와 같이 영역별 세정 과정은 상기 제 2단계(S200)인 1차 세정 과정에서 샤워헤드 홀을 부분적으로 산성 혼합액에 부분적으로 노출시켜 세정하기 위한 것으로, 이것은 반도체 제조공정에서 샤워헤드 사용 후 영역별 플라즈마 고정 노출에 따른 AlF 침착 정도나 진원도 산포가 상이하기 때문에 이에 대응하여 영역별 세정 과정을 수행함으로써, 진원도 산포를 개선시키고 세정 효과를 만족시킬 수 있기 때문이다.In this way, the area-specific cleaning process is to clean the showerhead hole by partially exposing it to an acidic mixture in the first cleaning process, which is the second step (S200). This is done by using area-specific plasma after using the showerhead in the semiconductor manufacturing process. Since the degree of AlF deposition or roundness distribution is different depending on the fixed exposure, by performing a cleaning process for each area in response, the roundness distribution can be improved and the cleaning effect can be satisfied.
또한, 영역별 1차 세정을 수행하는 과정에서 A 구역 세정 후 B 구역을 세정하는 과정에서는 다시 A 구역이 중복 세정되는 과정을 거치기 때문에 시간 오버 세정으로 인한 진원도 산포 및 세정 효과에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 중복 세정 영향을 받는 A 구역에 대해서는 최대 세정 시간인 3분을 초과하지 않도록 세정 시간을 설정하는 것이 바람직하다.In addition, in the process of performing primary cleaning for each area, in the process of cleaning area A and then area B, area A goes through a process of overlapping cleaning again, which may affect the roundness distribution and cleaning effect due to over-time cleaning. . Accordingly, it is desirable to set the cleaning time so as not to exceed the maximum cleaning time of 3 minutes for area A, which is affected by duplicate cleaning.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법의 샤워헤드 세정 구역 구획에 따른 실제 이미지를 나타낸 도면이다.Figure 3 is a diagram showing an actual image according to the showerhead cleaning zone division of the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention.
도 2에서 설명된 바와 같이 샤워헤드 각각의 영역별로 세정 과정을 수행하기 위하여 A, B, C 영역별로 세정액에 직접 노출되는 것을 제어할 수 있는 커버를 적용하여 세정을 수행한다. 도면에서는 A영역만 노출시킨 커버를 샤워헤드에 적용한 모습을 보여주고 있다.As explained in FIG. 2, in order to perform the cleaning process for each area of the showerhead, cleaning is performed by applying a cover that can control direct exposure to the cleaning solution for each area A, B, and C. The drawing shows a cover that exposes only area A applied to the shower head.
이처럼 샤워헤드가 산성 혼합액에 직접 노출되는 것을 제어하기 위한 제어 커버를 적용하여 각각의 영역별 세정을 수행함에 따라 샤워헤드에 발생된 AlF 제거와 진원도 산포를 개선시킬 수 있는 것이다.In this way, by applying a control cover to control direct exposure of the showerhead to the acid mixture, cleaning for each area can be performed, thereby improving the removal of AlF generated in the showerhead and the distribution of roundness.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법을 통해 샤워헤드 세정 구역별 홀 사이즈 변화량을 측정한 도면이다.Figure 4 is a diagram measuring the amount of change in hole size for each showerhead cleaning zone through the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process according to the present invention.
샤워헤드 영역별 1차 세정 과정을 수행함에 따라 영역별(구간별) 홀 사이즈의 변화량을 분석한 결과로써, A 영역에서는 세정 전 0.9889mm, 세정 후 0.9897mm로 0.8um의 변화량을 나타냈으며, B 영역에서는 세정 전 0.9930mm, 세정 후 0.9935mm로 0.5um 변화량을 보여주고 있다. C 영역에서는 세정 전 1.0015mm, 세정 후 1.0014mm 로 변화량이 없는 것으로 나타났다.As a result of analyzing the change in hole size by area (section) as the first cleaning process was performed for each showerhead area, area A showed a change of 0.8um, 0.9889mm before cleaning and 0.9897mm after cleaning, and area B showed a change of 0.8um. The area is 0.9930mm before cleaning and 0.9935mm after cleaning, showing a 0.5um change. In area C, there was no change at 1.0015mm before cleaning and 1.0014mm after cleaning.
따라서, 본 발명에서는 반도체 공정 중 플라즈마 환경에서 사용되는 샤워헤드의 특성에 따라 영역별 오염도나 침착에 따른 샤워헤드 홀 사이즈 변화가 상이한 조건을 분석하여 샤워헤드를 영역별로 구획하고 세정 과정을 수행하여 홀 사이즈 개선과 진원도 산포를 만족하는 수준까지 개선시킬 수 있는 것이다.Therefore, in the present invention, according to the characteristics of the showerhead used in the plasma environment during the semiconductor process, the conditions in which the showerhead hole size changes due to contamination or deposition in each region are different are analyzed, the showerhead is divided into regions, and a cleaning process is performed to determine the hole size. Size improvement and roundness distribution can be improved to a satisfactory level.
이와 같이 구성되는 본 발명은 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드의 세정 과정에서 홀 직경 변화, 오염 등 기존의 세정으로 인한 문제를 해소하고 샤워헤드의 세정 효과를 크게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention configured in this way has the effect of solving problems caused by existing cleaning, such as hole diameter change and contamination, during the cleaning process of showerheads used in the semiconductor manufacturing process and greatly improving the cleaning effect of showerheads.
특히, 본 발명은 샤워헤드의 구획별 세정 공정을 통해 홀 직경 변화를 최소화하여 샤워헤드의 고유 특성을 그대로 유지시킬 수 있는 장점이 있다.In particular, the present invention has the advantage of maintaining the unique characteristics of the showerhead by minimizing changes in hole diameter through a cleaning process for each section of the showerhead.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although the present invention has been described and illustrated in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, the present invention is not limited to the construction and operation as so shown and described. Rather, those skilled in the art will appreciate that many changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate changes, modifications and equivalents shall be considered to fall within the scope of the present invention.
100 : 샤워헤드100: shower head
Claims (3)
상기 샤워헤드 세정 방법은 사용된 샤워 헤드를 절단하여 홀의 진원도와 측벽의 식각 현상과 AlF 침착 여부에 따라 세정 영역을 결정하고,
Acid 세정조와 DIW 세정조를 각각 준비하는 제 1단계;
상기 Acid 세정조에서 산성 혼합액을 통해 상기 샤워헤드를 부분적으로 1차 세정하는 제 2단계;
상기 제 2단계에서 1차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 상기 DIW 세정조로 이동시킨 후 DIW로 2차 세정하는 제 3단계;
상기 제 3단계에서 2차 세정이 완료된 상기 샤워헤드를 스프레이 공정을 통해 잔존 세정액을 제거하는 제 4단계; 및
상기 제 4단계에서 잔존 세정액이 제거된 상기 샤워헤드를 건조 공정을 통해 건조하는 제 5단계;를 포함하여 구성되고,
상기 제 2단계는, 상기 샤워헤드의 중심점을 기준으로 소정 반경씩 세정 대상 구역을 구획한 후 세정 대상 구역별로 상기 1차 세정을 각각 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법.In the showerhead cleaning method used in the semiconductor manufacturing process,
In the showerhead cleaning method, the used shower head is cut and the cleaning area is determined according to the roundness of the hole, the etching phenomenon on the side wall, and AlF deposition,
The first step of preparing the acid cleaning tank and DIW cleaning tank respectively;
A second step of partially first cleaning the showerhead with an acid mixture in the acid cleaning tank;
A third step of moving the showerhead on which primary cleaning has been completed in the second step to the DIW cleaning tank and performing secondary cleaning with DIW;
a fourth step of removing residual cleaning fluid from the showerhead on which secondary cleaning has been completed in the third step through a spray process; and
A fifth step of drying the showerhead from which the residual cleaning solution has been removed in the fourth step through a drying process,
The second step is a showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process, characterized in that the cleaning target area is divided by a predetermined radius based on the center point of the showerhead, and then the first cleaning is performed for each cleaning target area. .
상기 산성 혼합액으로는 DIW와 HF, HNO3, H2O2 중 어느 하나 또는 모두 혼합된 산성 혼합액을 사용하여 1차 세정 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법.The method of claim 1, wherein the second step is:
A showerhead cleaning method used in a semiconductor manufacturing process, characterized in that the first cleaning process is performed using an acidic mixture of DIW, HF, HNO 3 , H 2 O 2 or both.
상기 Acid 세정조에 상기 샤워헤드를 디핑(Dipping)하는 과정에서 산성 혼합액에 3mm 내지 7mm 깊이로 디핑된 조건에서 1 내지 3분 1차 세정하며,
세정 대상 구역에 따라 1차 세정을 수행하는 과정에서 중복되는 구역에 대해 세정을 수행할 때 중복되는 구역에 대하여 1 내지 3분 시간 범위 내에서 세정을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에 사용되는 샤워헤드 세정 방법.The method of claim 1 or 2, wherein the second step is,
In the process of dipping the showerhead in the acid cleaning tank, the shower head is first cleaned for 1 to 3 minutes under the condition of being dipped in an acid mixture to a depth of 3 mm to 7 mm,
Used in a semiconductor manufacturing process, characterized in that cleaning is performed within a time range of 1 to 3 minutes for overlapping areas when cleaning overlapping areas in the process of performing primary cleaning depending on the area to be cleaned. How to clean a shower head.
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